Curso De Edificación.pdf

urso e

J

LUIS ARMANDO DÍAZ INFANTE DE LA M.

Introducción

El origen de esta obra es una serie de notas que el autor fue preparando como apoyo a la clase de e dificac ión que se imp a rte en la Facultad d e Ingen ie r ía de la Universidad Nacional Autónoma de México. Debido a que este curso es el último de los que integran el área de Construcción y para cu rsarlo es requisito haber cubierto las otras materias de ella y la mayoría de las de la carrera, el enfoque de su aprendizaje consiste en la in tegración de los cono cimientos adquirido s previamente, evitando el detalle necesario cuando se presentan por primera vez. Esto la hace simultáneamente útil para profesionistas en la construcción de edificios. Se ha buscado aprovechar los conocimientos fundamentales ligándolos entre sí con el fin de analizar diversos procesos para la construcción de edificios, revisar desde su concepción hasta su entrega en condiciones de funcionamiento y seguridad prestablecidas. Puesto que esta obra no fue concebida para acceder por primera vez a los temas tratados sino para aplicarlos, se recorruenda consultar las fuentes adecuadas varias de las cuales aparecen relacionadas al fl.l1~1 en la bibliograffa. Dado que este libro fue concebido para ser de utilidad indistinta tanto a estudiantes de carreras afines a la construcción de edifi cios como a constructores en ejercicio profesional, su enfo-

que los prepara para ser adecuados i.nterlocutores con los ingenieros y arquitectos especializados en las distintas áreas de la edificación y ser fid edignos intérpretes de las indicac iones proporcionadas a través de planos y especificaciones. El material aquí pr ese ntad o en todo momento conjunta los conocimientos gene rales o particulares indispensables, con las normatividades vigentes y la experiencia acumulada, y se entrega al lecwr este acervo mediante recomendaciones prácticas. En particular se da imp ortancia al Reglct-

mento de construcciones para el Distrito Federal por ser un excelente trabajo que norma prácticamente todas las áreas técnicas d e la construcción de ed ificios, permitiendo, con el orden que posee, ser utilizad o como marco de referencia. Adicionalmente se aprovechan diversas normas existentes sobre acero, concreto y materiales de empleo en albañilería y acabados. En la mayoría de los casos no se mencionan las normas para evitar que el contenido del libro sea excesivamente específico y pierda el carácter general que se propuso inicialmente. Por ello se ha optado por tomar la esencia de éstas para generar, en quien 10 estudie, un criterio, al margen de que coincida o no con la última disposición dada al respecto. Se recomienda qu e por su parte el lector revise las ediciones actualizadas sobre las normas aquí indicadas para asegurarse

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de conocer las disposiciones vigentes sob re ,,1 particular. Po r último, en congruencia co n la idea de que este material aborda temas ya conoc idos . para su e;;posición se relacionan en cada lino de ellos las ideas o tópicos que se consideran importantes, sin que en muchos de los casos se pase a un consecuente desarrollo: fue de es ta manera como surgie ron las "ideas guía", a las que les antecede un punto. En otros casos se

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hacen bre\'es introducciones o algunos comentm'ios a los temas abordados, generando así un material didáctico que permite mayor libertad en su asimilac ión, El autor invita a que cada lecto r incorpore sus propias experiencias, En el libro las id eas guía se individualizan y separan de su precedente o su subsecuente; sólo algunos temas, por considerarse que no propiciaban estas ventajas, se t rataron de mane ra trach cional.

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Indice de contenido

7 9

Reconocimientos Introducción 1. Legislación

13

1.1. Reglamentos, 13 1.2. Trámites, permisos y licencias para obras de edificación, 27 1.3. Dirección de obra. Proyectos y supervisión. Aranceles, 30 1.4. Seguridad social, 30 1.5. Legislación fiscal , 31 1.6. Registros para constructores, 34 1. 7. Sindicatos en la industria de la construcción,34 1.8. Régimen de condominios en edificación, 34 2. Estudios, proyectos y financiamiento para edificios 37

2.l. Estudios económicos, 37 2.2. Créditos y fianzas, 45 2.3. El proyecto en una obra de edificación, 46 2.4. Presupuesto en edificación, 47 2.5. Control de tiempos , 55 3. Excavaciones y cimentaciones

65

3.1. Excavaciones, apuntalamientos y ademes, 65 3.2. Cimentaciones: generalidades, 75

3.3. Cimentaciones superficiales, 83 3.4. Cimentaciones profundas, 92 4. Estructuras

101

4. l. Proceso para la realización de un edificio, 101 4.2. Estructuración de un edificio, 101 4.3. Estructuras de concreto reforzado, 107 4.4. Estructuras de concreto prefabricado y presforzado, 146 4.5. Estructuras de acero, 157 4.6. Estructuras de madera (para cimbras), 169 5 . Demoliciones

175

5.1. Demoliciones manuales, 175 5.2. Demoliciones mecánicas, 176 5.3. Otros tipos de demolición, 177 6. Albañilería y acabados

179

6.1. Morteros, 179 6.2. Mamposterías, 182 6.3. Acabados, 186 7. Instalaciones

191

7.1. Instalación hidráulica, 191 7.2. Servicio de agua caliente, 203

11

8.5. Aspectos que se deben con rrolar en edificación.25-1 8.6. Metodoiogía de la calidad total, ~ 55

7.3. 7.-1. 7.5. 7.6.

Instalación contra incendio, 31Fi Inst.alación para gas LP. 208 instalación sanitaria, 309 Alumbrado, 217 7.í. Instalaciones eléctricas. 220 7.8. Aire acondicio nado, 2:31 8. Control de calidad

8. 1. 8.2. 8 .3. 8.-1.

12

Introducción, 243 Objetivos, 245 Fundamentos, 3-15 Análisis p robabilíst.ico, 2-16

9. Administración de la construcción

243

259

0. 1. Formas de contratac ión. 259 9.2. El costo indi recto, 260 9.3. Organización de la empresa y de la obra, 262 9.4. Características del constru ctor, 265 9.5. La residencia de obras. 266 Bibliografía Índice analítico

267 269

o

[r

Legislación

Objetivo: Conocer las principales leyes, reglamentos y disposiciones relacionadas con la edificación.

1.1. REGLAMENTOS 1.1.1 .

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES

PARA EL DISTRITO FEDERAL

1.1.1 .1. Introducción La ciudad, como hábitat urbano del hombre, es un ente dinámico que se va adecuando a sus necesidades mediante la incorporación de servicios y n uevos edificios o la modificación de su traza vial, con la consecuente transformación de su fisonoITÚa. La regulación de estos procesos, así como la seguridad de las estructuras existentes o por construir, requiere un marco legal que oriente el desarrollo de la ciudad y garantice la estabilidad, operación y conservación de los inmuebles y las instalaciones que la integran. Las autoridades municipales, fundamentalmente las que tienen a su cargo las obras y servicios, coordinan estas actividades mediante disposiciones tendientes a armonizar el crecimiento de las nuevas zonas con las anteriores o la incrustación de inmuebles y estructuras en el entorno, buscando que lo reciente se integre adecuadamente al paisaje urbano existente y que todo el conjunto satisfaga la calidad prefijada. Dentro de las d isposiciones que deben expedirse destaca la de un reglamento de construcciones y un plan regulador exprofeso para

cada ciudad. Frecuentemente, por razones económicas, para algunas ciudades se utiliza el reglamento de otras de mayor tamaño adaptándolo a sus ne~esidades. Cualquier documento de esta naturaleza debe contener los siguientes temas: disposiciones sobre vías públicas; utilización de áreas comunes; directores responsables de ob ra; licencias; proyectos; segu ridad estructural de las construcciones; construcción de las estructuras; y uso, operación y mantenimiento de los inmuebles. El reglamento fija las condicionantes arq uitectónicas que deben satisfacer los inmuebles, por ejemplo, en lo externo: altura, relación de área construida a área total, etc.; en lo interno: dimensión de cubos de luz, relación de área de ventanas a áreas servidas, climensiones mínimas de cuartos habitables , anchos de escaleras y pasillos, etc. En cuanto a la estabilidad de los edificios, especial cuidado se presta al diseño estructural, inclicando los requerimientos que deben satisfacerse en cuanto a cargas y fuerzas externas producidas por viento, sismo, empujes, etc. Igualmente incluye disposiciones sobre el proyecto, construcción, ope r ación y mantenimiento de las instalaciones. El reglamento define con precisión los alcances de la autoridad municipal en el control de las construcciones públicas y privadas y precisa su intervención en ellas evitando así conflictos y extralimitaciones innecesarias. En particular con-

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viene detallar la forma en que se supervisarán las obras y las sanciones a que se hará acreedor quien lo infrinja. Manifiesta el tipo de construcciones que se pueden ejecutar y cómo hacerlas, e indica los requisitos que se deben satisfacer para obtener una licencia de construcción. En c uanto a los profesionistas que coordinarán las construcciones, sei'lala qué requisitos debe r á n cump li r pa ra tene r de r ec h o a su reconocimiento como di rectores responsables de obra o co rresponsables téc nicos, según sea el caso, sei'lalando las obligaciones y responsabilidades que emanan de ello. En la ci udad de México, este compendio se llama Reglamento de construcciones p(~ra el Distrito Federal (RCDF). Las disposiciones que contiene están divididas en títulos, capítulos y artículos asociados en grandes rubros guardando W1 esquema similar al que se detalló con anterioridad para los reglamentos en general. Las ordenanzas fundamentales están dentro del cuerpo principal y las c!isposiciones adicionales que exigen un desarroll o meticul oso y susceptible de modificaciones más frecuentes integ ran un anexo denominado "Normas técnicas complementarias". Por liltimo, con el deseo de que fue ran adecuadamente comprendidos los contenidos de ambos documentos se elaboraron tres cuadernos didácticos denominados: "Disei'lo y construcción de viviendas para personas de escasos recursos", "Man ua l de a nálisis sísmico de edificios" y "Estructuración de edificios". Por la in1portancia que reviste el RCDF y la similitud que guarda con la mayoría de los temas que aq uí se desarrollarán, este Reglamento será nuest ra refe rencia obligada. Se recomienda al lector disponer de él para realizar las consultas a que dé lugar.

1.1.1.2. índ ice del Reglamento de construcciones para el Distrito Federal (RCOF) Título primero. Disposiciones generales. Título segundo. Vías públicas y otros bienes de uso comlin. Título tercero. Direc tores responsables de obra y cOlTesponsables.

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Título cuarto. Licencias y autorizaciones. Título quinto. Proyecto arquitectónico. Título s exto. Seguridad estructural de las construcciones. Título séptimo. Construcción. Tít ulo o c t avo. Uso, operación y mantenimiento. Título noveno. Ampliaciones de obra el e mejoramiento. Título decimo. Demol iciones. Título decimoprimero. Explotación de yacimientos de materiales pétreos. Título de cimosegund o . Medidas de seguridad. Título de cimote rce ro. Visitas de inspección, sanciones y recursos.

1.1.1.3. Análisis del Reg lamento Dado que sólo se pretende ut ilizar este Reglame nto como ejemplo del contenido de cualquier otro, se aprovechará su índ ice como referencia de los puntos más importantes que se van a tratar en el curso de edificación. Se considera que sus títulos son suficientemente descriptivos, por lo que en varios casos se limita rá a una breve explicación de ellos y en el resto exclusivamente se indicarán sin profundizar mayormente; otros se omitirán en este análisis; y se recomienda verlos directamente en el RCDF. Una parte muy interesante para normal' el criterio de los d iversos tipos de edificios por construir se tiene en el Título primero, por lo que se sugiere revisar con cuidado su clasificación.

1.1.1.3.1. Título primero: Disposiciones generales Capítulo único

El RCDF contiene las disposiciones requeridas para la ejecución de las obras de construcción, ins talac ión, modificación, reparación y demol ición, así como el uso y destino de las edificaciones y predios de la ciudad de México; se complementa su acción con lo ordenado en la Ley de Desarroll o Urbano del Distrito Fede ral.

Estable ce las facultades que tendrán las autoridades de la ciudad en cuanto a: 1. Fijar los requisitos técnicos a que deberán sujetarse las construcciones e instalaciones en los predios y en la via pública. II. Fijar las restricciones que deberán respetar cualquier t ip o de construcciones, incluyendo edificios y monumentos. 111. Establecer las clisposiciones legales para el uso de los terrenos y determinar el tipo de construcciones que se pueden hacer en ellos. IV. Otorgar licencias para la construcción y uso de edificaciones y terrenos. V. Participar en el nombramiento, registro y evaluación de los Directores Responsables de Obra (ORO). VI. Inspeccionar obras en proceso o terminadas. VII. Verificar que el uso de un inmueble corresponde al autorizado. VIII. Acordar las medidas conducentes en cuanto a edificaciones peligrosas o deficientes. IX. Autorizar la ocupación de un inmueble. X. Establecer o modificar usos, destinos y reservas de construcción: tierras, aguas y bosques, así como las densidades poblacionales que les serán permisibles. Xl. Ejecutar con cargo a los responsables las obras que por rebeldía los propietarios no hayan llevado a cabo según disposiciones contenidas en el proyecto o dadas directamente. XII. Ordenar la suspensión, clausura o desocupación de las obras en los casos previstos por la Ley o el Reglamento. XIII. Ordenar las demoliciones que sean necesarias. XIV. Imponer sanciones por violaciones a la Ley o el Reglamento. Xv. Expedir y modificar las Normas Técnicas Complementarias de este Reglamento. XVI. Utilizar la fuerza pública cuando fuese necesario para hacer curnplir sus determinaciones. Definición de términos

• • • •

Predio: Terreno sin construcción. Edificación: Construcción sobre un predio. Inmueble: Conjunto de terreno y construcción Clasificación de las construcciones: Según

su fin asignado, su género, su intensidad de ocupación y su magnitud en áreas y altura; esta últim a según t enga hasta 4 niveles , entre 5 y 10 o más de 10 niveles. A continuación se presenta la división que hace el RCDF de las edificaciones según su uso y las áreas mínimas de que debe disponer, pero por simpli cid ad se prescinde de la subclasificación de altura. Clasificación de las construcciones

I. Habitación I.l . Unifamiliar:

• Mínimo 45 m 2 para vivien da popular. • 60 a 92 m 2 para vivienda de interés medio. • Más de 93 m2 para cualquier otro tipo. 1.2. Plurifamiliar: • De 3 a 50 viviendas. 1.3. Conjuntos habitacionales: • Más de 50 viviendas.

JI. Servicios II.l. Oficinas minimas. • Hasta de 30 m 2 . • De más de 30 m2 y hasta 100 m2 . 11.1.1. Oficinas meclianas o de atención al público.

• Hasta de 100 m 2 . • De más de I DO m 2 y hasta 1 000 m 2 . 11.1.2. Oficinas públicas o privadas grandes.

• De más de 1 000 m 2 y hasta 10 000 m 2 . • De más de 10 000 m2 . 11.2. Comercio. 11.2. 1. Almacenamiento y abasto.

• Hasta de 1 000 m 2. • De más de 1 000 m 2 y hasta 5 000 m 2 . • De más de 5 000 m2 .

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1l.2.2. Tiendas de productos básicos. o o

!-lastas de 250 m2. De más de 250 m 2 .

I1. 2.3. Tiendas de especialidades. o o o

Hasta de 2 500 m 2 . De más ele 2 500 01 2 Y hasta 5 000 m 2. De más de 5 000 m 2.

1I.4.3. Educación superior. 11.4.4. Institutos científicos

11.4.5. Instalaciones para e"hibic iones. o Hasta de 1 00001 2 . • De más de 1 000 m 2 y hasta 10 000 m 2 . • De más de 10 000 m2 .

11.4.6. Centros de información. o

n .2.4 . Tiendas de autoservicio. o o o

Hasta de 250 m 2 . De más de 250 m 2 y hasta 5 000 m 2. De más de 5 000 m 2.

o

11.4.7. Instalaciones religiosas. o o

lI.2.5. Tiendas de departamentos. o o

o o

Hasta de 2 500 mZ. De más d e 2 500 m 2 y hasta 5 000 m2 De más de 5 000 m Z y hasta 10 000 m2. De más de 10000 m 2 .

11.2.6. Centros comerciales.

Hasta de 500 m2 . De más de 500 m 2.

Hasta 250 concurrentes. Más de 250 concurrentes.

n .4.8. Sitios históricos. o

Cualquier magnitud.

11. 5. Recreación.

11.5. 1. Alimentos y bebidas.

lI .2. 7. Venta ele materiales y vehículos.

o

11.2.8. Tiendas de servicios.

o

11.3. Saluel .

11.5.2. Entretenimiento.

11.3. 1. Hospitales.

o o

o

En construcción: hasta 120, ele más ele 120 m2 . Concurrentes: hasta 250, ele más de 250 m".

Hasta 250 concurrentes. Más el e 250 concurrentes.

Hasta 10 camas o consultorios. 11.5.3. Recreación social.

11. 3.2. Clínicas y centros de salud. o o o o

Más ele 10 camas o consultorios. Hasta 250 m 2 . Más ele 250 m Z .

11.3.3. As istencia Social. o o

Hasta 250 oc upantes. Más ele 250 ocupantes.

o

!-lasta 250 usuarios. Más ele 250 usuarios.

11.5.4. Deportes y recreación. o

o

En construcción: Hasta 5 000 m 2 , más ele 5000 mZ. En concurrentes: Hasta 250, entre 250 y 1 000, entre 1 000 Y 10000, más ele 10 000.

11.3.4. Asistencia Animal.

[1.6. Alojamiento.

n .4. Ed ucación y cultura.

11.6. 1. Hoteles.

o o

Hasta 250 concurrentes. Más de 250 concu rrentps.

11.4.1. Educación elemental. 11.4.2. Educación media.

16

o o

Hasta 100 cuartos. De más de 100 cuartos.

11.6.2. Moteles. 11.6.3 . Casas de hu éspedes y albergues.

lI.7. Seguridad. lI. 7.1. Defen sa. lI.7.2. policía. lI.7.3. Bomberos. lI.7.4. Reclusorios. lI.7.5. Emergencias. lI.S. Servicios funerarios. lI.S. 1. Cementerios. lI.S.2. Mausoleos Y crematorios lI.S.3. Agencias funerarias. lI.9. Comunicaciones Y transportes.

JI.9.l. Estaciones Y terminales de transportes terrestreS. 11.9.2. Estacionamientos: • Hasta 250 cajones. • Más de 250 cajones. JJI. Jndz¿stria

III.l. Industria p esada: sin límite en número de trabajadores. III.2. Industria mediana: más de 50 trabajadores. !lI.3. Industria ligera: hasta 50 trabajadores. IV. Espacios abiertos

IVI. Plazas y explanadas. • Hasta de 1 000 m2 . • Entre 1 000 Y 10 000 m 2. • De más de 10 000 m2 . IV.2. JarcJines y parques. • • • •

Hasta de 1 ha. De más de 1 y hasta 5 ha. Entre 5 y 50 ha. De más de 50 ha.

V hifraestructura VI. Plantas y estaciones. V2. Torres, antenas , mástiles y chimeneas. V3. Depósitos y almacenes. V.4. Cárcamos y bombas. V5. Basureros.

VI. Agrícola, pecuario y forestal

1.1.1.3.2. Título segundo: Vía pública y otros bienes de uso común Se considera vía pública todo espacio de uso común que , por disposición del Departamento, se encuentre destinado al libr e tránsito d e personas o vehículos. Capítulo 11. Uso de la vía pública

Se requiere autorización para: • Realizar obra y hacer modificaciones o reparaciones en ella. • Ocupar la vía pública con instalaciones. • Romper pavimento , guarniciones o banquetas. • Construir instalaciones provisionales. Capítulo 111. Instalaciones subterráneas y aéreas en la vía pública

Las instalaciones en la vía pública se sujetarán a lo siguiente: • Las subterráneas, todas excepto el alcantarillado deb erán estar alOjadas en las banquetas. • Las aéreas deberán estar sostenidas en postes y éstos alojados a 40 cm de la guarnición hacia dentro.

1.1.1.3.3. Título tercero: Directores responsables de obra y corresponsables Capítulo l . Directores responsables de obra

Son las personas físi cas o morales l que se hacen responsables de la observancia de este Reglamento durante la ejecución de las obras en que otorguen su responsiva. Capítulo 11. Corresponsables técnicos

Son las personas físicas o morales con conocimientos técnicos adecuados para responder de 1 En el caso de las personas mora les , éstas deben qu eda r respaldadas por una persona fís ica.

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manera solidaria con el director responsable en los siguientes aspectos: o o o

Seguridad estructural. Disef'lo urbano y arquitectónico. Instalaciones.

Una ve z autorizad o, se le dará la ord e n d e ocupación y se le entregará una placa para control ele uso elel inmueble.

1.1.1.3.5. Título quinto: Proyecto arquitectónico

1.1.1.3.4. Título cuarto: Licencias y autorizaciones

Capítulo 1. Requerimiento del pl'Oyecto arquitectónico

Capítulo 1. Licencias y autorizaciones

Faclwdas. Busca congruencia entre el estilo del edificio y el de la zona en que será construido. Limita los elementos sobresalientes de una fachada a lo siguiente:

Para la obtención de la licencia ele construcción se deberán presentar en todos los casos y firmadas por el director de obra:

o

Alineamiento y número oficial. Uso del suelo. • Planos arquitectónicos, estructurales y de instalaciones. o Memorias de cálculo. • Algún otro documento que se solicite. o o

En caso de que el destino previsto para el edificio no esté expresamente permitido, pero sí tolerado corno alternativa dentro del plan de desarrollo municipal, se deberán a..i\adir:

o o

Altu-ra. Limita la altura de una construcción a las siguientes: o

o o

De requerirs e, permiso de uso especial del suelo. Si está clasificada la zona, se acompañará de la autorización del Instituto Nacional de Antropología e Historia.

Capítulo n. Ocupación de las construcciones

Al terminar la construcción el propietario se prese ntará ante las autoridades correspondientes, solicitando se le permita ocupar la construcción, para lo cual llenará la forma respectiva y la hará acompañar de: o o o o

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Su licencia de construcción. Planos y especificaciones actualizados con las modificaciones que hubieran surgido. Bitácora de la obra. Manual de ope ración y mantenimiento del edificio.

Las molduras colocadas a menos de 2.50 m de altura no excederán de 10 cm. Los balcones con altura mayor a 2.50 m de altura no excederán de 1.00 m . Las marquesinas podrán prolongarse sobre la banqueta hasta una distancia de 1. 00 m de la guarnición o de alguna instalación aérea que exista.

o

o

Hasta dos veces el ancho de la calle. Frente a parques: el ancho de la calle + 5.00 m. En esquina: Puede aceptarse hasta 2 veces el ancho de la calle mayor, si no hay afectación por sombras.

DensidcLd. Es el número de habitantes por hectárea. Los terrenos se clasifican en el Distrito Federal para fines de vivienda, como: H-2, H-4, H-6, etc. El número significa los habitantes medidos en cientos que pueden vivir por hectárea. Esto también se puede interpretar corno las casas o departamentos que se pueden construir en una superficie de 500 m2 ; así: H-2 serán dos unidades; H-4 corresponderá a cuatro unidades, etc. La relación proviene de dividir la hectárea entre el número de habitantes permitido y el resultado multiplicado por una media de cinco miembros por cada familia. Por ejemplo para H-2 , se tiene:

(lO 000 m 2 / 200 hab.) X (5 hab. / fam.) = 250 m 2 / fam. , de donde:

Habitación:

H-2 '" 2 casas o departamentos unifamiliares en 500 m2 .

Recámara: 7.00 m2 de área y 2.40 m en el lado menor. Estancia: 13.60 m2 de área y 2.60 m en el lado menor. Cocina: 3.00 m2 de área y 1.50 m en el lado menor.

Area constT1.¿icla. El RCDF pide las siguientes áreas libres: Hasta 500 m 2 '" 20.0 % del terre no. De 501 a 2 000 m 2 '" 22 .5 % del terreno. De 2 00 1 a 3500 m 2 = 25.0 % del terreno. De 3 50 1 a 5 500 m2 = 27.5 % del terreno. Más de 5 501 m 2 '" 30.0 % del terreno.

Oficinas:

Que se modificará de acuerdo con la densidad habitacional de uso del suelo, como se muestra en la tabla l.l. Area v erde o per'meable/área del pTedio. Para permitir la descarga de acuíferos se deja una superficie para filtración del agua del subsuelo que formará parte del área libre exigida; normalmente se pide sea el 15 % de la superficie total. Estacionamiento. Varía según el uso del edificio. Como ejemplo se dan los siguientes casos: Plurifamiliar menor de 120 m 2 = l. 25 cajones/departamento. Oficinas: '" l.0 cajón cada 30 m 2. Bancos: = l. 0 cajón cada 15 m 2.

Hasta de 100 m2: = 5.00 m 2 /persona. De 101 a 1 000 m2: = 6.00 m2 /persona. Comercio: Se estudia cada caso en particular. Hospitales: Cuartos individuales: = 7.30 m2 de área. Escuelas: Aulas: = 0.9 m2 /alumno. Iglesias: Hasta 250 concurrentes: = 0.5 m 2 /persona. Más de 250 concurrentes: '" 0.7 m2 /persona.

Capítulo 11. Requerimientos de habitabilidad y funcionamiento

Restaurantes:

A?'eas habitables. Define y dimen siona las mínimas áreas habitables, así como el menor de los lados que la conforman.

Comedor: = l. 0 m2 /comensal. Cocina: = 0.5 m2 /comensal.

Tabla 1.1 Clasificación

Densidad

Area li bre / á'r ea delle?Teno

H - 0. 1 H - 0.5

H - 1.0 H - 2.0 H - 4.0 H -8.0

10 hablha 50 hablha

100 200 400 800

hablha hablha hablha hablha

70% 55 % 45 % 35 % 30%

Superficie C01tstrui da / área del ten"eno

5% 100 % 150 % 150% 350% 750 %

19

Salas de espectáculos: Hasta 250 concurrentes: = 0.5 m~ /persona. Más de 250 concurrentes: = 0.7 m" /pe rsona.

Cocinas comerciales: = 20 cambios de aire/h. Ce ntros nocturnos: = 25 cambios de aire/ h. Temperatura: a 24 ± ó 2 OC medida en bulbo seco. Humedad relativa: a 50 ± 5 %

Hoteles: En zona de hospedaje:

=

7.0 m" / persona.

Capítulo 111. Re querimientos de higie ue, servicios y acondicionamie nto ambiental SeTuicio de agua potable

Vivienda: = 150 l/hab/día. Oficinas: = 20 l/m~/día. Locales come rciales: = 6 l/m 2/día. Hospitales: = 800 l/paciente/día Escuelas: = 20 l/alumno/día. Restaurantes: = 12 l/comida. Hoteles: = 300 l/huésped. Jardines: = 5 l/m~. Muebles sanitarios

Oficinas hasta de 100 personas = 2 excusados y 2 lavabos. Comercio hasta 25 empleados = 2 excusados y 2 lavabos. Escuelas hasta 50 alumnos = 2 excusados y 2 lavabos. Industrias hasta 25 personas = 2 excusados y 2 lavabos. Con! rol de basura

• Colocar ductos en ed ificios de más de 4 nive les. • Hacer un depósito para más de 50 viviendas. Ventilación

Natural: Habrá una abertura minima equivalente al 5 % del área del local. Artificial: Locales de trabajo: = 6 cambios de airelh. Cocinas domésticas: = 10 cambios de airelh.

20

1/ wninaóón

Diurna: Hacia el norte: = 15.0 % del área del local. Hacia el sur: = 20.0 % del área del local. Hacia el este/oeste = 17.5 % del área del local. Tragaluces en techo = 5.0 % del área del local. Artificial: Habitación: = 50 Ix. Alojamiento: = 75 Lx. Oficinas: = 250 Ix. Comercios: = 250 Ix. Educación: = 250 Ix. Salud (Cuarto o consultorio): = 300 Ix. Patios de iluminación!) /le/U ilaci6n

Dimensión minima en cualquier caso = 2.50 m. Dimens ión mínima para locales habitables = 1/3 altura. Dinlensión minima para locales complementarios = 1/4 altura. Capít u lo IV. Re que rimie nto s de com u nicación y prevención de emergencias Las ciTculaciones

• La distancia máxima por re co rrer desde cualquier punto del edificio a W1 pasillo de salida será de 40 m en edificios d e habitación, oflcinas o comercios. • Las alturas mínimas serán de 2.10 m. • Los anchos mínimos serán diferentes según el uso elel edificio, a partir de él se considera un inc remento de 0.60 m por cada 100 personas. • Las circulaciones directas a la calle dirán, "Salida".

b) Deberán contar con redes de hidrantes con las

Escaleras

siguientes características: o o

o o o o

o

Tendrán igual ancho que los pasillos. Contarán con un máximo de 15 peraltes. El ancho de los descansos será igual al de los pasillos. La huella tendrá un m.in.imo de 25 cm. El peralte máximo tendrá 18.5 cm. Dos peraltes más una huella estarán entre 61 y 65 cm. Huellas y peraltes siempre serán constantes.

Salidas de emergencia. En lugares de reunión pública habrá tantas como salidas normales. Clasificación de las construcciones por riesgo de incendio. Para la asignación de requerimientos se clasifican como de: o o

Riesgo menor. Hasta 25 m de alt ura, o 250 ocupantes, o 3 000 m~ de construcción. Riesgo mayor. Más de 25 m de altura, más de 250 ocupantes o más de 3 000 m2 (tabla l.2) .

o

o

o

o

Dispositivos de seguridad y protección adicionales. Además de y de acuerdo con el tipo de uso de las edificaciones, se colocarán las siguientes protecciones: o o

Tabla 1.2. Resistencia mínima al fuego en horas o

Elementos constnLClivos

Riesgo mayor

Riesgo menor o

Elementos estructurales y muros de escaleras y rampas

Escaleras y rampas

3

Puertas a escaleras y rampas

2 2

Muros interiores divisorios

2

Previsiones con/.ra incendio Para todos los edificios: o o

Las construcciones de riesgo menor contarán cuando menos con un extintor por piso. Los ductos, excepto los de retorno del aire aco ndicionado, se prolongarán l.50 m por encima de las azoteas.

Tanque o cisterna con capacidad de 5 lIm~ y 20 000 1 como depósito mínimo. Dos bombas autocebantes, una eléctrica y otra de combustión interna, para surtir a la red de una presión entre 2.5 y 4.2 kg/cm~ . Una red hidráulica que alimente exclusivamente las mangueras y las tomas siamesas, con una toma por cada 90 m de fachada y con una válvula de no retorno que impida que el agua inyectada llegue a la cisterna. Gabinetes con mangueras de 38 mm a cada 60 m y cubriendo cada lma radios de 30 m.

Rejas de protección en las edificaciones de recreación y deporte. Rejas de protección también en los locales de exhibición y guarda de animales. Sistema de pararrayos en las edificaciones que por su ubicación o altura se considere necesario. Barandal a 90 cm de altura en las edificaciones que tengan cancelería con vidrio de piso a techo.

Servicios médicos. Contarán con este apoyo los edificios dedicados a: o o o

o

o

Educación elemental con 500 ocupantes o más. Deportes y recreación con más de 10 000 concurrentes. Centros deportivos con más de 1 000 concurrentes. Alojamiento con más de 100 cuartos. Industrias con más ele 50 trabajadores.

Capítulo V. Requerimientos de integración al contexto urbano

Para edificios de riesgo mayor: a) Las construcciones en zonas de patrimonio a) Si el edificio contiene elementos estructurales

metálicos, éstos se protegerán con algún recubrimiento autorizado.

artístico y cultural se sujetarán a lo dictado por el INAH. b) Las edificaciones con licencia de LISO especial

21

elel suelo requeri rán estudios ele imagen urbana, la que contendrá:

/J) Técni cament,e, deberán cumplir lo dispuesto

Levantamiento de fachadas de los edificios anexos. Reporte fotográfico del frente ele la manzana en cuestión. Ju stificación de integración del proyecto a su entorno.

e) Las edificaciones de salud. recreación. comunicaciones y transportes, tendrán sistemas de

c) Los edificios de más de cinco niveles contar án con estud ios ele sombras sob r e las con str ucciones contiguas, p resentándo lo d urante cada una de las horas del día y a lo largo del año. el) Sólo se permitirá el uso de vidrios reflejan tes si hay un estudio que demuestre que no afectará áreas vecinas.

a) Las instalaciones de gas en los edificios debe-

e e e

Capítulo VI. Instalaciones

por el Re%llle ll/ o rle ills/ olo ciol/e" d,'('II'icos ele la SEMIT

ilumina ción de eme rgencia con ence ndid o automático. Instalaciones ele cOIII/Jnstibles

rán sujetarse a lo siguiente: e

e

e

Instalaciones hidráulicas y sanÜal'ias e e

e

e

e

Se contará con una cisterna para dos veces el consumo diario del edificio. La con exi ón e n la base d e los ti nacos se colocará por lo menos 2 m arriba de la última salida hidráulica. La tubería y acceso rios para agua potable serán ele cob re, de polivinilo o de acero galvanizado. Las construcciones con más de 500 m2 y un consumo superior a los 1 000 m'l bimestrales de agua potable, tendrán los desagües separados: uno p ara aguas pluviales y otro para aguas residuales. Los albañales tendrán un tubo de ventilación de por lo menos 5 cm ele diámetro que se prolongará 1.5 cm arriba de la azotea.

Il lstCllacion es elécl1'1cas a) El proyecto debe rá contener: e e

e e e e

22

Diagrama ullifilar. Cuadro de distribución de cargas por circuito. Planos de planta y elevación. Croquis de ubicación del predio. Lista de mate riales. Memoria técnica descriptiva.

Los depósitos o recipientes que almacenen el gas deberán colocarse a la intemperie. Las tuberías serán de cob re tipo L-40 o de fierro galvanizado CAD pintadas de co lor amarillo. Trabajarán a una presión mínima de O.O í kg/cm2 y máxima de 4.2 kg/cm2 . Si los ca lentadores se co locan en lugar cerrado requieren de 25 cam bios de aire por hora.

b) Las tuberías de conducción d e combustibles

líquidos serán C-40 y pintadas de blanco, Instalaciones telefónicas

Deberán cumplir las normas de Telmex . • La conexión entre el predio y el registro de banqueta se hará con tubería de fibro cemento de 10 cm de diámetro mínimo. e Deberán colocarse registros para cada 7 líneas y uno por cada 20 m de longitud de ducto. e

1.1.1.3.6. Título sexto: Seguridad estructural de las construcciones Capítulo 1. Disposicione s generale s

Contiene los requisitos por cumplir en el proyecto y en la ejecución de una edificación para lograr un nivel de seguridad adecuado contra fallas estructurales, Clasificación ele las construcciones por su estructv m :

Gr u po A. Const r ucc iones p rio r itanas e n seguridad.

1

Grupo B. Construcciones comunes: o

o

Sub grupo B1. De más de 30 m de alto o 6 000 m~ de construcción en la zona 1, o de más de 15 m de alto o 3 000 m2 en zona III. Subgrupo B2. Las demás.

Clasificación según el tipo de suelo en que están asentadas

Seguridad de las construcciones: • Se tomará en cuenta el efecto simultáneo de las acciones que tengan probabilidad de ocurrir. o Se analizarán las fuerzas inte rnas y las deformaciones producto de las ant eriores acc iones. Capítulo IV. Cargas muertas

o o

o

Zona 1: Lomerío. Zona Il: Transición, con estrato resistente a menos de 20 m. Zona III: Ex lago.

Capítulo 11. Características generales

Se deberá vigilar que: o

o

o

o

o

El proyecto permita Lma estructuración eficiente. Se separe de sus linderos un mínimo de 5 cm y entre construcciones 10 cm. Se fijen los acabados exteriores a satisfacción del director de la obra. No existan elementos añadidos al proyecto original que restrinjan las deformaciones en él consideradas. No se hagan perforaciones a la estructura.

Capítulo III. Criterios de diseño estructural

Requisitos estructurales: o o

Tener la seguridad que no aparecerán estados límite de falla. No rebasar ningún estado límite de servicio.

Consideraciones de diseño: o

Se tomarán los efectos de cargas muertas y vivas, sismo y viento, así como empujes por construcciones colindantes o hundimientos diferenciales, etcétera.

Se considera como tales a la suma de los p esos de cada un o d e los e leme n tos co n s tructivos. Consideraciones: o

• E I peso del piso se inc r ementa rá en 20 kglm 2 .

• Para el cálculo será el incremento de ambos: 40 kglm 2

Capítulo V. Cargas vivas

Las cargas vivas son las fue rzas que se producen por el uso y la ocupación de la construcción. Se excluyen cargas no previstas como muros fuera de proyecto, cajas fue rte o archivos. Se considerarán tres posibilidades de carga en kglcm2 (v éase tabla 1.3 en página siguiente). Capítulo VI. Diseño por sismo o

o

o

Clasificación de las cargas: o o o

Permanentes: carga muerta, empujes, etcétera. Variables: carga viva, temperat ura, etcétera. Accidentales: sismo . viento, exp losiones, etcétera.

El peso de las losas se incrementará en 20 kglm 2 .

o

Las estructuras se analizarán bajo la acción de dos componentes horizontales ortogonales y no simultáneos. Los muros que contribuyen a resistir las fuerzas horizontales se ligarán adecuadamente a los marcos estructurales o a castillos y dalas en todo su perímetro. Los castillos y dalas a su vez estarán ligados a la estructura. Cuando los muros no contribuyan a resistir fuerzas horizontales, se dejará una holgura ent re e llos y la estruct ura misma que se r ell ena rá con algún material elástico y se sujetará al muro, de manera que no restrinja el movimiento de la estructu ra. Se toma l"á como coeficiente sísmico e = O.lG en la zona 1, 0.32 en la zona II y 0.40 en la zona IlI.

23

Tabla 1.3 Destino Habitación (casas, hoteles) hospitales) etc.). Oficinas, despachos y laboratori os. Pasillos, escaleras, rampas. Estaclios. T emplos, cines, teatros, bibliotecas, etc. Azo teas. Garages.

1('

le"

70 100 40 40 40 15 40

90 ISO

150 350 250 70 100

n'm

170 250 :350 ~ 50

350 100 250

w: Carga espe rada para revisión de flechas a largo plazo y asentamie ntos diferenciales en cimentaciones. ·w(/: Carga máxima para diseilo de elementos es tru cturales y capaci dad de ca rga en cime ntaciones. "W m : Carga instantánea para sismo y 'viento.

o

o

o

La diferencia en los desplazamientos entre pisos consecutivos, debidos a las fu erzas horizontales, no excederán de -0.006 veces la diferencia de alturas. Se preverá el desplazamiento anterior para dar holgura a las uniones entre materiales de diferente tipo, por ejemplo entre los vidrios y la cancelería que le sirve de marco. La separación mínima del edificio con sus colindancias vecinas será de 5 cm; al dejar el vecino otro tanto dará entre ambos 10 cm, que es la rrúnirna solicitada por el RCDF. La separación anterior se incrementará de acuerdo con la altura del edificio, así ésta no será menor que la máxima distancia que éste tenga sob re el terreno, multiplicada por 0.007, 0.009 o 0.0 12, según se encuentre ubicado en la zona 1, II o III.

Capí tulo VII. Diseño por viento o

o

o

o

o

24

Las estructuras se diseñarán para resistir los efectos de viento proveniente de cualquier dirección horizontal. El efecto producido por el viento se revisará en s u conjunto sobre la estructura e indi vidual mente sob re cada uno de s us miembros. Se revisará por volteo. E special c uidado merecen las cubier t as co lgantes , las chi meneas, las torres y las paredes y cubiertas con poca rigid ez perpendicular a su plano. En el Distrito Federal se cons id erará una velocidad de viento de 80 km/h, la cual debe-

rá inc rementarse para constru ccio nes en campo abierto , en promontorios o en alturas superiores a 10m. Capítulo VIII. Diseño de cimentaciones

El Distrito Federal se divide, por caracte rísticas de su suelo, en: o o o

Zona 1. Lomas, formadas po r rocas o suelos firmes. Zona tI. Transición con de pósitos blandos con 20 m o menos de profundidad. Zona III. Lacustre , son depósitos de arcill a altamente compresible de más de 20 cm de espesor.

El diseño de toda estrucLUra de cimentac ión debe considerar, además d e los propios, los siguientes estados limite: a) De falla: o o

o

Flotación. Desplazamiento plástico del suelo. Falla de pilotes o pilas.

b) De servicio: o

o o

Asentamiento o emersión. Inclinación media. Deformación diferencial.

Las excavaciones para cimentaciones tomarán en cuenta:

• Los estados límit e de falla por colapso d e taludes o paredes, andamiaje, cimentaciones adyacentes o del fonelo ele la nusma. • Los estados de servicio por movimientos diferenciales.

pere en un 75 % en 24 horas, de no hacerl o se considera que ha fallado. 'i ) Si la estructura pasa la prueba pero presenta daños locales, se repararán.

En los muros de contención se considerará:

1.1.1.3.7. Título séptimo: Construcción

• Volteo. • Desplazantiento del muro. • Falla de su cimentación o del talud que lo soporta. • Rotura estructuraL Capítulo IX. Construcciones dañadas Capítulo X. Obras provisionales y modi ficaciones Capítulo XI. Para realizar las pruebas de carga

Se requerirá llevar a cabo estas pruebas cuando: • Sean edificaciones de recreación o cuando sea probable que existan aglomeraciones. • Cuando no exista evidencia de confiabiJidad . • Cuando se estime necesario por carencia de calidad. Se tomará en cuenta: a) Qué elementos se desea probar, si son repetib)

e) d) e)

tivos se seleccionarán tres al azar. La intensidad de la carga con que se probará será del 85 % de la de diseño. Se seleccionará la zona en que se produzcan los efectos más desfavorables. La carga se dejará actuando lm mínimo de 24 hrs. Se considera que la estructura falló si: • Ocurre colapso. • Hay falla locaL • Se incrementan los desplazamientos.

j) Cuando 24 horas después de descargar la estructura no se haya recuperado el 75 % de

sus deílexiones, se repetirá la prueba. g) La segunda prueba se inic ia rá después de 72 horas de haber terminado la primera. h) Se vuelve a exigir a la estructura que se recu-

Capítulo 1. Generalidades

• Ordena tener en la obra los planos autorizados y las licencias correspondientes. • Recomienda proteger las construcciones colindantes para no alterar su comportamiento. • Dispone que el uso de banquetas q uede restringido a lo autorizad o expresamente por la Delegación y de aceptarse deberán usarse tapiales y túneles ele protección, • Exige sujetar la construcción a lo dispuesto por el proyecto, las especificaciones y el DRO. Capítulo n. Seguridad e higiene de las obras

Se tomarán las precauciones, se adoptarán las medidas técnicas y se realizarán los trabajos necesarios para proteger la vida e integridad física de los trabajadores. Capítulo 111. Ma teriales y procedimientos de construcción a) Los materiales deberán aj ustarse a lo clis-

puesto por este Reglamento y el de la Secretaría de Comercio y Fomento In dustrial (Normas NOM) . b ) Deberá vigilarse particularmente al recibirse en la obra que los materiales cumplan con lo sig ui en te: • Que sus propiedades mecánicas sean las especificadas. • Que su manejo y almacenaje sea cuidadoso. e) Por su parte , el director de obra exigirá: • Verificación de la calidad mediante pru ebas . • Dimensionamiento ele los elementos estructurales. • Nivel y alineamiento ele la estructura. • Revisión de cargas muertas y vivas actuantes sobre la estructura mientras ésta se construye.

25

o

o

Autorización de una autoridad co mpetente para el empleo de nuevos p rocedimientos const l·ucti\·os. Protección. si es necesa rio. de los elementos resistentes de la estructura.

Ser ele bu ena construcción y con adecuado man o tenimiento, tanto ella como e[ cable y bs poleas. No exceder las cargas de diselio. En las grú,1s torre, verificar previamente qu e pueden girar sin dai1ar las construcciones \'ecinas, y una vez instaladas hacer las prue· bas necesarias.

o

o o

Capítulo IV. Mediciones y trazos o

o

Se tomará un banco de nivel alejado para evitar que sea afectado du rante la construcción y a él se ha rán referencias periódicas pa ra ve rifi car los movimientos que se pre· senten en el suelo du rante la construcción. Se verificará el alineamiento del predio con el de sus colindancias antes del trazo defmitivo.

Capítulo VII. Instalaciones

(/) Los materiales deben cum plir con la calidad de [as normas mexicanas NOM. b) Durante su colocación, vigilar: o

Capítulo V. Excavaciones y cimentaciones o

o o

o

Para su ejecución se respetará lo indicado en este Reglamento en el capítulo de cimentaciones. Du rante la construcción se respeta rán los estados lími te supuestos. Si es necesario el uso de explosivos, queda limitado a lo dispuesto por la Secretaría de la Defensa Nacional. Si se encuentran restos fósiles o arqueológicos se suspenderán las excavaciones y se notificará a las autoridades municipales y al [NAH.

Capítulo VI. D ispositivos para el tra nsporte vertical en las obras a) Los d ispos it ivos de elevac ión que se van a

usar deberán ofrecer adecuadas condiciones de seg uridad. b) Sólo se permitirá transportar personas en ele· vadores que hayan sido disei1ados para ello y cuenten con las medídas de seguridad co rrespondientes, como: o o

o

Freno automático que evite caída lib re. Guías en toda su altu ra que impidan el volteamiento. Ba randales.

e) Por s u parte, c ualquie r máqui na elevadora deberá cumpli r con: o

26

Estar debidamente anclada.

o

Que no se alteren o daiien elementos estructurales. Que no se perfore ningún elemento estru c· tu ral sin [a autorización del director de obra.

e) Los tramos verticales siempre se colocarán a plomo . d) Las tuberías que transportarán fluidos se someterán a una prueba de presión antes de ponerlas en funcionamiento. e) Antes de su puesta en fun cionamiento todas las instalaciones se harán trabajar a su capacidad de diseño. Capítulo VIII. Fachadas

Las placas d e ma t e r ial pét r eo se fijarán mediante grapas que garanticen su sujeción. o Los aplanados se aplicarán sobre superfic ies rugosas . • Los vidrios y cristales se fijarán tomando en cuenta los posibles movimiemos que puedan tener. o Los canceles exteriores deberán res istir las ráfagas de viento pr evistas en el diselio correspondiente. o

1.1 .1.3.8. Título octavo: Uso, operación y mantenimiento Capítulo único. Uso y conservac ión de pre dios y construcciones

Pa ra el uso de los edificios que du rante su const ru cc ión o uti li zac ión p uedan gene r ar

algún problema al vecindario se establ ec erá n disposiciones especiales, tal es el caso de aquellos en que: • Se tenga que realizar una excavación profLUlda. • Se apliquen cargas excesivas , descompensadas o que generen vibraciones. • Se produzcan, almacenen o expendan sustancias tóxicas , explosivas o inflamables. • Acumulen escombros o basuras. • Produzcan materiales dañinos para la salud. Los irunuebles no podrán dedicarse a usos no previstos Y que modifiquen sus condiciones de diseño. • Es obligatorio conservar los inmueb les en buen estado; para ello: - Los acabados de las fachadas se mantendrán sin pérdida de recubrimiento , pintados y limpios. - Los predios no construidos permanecerán bardead os y limpios. - No se construirán elementos adicionales en azoteas. • Deberán tener a la entrada del inmueble la placa de uso correspondiente. • Deberán tener de manera accesible y a disposición de las autoridades planos y licencias. • Contar con los equipos de extinción de incendios, de acuerdo con lo que se haya dictaminado para el caso, y además tenerlos en buen estado de operac ión y mantenimiento.

Capítulo Ill. Iluminación y dimensiones de las construcciones. Capítulo IV. De la provisión de agua. Capítulo V. De los excusados, mingitorios, fregaderos, vertederos e instalaciones sanitarias en general. Capítulo VI. De las instalaciones de albaúales , conductos de desagüe y plantas de tratamiento de aguas negras. Capítulo VII. De las cocinas, estufas, chimeneas, dispositivos para calefacción y otras. Capítulo VIII. Provisión de gas en los edificios Capítulo IX. De los garages. Capítulo X. De las obligaciones de los propietarios e inquilinos. Capítulo XI. Sanciones. 1.1.3. REGLAM ENTO DE O BRAS E INSTAL ACIONES ELÉCTRI CAS

Se encuentra en el mismo cas o que el d e Ingeniería Sanitaria; su índice es el siguiente: Capítulo 1. Generalidades. Capítulo 11. Proyecto y protección de canalizaciones eléctricas. Capítulo III. Método y materiales para canalizaciones eléctricas. Capítulo IV. Equipo eléctrico de uso general. Capítulo V. Locales especiales. Capítulo VI. Equipos especiales. Capítulo VII. Canalizaciones eléctricas para usos especiales . Capítulo VIII. Líneas aéreas suministradoras y de comLmicación. Capítulo IX. Líneas subterráneas suministradoras y de comLmicación. Capítulo X. Plantas generadoras y subestaciones.

1.1.2. R EGLAM ENTO DE IN GENIERíA SA NITARIA RELATIVO A ED IFICI OS

Parte de los temas aquí tratados ya lo fueron en el Reglamento de Construcciones del D.D.F. Otros son nuevos y es necesario conocerlos, ya que su cumplimiento es obligatorio. A continuación se describe el índice del mismo: Capítulo 1. Disposiciones generales. Capítulo II. De los materiales de construcción.

1.2. TRÁMITES, PERMISOS Y LICENCIAS PARA OBRAS DE EDIFICACiÓN 1.2.1. A LIN EAMIENTO y NUMERO OFICI AL

Las ciudades requ ieren planificar con antelación su traza; este proceso generalmente no es rápido y se inicia con muchos aúos de anticipa-

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ción a que se ejecute. procu rando que al ir renovando las edificaciones éstas se dispongan de manera que la respeten. Por ello se dispone que cada vez que se va a inicia r una obra se consulte al munici pio mediante un trámite para ve l"Ífi car el alineamiento actual o conoce r el nuevo. Otro trámite simila r se req ui ere para certificar el núme ro asignado al predio. ya que como consec ue ncia de la s ubdivisión d e otros d e gran dimensión puede haber cambiado. Tambi én, en el caso de predios que pertenezcan a un fraccionamiento de nu eva creación se cambiará el asignado provisionalmente por el definiti vo.

1.2.2.

C ERTIFICACiÓN DE USO Y DENSIDAD

• Aceptación ele la Dirección de Ob ras Hidráu licas para proporcionar el suministro de agua req uerido y desalojar las aguas servidas a tra\'és del sistema de alcantarill ado. • Aceptación de la Dirección de Vialidad y Transporte. • Aceptación de la Com isión Fede r al de Electricidad .

1.2.3.

L ICENCIA DE CONSTRUCCiÓN

Una vez que se cuente con el proyecto definitivo se hará llegar a las autoridades municipales, jLmto con Lma solicitud para construir en el predio indicado. Para realizar estos trámites:

DEL SUELO

En una ciudad, al planificarse , se le asignan usos a s us diversas zonas: habitacionales, come rciales o industriales. Se fijan además el tipo de construcciones, número de habitantes y cantidad de cajon es de estacionamiento que se deberán p rever. Al hacer una solicitud de constr ucción hay que acompañarla del doc umento que avala la congruencia del uso requerid o.

1.2.2.1. Licencia de uso especial del suelo Dentro de la misma planificació n de la ciudad se contemplan a lternativas a l uso asignado exprofeso a los terrenos; a éstas se les denomina de uso restringid o o de uso especial del suelo. Co mo es un uso condicionad o, requiere de trámites adicionales a los normales, como son: s u aceptación por la com unidad e n que está ubicado el terreno o la a utorizac ió n de aqu e llas dependencias que proporcionarán los servicios. La solicitud de uso especial deberá presentarse junto con los siguientes docLUnentos: • Planos a rquitectónicos definitivos. • Ub icación en el predio del número de cajones d e estacionamiento reque ridos y carta compromiso de qu e no serán destinados a otro uso. • Au to rización d e la junta de vec in os pa ra co nstruir el edificio solicitado.

28

l . Se ll e n a la forma proporcionada por el mLmicipio; en él se dibujan un croquis de la manzan a, se se ñalan los nombres d e las calles que la delimitan, y se ubica el lote con sus climensiones reales y las distancias aproximadas que las separa de cada esquina. 2. Se entrega copia certific ada d e la esc ritura de propiedad. 3. Se proporcionan las últimas boletas de pago del impuest o p red ial y d el consumo de agua. 4. Si existiera subdivisión o fu sión en el terreno también se anexarán las consta ncias respectivas. 5. Constancia de alineami ento y número oficial 6. Autorización de Monument os co loniales. Sólo en aquellos casos en que se exija este requisito, como es el de las zonas de las ciudades que, por antigüed ad , historia o respeto de algún estilo arquitectónico predominante y de va lía quedan a l cu idad o d e l Instituto de Antropología e Histo ria. E n es tos casos tendrá qu e hace rse el trámite correspondiente a fin de que se indique qué partes de la construcción original se consideran con valor histórico para preservarlas ; de no tener áreas así se ñaladas, probablemente se pedirá mantener la fachada, o que la n ueva , c uando se re quie ra cambiarl a, guarde armonía con el estilo predominante. 7. Proyecto definitivo. Se anexará a la solicitud y deberá constar de lo siguiente:

a) Proyecto arquitectónico:

• Planos de plantas, fachadas , cortes y acabados. Especificaciones. b) Proyecto estructural:

• Memoria de cálculo, planos constructivos, esp ecificaciones; indicación del proceso constructivo. e) Estudio de mecánica de suelos: • Capacidad de carga del terreno . • Características físicas del suelo. • Nivel freático. d ) Proyecto de instalaciones:

• Instalaciones hidráulicas: - Memoria de cálculo. Isomét ri cos. Especificaciones. • Instalacion es sanitarias: - Memoria de cálculo . Isomé t ri cos. Especificaciones. • Instalaciones eléctricas: - Cálculo de demandas. - Diagrama unifilar. - Plano constructivo que contenga: • Salidas: tipo. • Ductos: diámetro y tipo. • Cables: calibre y tipo. - Tableros: Capacidad de las pastillas termomagnéticas. - Subestaciones. - Plantas de emergencia. - Alumbrado. e) Autorización del director responsable de

f) Licencia de Comisión de Edificación de

la Secretaría de Salud . Igual que el anterior, sólo cuando se requiera. g ) Toma de agua. Solicitud para la conexión y suministro del agua potable. h ) Drenaje. Conexión del albañal de desagüe a la red de alcantarillado.

1.2.4.

INSTALACiÓN PROVISIONAL DE

ENERGíA ELÉCTRICA

Para el suministro de energía eléctrica a un edificio habrá qu e hacer un doble trámi t e. Inicialmente se pedirá un suministro provisional que permita llevar a cabo la construcción y, posteriormente, al concluir la obra, se hará el contrato para el suministro definitivo. En el contrato provisional se pedirá una cuantificación de la demanda requerida durante la construcción; en ella se deberá contemplar, además de la iluminación de la obra, el consumo de los diversos motores eléctricos d el eq uipo a usar. Hay que poner especial énfasis en el número ele plantas de soldar que trabajarán simultáneamente, así como su capacidad. También , para la cuantificación considerar que al final de la obra este suministro debe permitir probar la instalación definitiva por lo menos por zonas.

1.2.5.

INSTALACiÓN DEFINITIVA DE ENERGíA

ELÉCTRICA

El proyecto eléctrico deberá contener lo indicado en el punto 1.2.3, referente a la solicitud ele licencia de construcción, y presentarse ante la Secretaría de Comercio y F omen to Industri al (SE COFI) para su auto rización. Una vez que haya sido aprobado se recurrirá ante la empresa que vaya a hace r el suministro para firmar el contrato definitivo.

1.2.6.

A VISO DE TERMINACiÓN DE OBRA

obra. • Li cencia de bomberos. Sólo para el t ip o de const r ucciones en que se requiera expresamente.

Un a vez concl uida la obra se dar á aviso a todas las d ependencias ante quienes se hizo alguna gest ión. La notificación al municipi o generará una verificación de su oficina de obras

29

para confirmar que el edificio se hizo de acuerdo co n e l proyecto aprobado: posteriorm ente éste extenderá lma autorización de oc upación.

1.3. DIRECCIÓN DE OBRA. PROYECTOS Y SUPERVISIÓN. ARANCELES 1.3.1.

DIR ECCiÓN DE OBRA. PROYECTOS Y

SUPERVISiÓN

Para la realización de una obra de edificación de gran envergadura es necesario contar con la participación de un director de obra, una empresa de supervisión, u n a const ru ctora y una emp resa de control de calidad de los materiales. El director de obra será respo nsable desde el proyecto hasta la ejecución, tanto ante el propietario co mo ante la municipalidad; sus funciones están tipificadas en los reglamentos de construcción, mismos que fue ron expuestos anteriormente. La empresa de supervisión es uno de los auxiliares con que cuenta el director de obra para cumplir su cometido; su función es verificar la correcta ejecución de los trabajos y auto rizar las erogaciones que se hagan al constructor. Por su parte, la empresa de control de calidad tendrá como obligación el verificar la calidad de los materiales que se incorporen a la obra, tanto los ejecuk'1dos en ella como los adquiridos a terceros. Para la realización de sus funciones debe contar con laboratorios dotados del equipo necesario. Por su parte, el constructor de este tipo de obras es una emp rssa contratista que hará físicamente la obra mediante W1 contrato ajustado a condiciones de calidad, precio, tiempo y pago. Todas pactadas previamente.

1.3.2.

• • • • •

Supervisión. Estudios y proyectos. Constru cción. Independientes. Sector público y paraestatal.

Explica el Colegio que d eja a las Cámaras especializadas la fijación de aranceles o remW1eraciones mínimas para las tres primeras especialidades, y se aboca fundamentalmente al caso de los directores de obra, que el CICM considera de su responsabilidad. Hace un es tudio donde determina el número de horas que les debe llevar la revi sión del proyecto, el trámite de la licencia, la supervisión de la obra y su finiquito. Determina que para las ob ras de 500 m 2 se requiere de 254 h, y para las d e 6000 m 2 , 852 h. Una vez determinado el tiempo teórico empleado por el director de obra, estudia el valor de la hora de trabajo profesional , y establece que la swna de aguinaldo, vacaciones, prima vacacional e incapacidades representan un incremento de 30.4 % sobre el ingreso determinado , y que los indirectos por oficina, colaboradores y financiamiento, 93 % ad icional. Lo anterior lleva a que la hora efectiva del director de ob ra varía de 5 a 8.8 salarios minimos diarios.

A RANCELES

El director de la obra, los diversos proyectistas que intervie nen y la supervisora, general mente cobran sus servicios con base en una cantidad fija predeterminada que cubre s u trabaja durante toda la obra, la que se diviclirá para su pago en igualas m e nsuales . El monto de esta cantidad es común que sea respaldada por estudios realizados por agrupacion es, como los cole-

30

gios de profesionistas. y presenk'1ela en forma de porcentajes, el e ac uerel o con el costo ele la obra el área construida o el grado de dificultad qU~ presente. A dichos factores se les conoce como C/ m l/celes . Como ejemplo de aranceles se pued e rec urrir a los qu e tiene estu diados el Colegio de Ingenieros Civiles de México (C ICM), que ha impreso en un trabaja denominado "Bases y criterios de remuneración para los ingenieros civiles'" Ahí determina cinco áreas especificas:

1.4. SEGURIDAD SOCIAL En la República Mexicana, la institu c ión encargada de proporcionar los servicios médicos y los de invalidez, vejez, cesantía y muerte es el Instituto Mexicano del Seguro Social (lMSS); los de habitación, el Instituto del Fondo Nacional para la Vivienda de los Trabajadores (INFONAVIT).

1.4.1 .

REGISTROS DE LA OBRA ANT E EL

IMSS En México, por ley todo trabajador debe gozar de las prestaciones proporcionadas por el IMSS, para lo cual entre patrón y trabajador pagarán la prima correspondiente. En la mdustna de la construcción, que es de las de mayor n esgo, la prima es e quivalente a 28 % de los salarios, donde corresponde cubrir de ella aproximadamente 24 % al patrón, y el restante 4 % al trabajador. Para el registro en el IMSS todo empleado r debe darse de alta, con lo que se le asigna una clave que será p ermanente. Se complementa el anterior registro con otro que obtend rá para cada una de las obras; por último, obreros y empleados deberán darse de alta individualmente. Con las tres claves se expedirán pases que les permitirán hacer uso del servicio. Debido a que el trabajo en las obras es temporal, el IMSS da a los que laboran en ellas clasificación de eventuales, por lo que los pases que les extiende son perentorios. El patrón tendrá la obligación de manifestar bimestralmente la relación del personal que laboró con él en ese periodo y hacer el pago de las cuotas correspondientes. El IMSS verificará por su parte si la cantidad pagada está acorde con la incidencia de la mano de obra.

1.4.2. REGISTRO INFONAVIT

DE LA OBRA ANTE EL

Su pago es men sual, y se presenta conjuntamente con los demás impuestos sobre productos del trabajo; estas aportaciones generan lID fon do que queda a disposición de los empleados, para con él solicitar una vivienda a través del propio INFONAVIT

1.5. LEGISLACiÓN FISCAL El Estado, para cumplir sus funciones , requiere de recursos. Corno medio de recaudación de fo ndos grava diversas activid ades corno so n entre otras: las transacciones com~rciales, la~ remuneraciones que obtienen las personas físi-

ca s o moral es por s u trabaj o , el traslad o d e dominio , los réditos de una inversión, o algún otro rubro que genere beneficios económicos según lo disponga la legislación fiscal correspon~ diente. Las siguientes son las principales leyes que de alguna manera tienen relevancia en los procesos de construcción.

1.5. 1.

I MPUESTOS A LAS PERSONAS

FíSICAS

Fundamentalmente son tres los tipos de trabajos personales que serán gravados: • El que afecta a quienes mantienen una relación laboral como asalariados. • El que se aplica a quienes desarrollan actividades de manera independiente. • El referente a quienes participan en los consejos de administración de las empresas. Para cada uno de estos casos su afectación impositiva se basará respectivamente: en e l Imp uesto sobre Productos del Trabajo , Impuesto sobre Honorarios e Impuestos sobre Emolumentos. En la industria de la construcción se tienen ejemplos de cada uno estos casos: en el trabajo pagado a obreros y empleados corno asalariados; a especialistas y profesionistas que participan en obras determinadas, en su pago por honorarios profesionales, y a los miembros de los consejos de administración de las empresas en el de emolumentos.

1.5.1.1 . Impuestos sobre productos del trabajo El impuesto sobre productos del tr abajo se aplica a personas físicas que obtienen una remuneración por desarrollar un trabajo directo; está basada en la que dispone el artículo 80 de la Ley del Impuesto sobre la Ren ta. Ahí se ordena a quien haga erogaciones por pago de remuneraciones o servicios, reten er de quien lo reciba un impuesto que tendrá, para quienes lo reciban, el carácte r d e pagos provisional es a cu enta del impuesto anual.

31

Este impuesto va desde tres hasta :36 % de las percepciones ajustadas. de acuerdo con una tabla que está en fun ción del ingreso anual. La misma ley dispone qu e los salarios mínimos no deberán pagar impuestos.

1.5.1.2. Impuestos sobre honora rios Con frecuencia el ejercicio profesional se realiza de manera independiente, y la relación contractual entre quien contrata y qu ien presta sus servicios se limita a la ejecución de un trabajo determinado, por el cual el primero pagará y el seglU1do recibirá una remlU1eración pactada previamente. La relación laboral entre el profesionista y el contratante cesa en el momento en q ue termina la activi dad pactada. La relación con tractual puede o no estar manifestada en un contrato firmado entre ambas partes. A la percepción que recibirá el profesionista por dichos servicios se le denominará "honorarios profesionales", y queda tipificada en el Art. 84, Capítulo JI de la Ley del Impuesto Sobre la Renta. Ahí se indica que para cobrar estos servicios extenderá a su cliente un recibo que deberá contener: • Nombre del prestador del servicio profesional. • Dirección fiscal. • Registro fe deral de causante. También asentará lo siguiente: • Causa o motivo del cobro. • Importe del servicio. • Retención de 10 % como impuesto a cuenta del total, mismo que enterará directamente al F isco. • Adición de 10 % por concepto del Impuesto al Valor Agregado (rVA) aplicado sobre el importe total del recibo. El retendor en terará mensualmente 10 % del ¡SR de los recibos que pagó por honorarios. Por su parte, el causante, también mensualmente, efectuará una declaración del IVA, Y trimestralmente hará una p resentación p rovisional del ISR.

32

1.5.1.3. Impuesto sobre emolumentos El pago de este impuesto procede de acuerdo con el artículo 78 de la Ley del lmpuesto sobre la Renta, aplicable a aquellas personas que reciben una percepción por desarrollar actividades como miembros del Conseja de Administración de una o varias empresas. Para su cumplimiento, la empresa retendrá y entera rá un porcentaje del pago efectuado; actualmente éste es 30 % del importe que le pague a su consejero. Por su parte, quien lo reciba enterará a Hacienda en forma similar a como lo hace quien recibe honorarios profesionales.

1.5.2.

IMPUE STOS SOBRE UTILIDAD ES

EMPRESARIALES

Cuando se desarrolla c ualquier actividad empresarial, sea industrial o comercial, a través de personas físicas o de personas mo rale s (sociedades civiles, sociedades mercanti les, etc.), es licito esperar un beneficio económico al que se denomina utilidad. Dicho ingreso acUcio· nal a la inversión erogada es gravado po r el Estado a través del Impuesto sobre la Renta. Es importante que este gravamen no sea excesivo, para permitir una adecuada reinversión de las utilidades y así propiciar el crecimiento de la empresa.

1.5.2. 1. Impuesto sobre la Renta (ISR) La empresa, de acuerdo con lo incl.icado en el Capítulo V, "Obligaciones de las Personas Morales", de la misma Ley del Impuesto Sobre la Renta; deberán presentar anualmente y durante alglU10 de los tres primeros meses del año una declaración en la que se manifiesten los ingresos, los egresos y la diferencia tenida durante el ejercicio fiscal del año anterior. La declaración en cuestión tiene por objeto gravar las utilidades tenidas. Actualmente la ley ordena enterar por este concepto un poco más de la tercera parte de las ut ili dades netas , siempre y cuando el impuesto anual a pagar no sea menor de 2 % de

'vos totales Y tomando como tales saldos Jos ac tl ' . . 'os cuentas por cobrar, bienes raiCes. rl . banca ' . . mobiliario, eqUIpo de transpOl te, etc .. Del calculo de un año se deduce I~ que se pagara el slglllente mediante la expreslOn: Util. Fisc' (2) + Inver. Efect'(3) Coef. Util.(l) =

(Ingr. Acum. -

Deducciones \~)

(1) Coeficiente ele utilidad. (2) Utilidad fisc al. (3) Inversiones efectuadJs. (-l) Diferencia entre los ingresos aculnul<1bles te nidos en el

ejercicio fiscal y las deducciones.

1.5.3.

IMPUESTO SOBR E INGR ESOS

Este imp uesto deberá cubrirse sobre el monto de cualquier transacción comercial, independientemente de su origen y de los resultados económicos que vayan a tener; ejemplos de su aplicación pueden ser el vender un bien o cobrar honorarios profesionales por prestar un servicio.

1.5.3.1. Impuesto al Valor Agregado (IVA) La disposición que ordena este gravamen es la Ley del Impuesto al Valor Agregado (lVA). Exige aumentar al precio ele un bien que se enajena un impuesto en forma de porcentaje fijo; así, toda transacción económica quedará afectada por él. Para evitar duplicidad en su pago, autoriza a tomar del impuesto cobrado el pagado con anterioridad po r ese bien, o los que le dieron origen y enterar al Fisco la diferencia. Al vend er cosas materiales o servicios se incrementa su valor con el monto del impuesto, se cobra y se retiene; con él el adquirente. si es intermediario , se resarcirá del impuesto que entregó anteriormente a su proveedor, y la diferencia la enterará, junto con las otras que le sobren, en una sola exhibición mensual. De ser el comprador final , o sea el último eslabón de la cadena, ya no podrá repercutirlo. Como ejemplo, supóngase que una empresa cobra la factura por una estimación de trabajos

ejecutados en la constru cción de un edificio. Al liquidárs ele se le cubre su importe más el IVA correspondiente. Con el dinero re ci bido , a su vez ella repone el de varios gastos que efectuó previamente para realizar la obra en cuestión , como son: materiales, mano de obra y equipo, además de sus indirectos de obra y empresariales. De esos gastos LIIlOS requieren pago de IVA , como son los materiales, y otros no, como la mano de obra. Al final del mes calcula la diferencia entre los IVAs recibidos por diversos conceptos y el total de los entregados; el sobrante lo traslada al Fisco. En forma similar a la descrita procederán con sus IVAs todos los proveedores, de manera que al sumarlos, el Fisco ha recibido de quienes participaron en esta cadena justamente el Impuesto al Valor Agregado que pagó el cliente al constructor.

1.5.4.

IMPUESTOS ESPECIALES

Adicionalmente a los antes descritos , existen otros impuestos cuyo objeto es cubrir necesida .. des específicas, sean nacionales o regionales. Ejemplos de éstos son los gravamenes que aplican la mayoría de los estados sobre los ingresos de las empresas o sobre el pago de nóminas o algún otro concepto. De carácter nacional pero específico, son dos de ellos: el que se aplica para sufragar gastos de educación o el dedicado a mantener guarderías para hijos de trabajadores.

1.5.4.1. Impuesto para la educación Equivale a 1 % de los salarios pagados y se presenta conjuntamente con la declaración mensual del Impuesto Sobre Productos del Trabaj o, el Impuesto Sobre la Renta y el pago al Instituto Nacional del Fondo para la Vivienda de los Trabajadores que presentán las empres as a la Secretaría de Hacienda.

1.5.4.2. Impuesto para guarderías Este impuesto trata de cubrir, por lo mellO, parc ialmente , el costo de este sen'ieio par:l aquellas madl'es trabajadoras que por su pl'opi:\

33

actividad no lo pu ed en hace r direc tamente. Se pres en ta co njuntamente co n el d e l pago d el Instituto Mexicano elel Seguro Social

Como ya se mencionó, cada estado aplica diversos tipos de gravámenes. En el Distrito Federal se debe presentar una declaración con 2 % de las nóminas cubiertas por la empresa.

regi st ro de contratistas de acuerd o con las especialidades técnicas que manej an, y con sus capacidades económicas y adm inistrativas . Así. al citar a la licitación para una obra, fija sus condiciones según las claves y la capacidad económica requeridas. Para llevar a cabo lo anterior cuenta con una clas ificación por especialidades y subespecialidades que se asigna de acuerdo con la experiencia manifestada por la empresa al haber desarrollado trabajos similares, o bien por técnicos que en ella laboran.

1.6. REGISTROS PARA CONSTRUCTORES

1.7. SINDICATOS EN LA INDUSTRIA DE LA CONSTRUCCIÓN

Los principales registros de este tipo son el de la Cáma ra Nacional de la Industria de la Construcción, cuyo registro por leyes obligatorio; el Padrón de Contratistas d el Gobierno Federal, para quienes deseen trabajar para él, y el elel Colegio correspondiente, para aquellos profesionistas que funjan como directo res de obra o cOlTesponsabl es.

La Ley Federal del Trabajo indica que cuando existen en una empresa más de 20 trabajadores, éstos deberán agruparse en sindicatos. En el caso de la construcción existe como variante , en relación con otros tipos de industrias, la duración de una obra, que por importante que sea no deja de ser perentoria. Esta situación es reconocida por la ley y permite que los contratos se firmen con el trabajador por obra determinada. Ante la imposibilidad de que los trabajadores formen un sindicato cada vez que se inicia una obra, se registran en alguno de los que manejan simultáneamente varias. Un contrato de esta naturaleza debe indicar los periodos en que laborarán y las percepciones que percibirán de acuerdo con lo fijad o por la Comisión Nacional de Salarios Mínimos.

1.5.4.3. Impuestos estatales o municipales

1.6.1.

CÁMARA NACI ONAL DE LA I NDUSTRIA

DE LA CONSTRU CCiÓN

Cualquier constructor independiente o empresa constr uctora debe estar in corporada a ella para poder desarrollar su actividad. Adicionalmente a la obligatoriedad de ley, el estar asociado con quienes tienen necesidades similares a las s uyas le pe rmite obtener otros benefi cios, como son el incremento en su poder de negociación con contrapartes, al poder presentar fren tes comu n es; igualmente, tiene asesoría en aspectos de planeación, jurídicos y fiscales, por sólo mencionar alglmos.

1.6.2.

PAD RÓN DE C ONTRATISTAS DEL

GOBI ERNO FED ERAL

Con el fin de normar la actividad de aquellas personas físicas o morales que prestan servicios a l::ts dependencias del gobierno federal o de sus pmpresas descentr::tlizadas, el Estado creó un

34

1.8. RÉGIME N DE CONDOMINIOS EN EDIFICACIÓN 1.8.1. LEY

DE CON DOMI NI OS

La Ley de Condominios emana dél artículo 95 1 del Código Civil para el Distrito Federal y Territorios Federales en Materia Común, y para toda la República en Materia Federal. La presentación de esta ley se hace desde el punto de vista ele un constructor de edificios, para quien sólo es necesario conocer cómo promover, implementar y escrit urar estos desarrollos. La siguiente es una síntesis de esos artículos.

Art. 10. Cada uno de los distintos propi eta. tendrá Wl derecho sll1gular y exclu slvO de n os iedad sobre su depar t amen t o, VlVlenc " Ia, casa

IX. Los casos y condicion es en qu e pu ed a ser modificad a la escritura.

y, además, un derecho d e copropi edad bre los e lementos Y partes comunes d e l so . para su ac1ecuacIo uso o i.nIDueble, necesanos

Art. 50. La escritura constitutiva del cond o-

~r~!al

disfrute. Art. 20. El régimen de propiedad en condominio se origina cuando los diferentes departamentos, viviendas, casas o locales de que conste un edificio o que hubieran sido construid os dentro de un inmueble tengan partes de uso común que pertenezcan a distintos dueños. Art. 30. Antes de la constitución del régimen de propiedad en cond omini o , los propietarios interesados deberán obtener una declaración que en su caso expedirán las autoridades competentes del Distrito Federal o del municipio en cuestión, en el sentido de ser realizable el proyecto general. Se linútará el tama.ño por condominio a 120 departamentos (después pasará a ser conj lmto habitacional). Art. 40. Para constituir el régimen de propiedad en condominio el propietario o propietarios deberán declarar su voluntad en escritura pública, en la cual se hará constar: I. La situación, dimensiones y linderos del terreno que corresponda al condominio y su separación de las otras áreas que le son ajenas , incluso si es un conjunto urbano. JI. Constancia de la declaratoria solicitada en el artículo 30, así corno de todas las li cencias y autorizaciones de construcción. 1Il. Una descripción de la construcción y de la calidad de los materiales empleados. IV Descripción de cada departamento, casa, vivienda o local; su número, situación , medidas y estacionamiento de vehículos. V El valor individual y del conjunto. VI. El destino general y particular del condominio. VIL Los bienes de propiedad común y su uso . VIII. Características de la póliza de fianza expedida para responder de la ejecución de la construcción; el monto y término de la misma serán determinadas por la autoridad .

minio deberá inscribirse en el Registro Público de la Propiedad. Art. 60. En todo contrato para adquisición de derechos sobre un departamento, vivienda, casa o local, se insertarán las declaraciones y cláusulas conducentes de la escritura constitutiva. Art. 70. Para la extinción del régimen de condominio se requiere el acuerdo de un mínimo de 75 % de los condóminos. Art. 120. El derecho de cada condómino sobre los bienes comunes será proporcional al valor de su propiedad (se le denomina indiviso). Art. 130. Son objeto de propiedad común: I. El terreno, sótanos, escaleras, pasillos, jardines y estacionamiento de uso general. JI. Locales destinados a administración y servicios comunes. IIJ. Las obras, aparatos e instalaciones que sirvan al uso común. IV Los cin1.ientos, estru cturas, muros de carga y techos de uso general. Art. 140. Serán de propiedad común, pero

sólo de los condóminos colindantes, los entrepisos, muros y demás divi siones que separen entre sí los departamentos , casas, viviendas o locales. Art . 42. Los gravámenes serán divisibles entre los diferentes departamentos , viviendas , casas o locales de un condominio. Cada Wl0 de los condóminos responderá sólo del gravamen que corresponda a s u propiedad. Art. 43. Los créditos que se originen por las obligaciones contenidas en las escrituras constitutivas y de traslación de dominio gozan de garantía real sobre los departamentos , viviendas, casas o locales, aW1que éstos se trasmitan a terceros.

1.8.2.

CONCLUSIONES

Dado que gran parte de la edificación que se hace actualmente para vivienda o conjuntos habitacionales, oficinas, bodegas, locales comer-

35

ciales . e tc .. respo nrl pn al régimen e n cond ominio, se ha expu esto aquí una transc ripción libre de los artíc ulos que se conside ran más rele\'an tes de sele la pe rsp ectiva d e un co nstru cto r o e \-entual promotor de desa rrollos. Qu edan sin

36

incluil' los a rtículos I'p["prpntes a liSO . ('on5e rv
1

•

Estudios, proyectos y financiamiento para edificios Objetivo: Analizar los aspectos económicos y financieros de elaboración y control de un proyecto de edificación.

2.1. ESTUDIOS ECONÓMICOS 2.1.1.

INTRODUCCiÓN

Todas las obras deben garant iz ar que los recursos que se apliquen tengan una adecuada rentabilidad . Cuando son de beneficio social, en las que es más difícil la decisión, se complementará el estudio económico ponderando aspectos cualitativos, com o son el número de p ersonas beneficiadas , o los trasto rn os q ue acarrea la carencia de la construcción, de manera que al compararla con otras se pueda jerarqLúzar la inversión elaborando un programa de acuerdo con la disponibilidad d e fondos. Cuand o son obras privadas, la consideración debe ser exclusivamente económica, buscando que el capital obtenga: utilidad adecuada , recuperación rápida y riesgo controlado. Siempre será importante disponer de una irúormación confiable que dé las relaciones inve rsiónlbeneficio social e inversión! utilidad económica. El estudio dirigid o a una edificación o a un conjunto urbano debe hacerse desde los siguientes enfoques: comercial, financiero, catastral y fiscal. De acuerdo con ellos se considera la mejor opción me~liante el análisis de aspectos no forzosamente conc iliables, como son: los costos del inmueble, de su mantenimiento y de su opera-

ción; la rentabilidad d e la inversión; la disporúbilid ad del créd ito y su costo finan ciero; y los impuestos a que dé lugar durante su construcción, operación o venta.

2.1.2.

VARIABLES QUE INCIDEN EN EL

VALOR DE UN EDIFICIO

El cálculo del valor catastral se apega a lo dispuesto en la Ley de Hacienda de cada uno de los estados o municipios. En la cicldad de México rige la Ley de Hacienda del Distrito Federal. En ella se ord ena hacer una separación ent re el valor del terreno y el de la construcción que se haya colocado sobre él: el Artículo 17 dispone que si no se puede separar suelo y construcción se asigne al primero el 20 % del valor conj unto y al segundo el 80 %. Por otra parte el Artículo 18 señala que se reducirá en 3 % anual el valor de las construcciones a partir de la fecha marúfestada de terminación de la obra o de su última remodelación general, pero que la dedu cción no podrá exceder del 80 % del valor original. Para la determinación d el valor catastral, se recomienda recurrir a los Apun les ele av alúas del ingenie ro Francisco Solares A., editados por la FW1Clación de lngeruería

37

2.1.2.1. Variables correspondientes al predio Las variables que inciden en el ,'alor de un predio son: Re"ión catastral en que se ubica la colonia:

"

• Urbana.

• Indus.riaL • Rur'aL Colonia catastral a la que pertenece: • Antigüedad. • Tipo y conservación de las construcciones p reponderan tes. • Calidad de los servicios urbanos. • Vialidad predominante: vías rápidas próximas y largo y ancho de sus calles principales y secundarias. • Cantidad y tipo de áreas verdes disponibles. • Caracte rísticas de las zonas comerciales existentes. Factores físicos individuales del lote:

Dé! di I1w'lIsión • Largo y ancho de la calle en que se ubica. • Su similitud con los lotes tipo de la colonia. Generalmente su valor es mayor entre más similar sea a ellos. • Orientación de la calle: Prefe rentemente norte-sur, ya que así los lotes serán orienteponiente, que son los que permiten mayor awleamiento a los edificios. Dc polo /'izac'ión

• • • •

Cercanía al centro comercial. Separación de la zona industrial más próxima. Distancia a zonas marginales. Proximidad al parque o zonas verdes.

Di! tipo eSI I'UCIU ¡-al

Densidad peawnal y de tráfico en la calle en que se ubica. • Calidad de los dific ios colindantes.

38

/JI' {u/Jot¡/'[i¡iu

• NCul1ero de frentes y su longitud. • Proporción entre largo y profundidad. • Pendiente superfic iaL

2.1.2.2. Va ri ab les corre spondientes a la construcción En cuanto al valor de la construcción existente o por construi r sobre el terreno. conviene tomar en cuenta lo siguiente:

Tipo de cons{.l'ucciÓ n a q/le • • • •

jJRl'Íl-'lleCe

Residencial. ComerciaL Industrial. Agrícola.

Calidad de sus acobaclos

La clasificación siguiente es para cualquier tipo de edificio, pero por facilidad de referencia se da para vivienda: • De lujo. Gran uso de recubrimientos de madera, azulejos y tapices, cerrajería, muebles y acceso rios, así como alfomb ras de alto precio. • De prime t'a. Madera, azulejos, alfombras o parquets, tapices , muebles y accesorios de buena clase pero no fo r zosamente del mayor precio. • ComerciaL Predomin io de yeso y pintura, poca madera, alfombra económica o loseta vinílica, muebles y accesorios d e cal idad media o baja. • RCtstico. Escasos acabados y limitados a cocina y baños, pisos pulidos y pintura directa sobre el muro de block o tabique.

2.1 .3.

R ENTAB ILI DAD DE LA INVERSiÓN

Los objetivos que mueven la acción de cualquier empresa son de servicio, de productividad y ele utilidad económica. Todos son importantes y generan satisfacción en su cumplimiento, el

·c¡·o en su relación directa con el usuario , la . . roducci ón al ver el trabajo propuesto ya temup do y la utilidad al tener un parámetro econóna ~ ·co del éxito alcanzado. nu La utilidad es la rentabilidad de la inversión, es sólo un beneficio económico que remunera nOesfuerzo realizado, es el me d·10 por el cual el el capital invertido crece rá dando mayor s?lidez a la empresa. Los alcances de la producclOn estarán últimamente ligados a la cap acidad económica qu e la respalde, como bien es de cap ital o como dinero clisponible para dar a los procesos productivos el ritmo adecuado. Cualquier proceso económico requiere de una inversión inicial, cuando se carece de ésta, por ejemplo en el inicio de un grupo p roductivo pequeño, es el trabajo no remunerado la aportación que p osterio rmente será capitalizable, es to es, pasará a ser un capital que quedará depositado Y a disposición de la empresa. El capital de trabaja de una empresa debe ser vigi lado cuidadosamente por lo que se debe respetar: ~m

• Que en LUl marco ético y de respeto a la producción se busque obtener una utilidad adecuada; lograrlo debe tener un peso predom ina nte sobre ot ras decisiones; ante imperativos mayores se puede postergar, pero no relegar indefinidamente. • Que la utilidad que produce una emp resa, que se den omina dividendo, sea valuada en función de su capital y comparada constantemente con la que tendría aplicada a otras inversiones, sólo de esta mane ra se podrá dete rminar si el resultado económ ico e s adecuado o no.

2.1.3.1 . Tasa de rendi miento Cuando una cantidad de dinero en lugar de inve rtirse en una empresa se deposita en un banco, una casa de bolsa o cualquier otra institución fillanciera, al beneficio obtenido por ello se le conoce como r-endánienl.o . Estos organismos financ ieros recompensan a sus depositantes mediante una tasa de rendimiento , tamb ién denominada lasa de inter és o simplemente i nl.e?·és y se refiere al periodo en

que se otorga, acostumbrándose d ec ir que el pago es de tanto por ciento m ensual o anual. Para su obtención se hace la división del rendimiento entre el capital depositado durante un cie rto tiempo y multip licado por 100; así , se puede hablar de tasas de interés de 0.5, 1 o 2 % mensuales, o de 8, 12 o 23 % anuales, por poner algunos ejemplos.

2.1 .3.2. Toma de decisiones La selección de la inversión que se va a realizar es fundamental, ya que el capital, por amplio que sea, es limitado; su utilización en un fin impide hacerlo en otro. Esta toma de decisión se denomina costo de op ortunidad. Para comparar el costo de oportunidad que significa invertir en un edificio con respecto a otras posibilidades, se procede como sigue: • Se encuentra la mejor inversión bancaria o similar. • Para un terreno específico se generan alte rnativas de antep royecto, analizando pa ra cada una su costo y rentabilidad. • Se compara la mejor alternativa con la inversión bancaria para determinar la mejor inversión. Para satisfacer lo ante rior se recomienda el siguiente proceso: • Se elaboran todos los anteproyectos que se considere conveniente y se hace para cada uno de ellos el presupuesto correspondiente. En esta parte el ingenie ro debe ser sumamente imaginativo. • Se examinan cuidadosamente las mejores soluc iones a partir de los anteproye<: tos , haciendo su evaluación en cuanto a costo de adquisición, construcción y manteni miento. • Se hace un estudio d e rentabilidad y d e recuperación de la inve rsión para c ada caso. • Utilizando técnicas de evaluación correctas se hace una comparación e ntre los bene fi cios esperados de la inversión para el ant oproyecto seleccionado y la mejo r opc ión

39

coadyuvado grandemente a reducir riesgos, es la incorporación cada vez mayor de elementos prefabricados. También habrá que incrememar a las ante ri ores causas de suspensión las posibles huelgas parciales o totales y la inoportuna entrega de suministros. El cálculo se hace sumando el importe de los salarios perdidos en los días no laborados con el costo financiero producido por el paro y adicionando el monto de alguna demanda que los futuros usuarios tuvie ren derecho a hace r. El factor obtenido, dependiendo de la zona y la frecuen cia de conflictos laborales, podrá significar de un 2 a un 8 % del cos to directo. Costo de la suspensión - -- - - - - - - - - x 100 = - % Costo directo de la obra Un riesgo diferente es el co rrespondiente a modificaciones en el tipo de cambio de la moneda del país con respecto al de aquellos donde se van a realizar cada uno de los suministros de las obras, lo que lleva a crear una reserva para esta s ituación o adquirir un seguro de riesgo cambiario. En este caso su importe será: Costo del seguro de riesgo cambiario

- - - - - -- - - - - - x 100 = - % Costo directo de la obra También impactará a las obras la inflación existente en el país, que no siempre es posible repercutirla directameme al propietario contra el aho rr o que por este mismo motivo él está logrando, si no existiere en el contrato cláusula de escalación de precios conforme a índices de inflación, se ubicará su impacto en este rubro. Aquí el factor porcentual más adecuado es el correspondiente a la inflación del año anterior modificado por s u tendencia futura.

9.2.8.

IM PUESTO SOBRE LA RENTA

Como se indicó en el tema correspondiente a los impuestos que afectan a la construcción, el de la renta es el último de todos y grava direc tamente a la utilidad , por lo qu e si se desea res262

petar el porcentaje de ganancia previsto se tendrá que afectar el costo con el cargo correspondiente. Actualmente, el monto del impuesto es del 35 % de la utilid ad b ruta; una manera correcta de aplicarlo es obteniéndolo de la utilidad histórica de la empresa y su monto osci la entre el l.5 y e13.5 % del costo directo. Impuesto sobre la renta pagado el ai'lo anterior - - - - - - - -- - - x 100 Facturación del ai'to anterior

9.2.9.

= -

%

UTILIDAD

Es el beneficio que la empresa pretende por la ejecución de la obra y su cuantía depende fundamentalmente de las relaciones de oferta y demanda existentes en el mercado en cuestión. Normalmente varía entre un 8 y un 12 % del costo directo.

9.3. ORGANIZACiÓN DE LA EMPRESA Y DE LA OBRA La construcción y sobre todo la edificación genera diversas actividades de apoyo a ella, que van desde la fabricación y comercialización de materiales y equipo hasta las que están apegadas estrictamente al proceso de construcción, como son las de proyectos, de supervisión, de control de calidad, de construcción y de subcontratismo especializado. Según la especialidad y la magnitud o escala a que se ejerza, cualquiera ele estas actividades será la organización que se diseYiará. La misma actividad de acuerdo con el volumen d e trabaja se puede desarrollar de manera personal, con poco apoyo técnico y administrativo adicional, o bien por medio de Lma empresa de gran tamaño con respaldo ele gran cantidad ele personal y equipo agrupados en áreas complementarias. Fiscal y legalmente, cuando el movimiento económico y profesional es pequei'to, a quien ejerce la actividad le es más conve niente desarrollarla como persona física y registrar su nombre como el Cmico responsable ante la sociedad y sus autoridades. Cuando el volumen de trabajo es grande exige estructuras de organización más complejas

que desembocan en la creación de empresas que toman alguna de las modalidades de sociedades mercantiles autorizadas por el Código civil, generalmente como sociedad civil o sociedad anónima. Las p rime ras son deseables cuando el enfoque predominante se basa en actividad profesional, por lo que gran parte de los despachos de especialistas se acogen a ella, y las segundas cuando es empresarial con grandes movimientos de dinero y necesidad de apoyo crediticio.

9.3.1.

9.3.2.

Asamblea de accionistas. Es el órgano máximo en una socie d ad anónima, d ond e part icip an todos los poseedores de acciones tipos A y B con derecho a voz y voto. Consejo directivo. Comisión de cinco personas como ITÚnimo integrado por un presidente, un secretari o, un teso rero y dos consejeros, que se rán los encargados d e ver que los acuerdos t omado s e n Asambl ea sea n acatad os p or e l ge rente gen er al y los funci on arios q ue d e él d ependen. Correspond erá a ellos, a través de reunione s periódicas , dictar los lineamientos pa ra la acción d ir ec ta d e los órgan os d e la empresa, así como evaluar los resultados que se vayan teniendo. Comisario. Es un elemen to independiente del Consejo con fun ciones de verificar la veracidad de los informes que se presenten a la Asamblea y externar ante ella su opinión sobre los resultados de la gestión.

ORGANIGRAMA DE UNA EMPRESA DE

EDIFICACiÓN

En particular se analizará una empresa dedicada a la edificación y con una estructura jurídica de sociedad anónima. Para este tipo de sociedades mer cantiles la ley dispone qu e existan , por encima de la estructura operativa, dos órganos que son la Asamblea d e accionistas y e l Consejo directivo (véase figura 9. 1).

l

Asamblea de accionistas

I Consejo directivo

~

Promoción ~

I Gerencia general

I

Residencias

I Auxil iar de obras

I Sobrestantes

I

I Subcontrotistas

t--

H

I

H

--l Estimaciones I

---j

---1

Presupuestos

I

Gerencia administrativo

--l Nuevos procesos j -1

I

}--1"

Asun tos legales A. financieros

I

Gerencia técnica

I Superintendencias

I

I

I

I Gerencia de construcción

DESCRIPCiÓN DE PUESTOS

Control de obro

I

Albañilería Carpintería Fierro de refuerzo

Figura 9.1

-1

Cobronza l Personal

I

Proveduría Almacén ]

I Controlaría I

H

H L-

Con tabilidad Auditoría Relaciones fiscales

I

Gerencia gene ral. Es la persona encargada de di rigir el proceso operativo; en quien oc upe este pu esto e l Consejo Directivo depositará la autoridacl y responsabilidad que recibió a su vez de la Asamblea. Su función se encaminará a ejecutar o coo rdinar todos los actos técnicos, administrativos y jmídicos que requiera la empresa. Para el desarrollo de sus actividades nombrará gerentes de área y asesores; en el caso de las empresas de co nstrucción éstos correspond erán a las gerencias de construcción, técnica, de administración y a los asesores que requiera. Gerencia de construcción. Es la encargada de la producción de la empresa, esto es, llevar a cabo la ejecución de la obra. Para el desarrollo de sus fWlciones divide el total de obra que se ejecutará en volúmen es menores que quedan a cargo de superintendentes, que a su vez subdividen el trabajo en residencias de obra. Para la asignación de cargas por superintendencia, se acostwnbra tener en cuenta dos criterios: si la obra es grande y está a cargo de lill superintendente, se dividirá en partes a las que se denominará frentes; si por el contrario se integra con varias pequeñas obras, cada una de es tas obras corresp onderá a un a residencia. Gerencia técnica. Hay diversas labores complementarias a la construcción que frecuentemente conviene desarrollar por separado de la gerencia de construcción, por ejemplo: la elaboración de proyectos, la aplicación de la ingeniería de costos en la formulación de presupuestos para concursos o en la realización de la obra, la planificación y el control de resultados en las obras y la búsqueda el e nuevas tecnol ogías que mejoren la calidad y abatan los costos. Su ejecución estará a cargo de esta gerencia. Gerencia administrativa Es el grupo de trabajo encargado de todas las labores complementarias a la construcc ión; en gran medida , de su apoyo dependerá la e fi cie nte operación de las otras gerencias. A s u cargo estará el funcionamiento armónico de actividades cuya integración es difícil por lo diversas entre sí y la sincronización que exige su realización con respecto a las actividades constr uctivas. Las principales áreas que maneja so n las de personal , suministros y almacén, así como dar seguimiento a la facturación que efectüe la emp resa, p ara contar con una oportuna cobranza que a s u vez permitirá disponer de la

264

liquidez económica necesaria para un a operación eficiente. Contra loría. Su fun ción está e ncaminada al control contable de la empresa; de ella depende el área de contabilidad y la de auditoría interna. que permitirán conocer y evaluar los res ultados de la gestión y verificar la honestidad en el manejo de sus recursos. Será el conducto para las relaciones con las d ependenc ias gubernamentales encargadas de recabar in1puestos, así como con los despachos de auditoría externa. Con base en su experiencia y conjuntamente con las otras gerencias diseñará las políticas y lineamientos administrativos. Asesorías. Las fu nciones administrativas de una empresa exigen el conc urso de especialistas que auxilien en aspectos con alto grado de especialid ad a las áreas ope ra t ivas, que fr ec uen temente se resuelven contratando consultores. Algunas áreas de este ti po son: planeación fiscal , relaciones jurídicas empresariales, relaciones juríclicas laborales, prestaciones sociales como IMSS e INFONAVIT, etcétera. Residencia de obras. Son el motor de la producción en una empresa constr uctora, d e ellas depende clirectan1ente la ejecución de las obras, por lo que su labor es una mezcla de funciones técnicas y administrativas. AlgWlas de las actividades que desarrollan son: interpretar planos y especificaciones; programar las adquisiciones y vigilar que cumplan en costo, calidad y tiempo de entrega; coordinar las labores del personal en cargado del trabajo manual a través de los respectivos sobrestantes o maestros generales; programar y administrar recursos económicos y materiales; vigilar tiempos de ejecución; con awdlio de técnicos coordinar y ·supervisar a los diversos subcontI'atistas ; representar a la empresa ante proyectistas, s upervisores y propietarios; y elaborar las estimaciones de la obra ejecutada. Sobrestantías. Como un mando intermedio entre el residente de la obra y el personal existen los so brestantes de cada esp ecialidacl, que son aquellas p erson as que por capacidad y don de mando han ido escalando puestos desde peones o ayudantes hasta su posición ac tual de manejar a los ob r ero s. Sus conocimie ntos les pe rmiten interpretar planos y conocer l Ul minimo de especificaciones. En las obras de edifi cación se acostumbra tener uno por cada Wla de las sig ui enLes

especialidades: albañilería, carpintería para cim bra y fi e rro para re fu erzo ; cuando la ob ra es pequeña se tiene un sob restante o maestro general y "segundos" de él para cada una de las especialidades descritas.

9.4.

CARACTERíSTICAS DEL

CONSTRUCTOR

Similar a lo que acontece en las demás profesiones, quienes se dedican a la construcción de obras requieren de gusto por su ejercicio, capacidad, conocirniento y entrega. Todas ellas, sin ser excepcionales, sí configuran requisitos qu e delirrútan a quienes participarán eficientemente en sus diversas actividades.

9.4.1.

PERFIL DEL CONSTRUCTOR

(RESIDENTE DE OBRAS)

Quien eje rza esta especialidad deberá haber egresado como profesionista de la ingeni ería, la arquitectura o a1glma carrera afln. Al ser sus actividades una combinación de ejec ución técnica y procesos adrninistrativos, su personalidad deberá tener diversas aristas que cubran los campos de la ingeniería, la administración y el don de mando. • Imaginación e inventiva. Que le permita la búsqueda d e la solución más adecuada para cada caso y se r capaz de adaptar las exis tentes a la circunstancia que se le presente. • Conocimientos técnicos. Serán su principal s ustento y debe poseerlos tanto teó ricos corno prácticos, por lo que para alcanzarlos requiere año s d e experienc ia y continua actualización. • Don de mando. Por la cantidad de gente que quedará a sus órdenes debe tener un liderazgo manifiesto que le permita ser guía Indiscutible. • Seguridad en s í mismo. Para lograrla es necesario t ener diversas e xperien cias de Indole similar al trabajo por realizar qu e servirán de respaldo a él y a su personal, proporcionando la confianza necesaria para el éxito de la nueva misión. • Autosuficiencia. Buena ca racterística e n cuanto a qu e le permite a su poseedor inde-

pendencia; peligrosa si se confía a ella porque deforma la imagen del líder. , Justicia en el trato. Es n ecesario manifestar a subalternos sus aciertos y e rrores , lo que les impulsará confianza en sí mi smos y en sus superi ores . • Restricciones al confort. En el caso del trabajo en obras el constructor se ve obligado a marginar a segundo plano sus satisfactores ambientales y aceptar las restricciones impuestas por las situaciones del medio y de la actividad que se realizará.

9.4.2.

RETRIBUCiÓN ECONÓMICA Y MORAL

La retribución económica será proporcional al trabajo desarrollado y eq uivalente al que p erciben otros profesionistas por labores similares. Es deseable otorgar estímulos adicionales con base en su aportación en trabajo e imaginación. Un complemento a la retribu ción económica es e l estímulo moral , siempre será importante tener un reconocimiento público a la actuación pers onal cuando se alcanzan las metas propuestas.

9.4.3.

CANALES DE COMUNICACiÓN Y

MANDO

La comuni cación se da formal e informalmente, ambas son importantes. La formal se desarrolla vertical y horizontalmente dentro de la estru ctura jerárquica de la empresa; es vertical, cuando se presenta de jefe a subalterno (' viceversa y la horizontal entre elementos de la misma jerarquía o entre aseso res y asesorados; este tipo de auto ridad se e ntiend e con mayor precisión dentro del contexto d e la a utoridad existente en la organización. A la informal sólo se le da cabida cuando se presenta en forma de sugerencia sobre aspectos que se deben mejorar y dirigida a través de los canales abiertos para este fin , que deben tener corno último receptor a quien pu e d e implementa r los cam bi os n ecesarios. • Autoridad ejecutiva. En el organigrama mostrado anteriormente (¡léase figura 9. 1) se ligan los diversos puestos mediante lineas de comlmicación formai vertical que correspon-

265

e

e

den si!l1ultáneamenle a la relación .JE'r{¡rquic'l entre ellos. a ésta se le denomina autoridad ejecutiva. Autoridad func ional. Se prese nta entre los diversos puestos de lm área con los de otra. Por ejemplo, la administrativa puede pedir a las otras áreas que presenten sus gastos ampa rados por facturas o remisiones que satisfagan los requisitos fis cales necesa rios; si no cumpl en con ello detendráll su pago hasta que satisfagan la disposición. Aqlú la autoridad se ejerce sin neces idod de que haya una dependencia ejecutiva entre ambos grupos de trabojo. Autoridad asesora. Tanto en el aspecto técnico como en el administrativo requerimos de asesores o consultores que oriemen las dec isiones, lo que hace que en casos específicos estas personas. que frecuentemente no pertenece n a la empres a, sean aceptadas para aSlU1tos determinados como la autoridad que decidirá lo conducente.

9.4.4.

O BLIGACIONES DEL PROFESIONISTA

CONSTRUCTOR

• Asegurarse q ue la constru cción se apega totalmente a planos y especificaciones. • Buscar con detenimiento aquellos plU1tOS en qu e se pued an presentar fallas y tratar de prevenirlas. e Inves tigar y aplica r nu evos p rocedimientos constructivos tendientes a mejorar precio y calidad. e Ve rifica r que las actividades se realicen de acuerd o con los planos elaborados. • Lograr que los cos tos d e ejecu ción sean menores o iguales que los presupuestados. • Optimizar la utilización de equipo y mano de obra y reducir en lo posible los desperdicios. e Vigilar que el suministro de U1SlU110S sea eficiente cuidando especialmente s u oportuna disponibilidad.

9.4.5.

C APA CITACiÓN y DESARROLLO

Pa ra la s uperación de una empresa es necesario la propia superación de quienes la ultegran. un sistema para ello es propiciando su asistencia a c ursos de desarrollo, de especialización o de

266

capacitación segLIl1 sea el caso. Entre el pe rsonal menos preparado (;onviene promover su participación en cursos de ed ucación básica. E sta capacitación se clasifica en: Edu cación bás ica. • Adiestramiento de la mano de obra. e Desarrollo técnico y profesional. e

9.5. LA RESIDENCIA DE OBRAS La residencia de obras como núcleo esencial de una constructora reflejará directamente su producción en la de la empresa. Para lograr que ésta sea alta se requiere co ntar co n el cumplim iento de \'arios aspectos, entre ell os: un buen proyecto. capacidad en quien la encabezará, de ser necesario adecuados aseso res, te ner disponibl es opo rtunamente los recursos hwnanos, materiales y económicos, un sistema de prevención de accidentes y contar con las mstalaciones necesarias.

9.5.1.

INSTALACI ON ES PROVISIONALES

Para llevar a cabo una ob ra se requ erirá de co nstru ccion es generalmente t emporales que facili ten su ejecuci ón, como son: Oficinas. e Almacenes y talleres. e Accesos. e Campamento. • Servi cios. e Sanidad. e

9.5.2.

I NGEN IERíA DE SEGURIDAD

Durante la ejecución de una obra los ri esgos que significan las actividades que le son necesarias obliga a tomar precauciones, como: a) Capacitar a los trabaj adores para realizar sus

flU1ciones con eficiencia y con el menor riesgo. b) Detectar actividades y zonas de alto peligro;

en las segundas, además, protegerlas. e) Elaborar LUl reglamento que incluya: e e e e

Protección el e zonas. Equipamiento de personal. Descripción de ac tividades riesgosas. Penalizaciones e incentivos.

Bibliografía

Arnal Simón, Lu is y Max Betancourt Suárez ,

Manual de análisis sísmico de edificios,

Reglamento de construcc'iones para el Distrito Fedeml (comentarios). D iseño y constnlCción de vivienda paTa peTsonas de escasos Tecursos, Secretaría

Secretaría General de Obras, DDF, Centro de Naciones Unidas pa ra los Asentamientos Humanos, realización: Grupo d e Ingenier ía Integral, S A. Normas de d iseño de ingenieríCL, Instituto Mexicano del Seguro Social.

General de Obras, DDF, Centro de Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos, coord in ación: Fernando Núñez Urquiza, Seguridad Estructural: Félix Colinas Villoslada. D'i sposiciones sobre gas LP, Gobierno de la República Mexicana, Ediciones Andrade. El camino hacia· la calidad total, Serie: La co nstrucción y los desafíos del siglo XXI, Cámara Nacional de la Industria de la Construcción, México. Estructuración de edificios, Secretaría General de Obras , DDF, Centro de Naciones Unidas para los Asentamientos Humanos, realización: Rioboo, S. A. Gay, Fawcett, McGuinnes, Steirn, Manual de las instalaciones en los edificios, Ediciones Gustavo Gili. Ley de Ha cienda del D istrito F ederal,

Ediciones Andrade. Leyes y reglamentos Telacionados con la constnicción en el Distrito F ederal, Colegio

de Ingenieros Civiles de México.

Normas de proyecto paTCL instalaciones,

Dirección General de Obras Públicas, DDF. NormcLS técnicas complementarias del Teglamento de construcciones d el D istrito F ederal, Colegio de Ingenieros Civiles de

México. Reglamento de constnicción peLTa el Distrito F ederal, Colegio d e Ingenieros Civiles de

México. Reglamento de obras e instalaciones eléctricas, Gobierno de la Repúb li ca Mexicana,

Ediciones Andrade. Robles Fernández Villegas, Raymundo Dávalos Sotelo y Mario O. Ricalde Camacho, Comentarios y ejemplos de las normas técnicas complementarias para diseño y constnicción de estnicturas de madera, Instituto de

Ingeniería, UNAM. Zepeda C., Sergio, Manual de inst.alaciones hidráulicas, sanitaricLS, gas, aiTe comprimido, vap01; Editorial Limusa.

267

" Indice analítico

Abundamientos, 68 ele material e xtraído de

longitud en las vigas de, 127 W1

banco, 68

promedio, 68 Acabados, 38, 46, 186- 189, 205-206t

manlÚactura del, 158

subsistema de, 236-237 Slffilinistro

países productores del, 157t propiedades físicas. 158

ctirecto de, 193 desventajas, 193

comerciales, 3S

soldadura estructural en el, 119-126

de lujo, 38 de primera, 38

tipo, 158

ventajas, 193 por gravedad, 193

en azoteas, I28t

en muros, 188e en pisos, 188t en plafones, 188t rús ticos, 38

transversal, 128

Acometida, 228

a la alcantarilla, 210 eléctrica, 220 Ademes, 69, 72-73 diseflo ele los, 72

Accesorios sanitarios, 213 Accionistas, asamblea de, 263

Aditivos, 108

Acero

central,260 de obra, 260-261 en porcentaje, 260 Agregados pétreos, 108

A-42, 102 A-50, 102 ASTM-A-36, 102, 158-159 ASTM-A-47, 102 características, 127

colocación de! en columnas, 138 en losas, 131 , 132 en vigas, 128-130 de refuerzo, 118-127 armado del, 88 estructuras de, 157-159

almacenaje, 166 características, 159- 160

clasificación, 162 fabricación, 163 ligeras, 162 meclianas, 162 pesadas, 162 pintura de, 166 requisitos geométricos, 161-162 tipos, 160 transpo rte, 166 uniones, 163-166 y concreto, 159-1 60

Administración

clasificación

por·forma, 108 por método de extracción, 108

por peso, 108 por tamaño, 108 Agua(s) ablandadores de, 194-195 almacenamiento de, 207

caliente, 203-205 consumo de, 204t

filtros de , 194 l"reáticas, control de, 69-72 fuentes directas ele, 207

primarias de, 207 negras, 214-215 tratamiento ele, 214-215 para concreto, 108 red de distribución de, 208

residuales, 214-215 tratamiento ele, 214-215 suavizadores de, 194

desventajas, 193 ventajas, 193 por sistema hidroneumático, 194

desventajas, 194 ventajas, 194 Agua potable, 191-195 alimentación de, 192 almacenamiento de, 192

consumo de, 192 para casa-habi k-¡ción, 20 para comercios, 20

para escuelas, 20 para hospitales, 20 para hoteles, 20 para jarclines, 20 para oficinas, 20 para restaurantes, 20 red de distribución de, 92 servicios mínimos de, 192 Aire acondicionado, 231-241 sistema de componetes del, 223-23í disefio del, 237-241 Albañal, 22 colector, 210 pluvial, 210 Albergues, 16 Alcantarilla, acometida a la, 210

Alineamiento, 27 -28 Altura, 18

mínima, 20 Alveolos hileras de, permitidos, 135 losas al igeradas con, 134f

269

AIlI¡)J·¡iz;.l(:ión, ..J j

facto r d p. 41 Análisis de precius uniLarios, 5:!-55r dpl Rr>gltl nU'nlú de COIlS lrUCC;OIlt!S del Di5/I"0/0 Pederal. 149-,

del Reglamento de illgenierio

sanitaria, relativo a edi-

ficaciones, 27 del Reglamento de obras e instrtlaciones eléctricas , 27 Anchos mínimos, 20, 185 An clas, 94 An teproyecto, 46 Aparatos eléc tri cos, consumo ele electricidad por, 22í t AplUltalamientos, 72-73

Aranceles, 30 Área(s) construida, 19

habitables, 19-20 en casa-habitación, 19

en comercios, 19

I ~él ia s. ~:¿(j

Crúóll de cimcllI ;lci¡)n. loor Cálculo de cimbras, 1(1)- j 7-1 de rendimi ento, 69

elel valo r carastral , :37-:38 memoria de, -16

Calefacc ión, 2:3~ -2:36 por cal ent.ón, 2:36 por vap or, 236 subsistema ele, :2:35-2:36 Calidael, 243-255 toral , 255-257 Cáma ra Nacional de la Industria ele la Construcción, 34 Camiones

ele volteo, 11 5-1J 6 revolvedores, 115 Canalones, 11 5

Capital cargo por uso de, -lO recuperación del, 41

Cá rcamo, 70 Carga es)

en escuelas, 19

capacidad de, 75

en hospitales, 19 en hoteles, 20

de un pilote, 95-96 coeficiente de, 91f

en iglesias, 19

incremento el e, 75 muertas,2:)-2 ..J t pruebas de, 25

en ofi cinas, 19 en salas de espectáculos, 19-20 ve rdes, 19

Areneros, 21:3 Ar riostramientos, 171 Asamblea de accionistas, 263 Asentamientos, 83 Aseso rías, 264 Asis tencia animal , 16

social, 16 Ataguías. Véase Ademes

té rmicas, 239 vivas, 23-24t. Cargo por uso de capital, 40 Carretillas concrete ras, 11·5 Casa

de huéspedes, 16 habitación agua potable para, 20

área habitable para, 19

Autoridades, facultades de las, 15 Autorizaciones, 18

plurifamiliar, 15 unifamilim, 15 Casetones, 135

Bajantes, 2 10-2 11

Castillos, 185-186 Catál ogo de conce ptos, 4S-51t

de aguas

pluviales, 210 se rvidas, 210-211 "Balas tra", 218 Bandas, 11 5 Barras de refuerzo, 118

requisitos, 118t "Bastones", 146 Basura, control de, 20

"Bohur", 11 5 Bombas, 11 6 autocebantes,21 Botes de mano, 115 Bovedilla, 147-248 "Blúamiento". Véase Falla de fondo

Cables abrasisivos, 177

alimentadores, 221-222 d e presfuerzo, 156 para carga, 168

270

Celdas ele madera, 95

Cemento(s) blanco, 108 espeC ial, 108 imperm eables, 108 puzolán icos, 108 lipa

1, 107 11 , 107 111, 107 rv, 107 Y,107 Centros de conLrol para motores, 223 de distribución eléctrica , 223 de información, 16

ele salud, 16 Certificación de densidad del suelo, 28

de uso d el suelo, 28 Cerraje ría, 189

"Chicolp", 1-111 C'imbras

cálcul o de, 170-174 ca ra ct erisl icas. 14 1, W9-170 madera

par~l ,

169- 1.-1

tipos, 169 para column;ls, t..J~

para contratrabl es, 142 para dados, 1-:12 paro losas, 144 para muros, 143- 14-1 para rrab es, 144 para Za pak'1s, 142 presión del concreto sobre, 174 Cimentaciones

cajón de, 100f clasi fi cación,80-81f po r disef\o, 84-89 por peso, 83-84 compensadas, 88-S9 construcción de, 1-15 definición, 75 en la ciudad de Méxi co , 78-79 excava c.. iones pa ra, 68-69

gráfi ca d e falla en, 91i intennedias, 80 losa ele, 88 movimientos máximos tolerables en,

82-83 profundas, 80-8U, 92-100 movimiento para, 82 obj etivo de las, 92

superfi ciales, 80-81f, 82-92 c1asifi cación, 84-89

eSLaelo límite d e faUa ele, 92-93 movimientos para, 82 procedimi entos construct ivos .

89-9 1 Circui to(s) de entrada, 220-222 elerivados, 224 de alumbrado, 224 ele fue rza

ITtayo r, 224 mellor, 224 Circulaciones, 20

Cisternas, 195 Clínicas, 16

Clinker, 107 Coe ficiente de capacidad de carga, 91 f de deformación axial deferida dei concreto

clase 1, 108-109 clase 11, 108-109 sísmico C, 23, 105-106 Colindancias

efectos en, 83 movimientos máximos entre, 82-83 separación mínima entre, 24

Columnas armad o de acero en, 138 timbras para, 143 constru cción ele, 145- 146

es fuerzos en, 139

relaciones geométricas en , 138-139 uniones en, 152

Comercio(s) áreas habitables para, 15

tipos, 15- 16 Comisari o, 263 Comportamiento sísmico Q, 105-106 Compresión de redes, 56 firrne de, 135 Conceptos, catálogo de, 48-51 t Concreto aditivos para, J08, 117 finalidad de los, 117 agregados, 254-255 pétreos del, 108 calidad del, 112 equipo para el control de, 113 pruebas para verificar la, 112t caracterís ticas, 107-109 cilindros de, J06, 114 clase

1, 101-J02, 108 I1, 101 -102, 108 coe fi ciente de deformación axial diferida del, 108- J09 colocación del, ]]6 compactación por vibración del, 116 contracción por secado del, 108 corazones de, 114 curado del , ll7 objetivo del, 117 descimbrado del, 117-ll8 dosificación del, 109-111 elementos activos del, 107 inertes del, 107

por destino, 104 por estructu ra, 22-23,105-106 por tipo de suelo, 23 mantenimiento de, 26-27

por sismo, 23-24

ocupación de, lS operación de, 26-27 valor de las, 38

por viento, 24

Constructor obligaciones del, 256

perfil del, 255-256 Constructora(s) características, 265 comunicación en una, 265 descripción de puestos en Wla, 263-

265

Duetos, 115, 225-226 Edificación, definición, 15

Eclificio(s) asentc'1mientos en, 83 elevaciones en, 83

estructuración de un, 10 l- J06 movimientos máximos tolerables en

registros para, 34

valor de un, 37-45

Contexto urbano, integración al, 21-22

Contraloría, 264 Contrataci ón

a precio(s) alzado, 259-260 unitarios, 259 por administración, 259

Control de aguas freáticas, 69-72 de basura, 20 de calidad, 243-245 de tiempos, 55-64 Corresponsales técnicos, 17-18 Costo de decisión, 41-45 de oportunidad, 39 directo, 56f indirecto, 260-262 Créditos, 45 Cuadrillas, integración de, 53

un, 82-83 Electrodos, 120 propiedades mecánicas de los, 163164 Electroósmosis, 72 Elevaciones, 83 Emergencia(s) prevención de, reque rimientos para

la, 20-21 salidas de, 21, 205-206t Emersión, 82f Emolumentos, impuestos sobre, 32 Empujes de tierra, 73-75

Escaleras, 21 Escuela(s) agua potable para, 20 áreas habi tables para, 19

elemental, 16 media, 16 muebles sanitarios para, 20

superior, 16 Espárragos, 95

espec ifi caciones para, 255

Dacios, cimbra para, 142 Dalas, 186 Decisión costo de la, 33-37 toma de, 31,37

resistencia del, 107, 185

DGN-C-36,255 DGN-C-38,255 Diagrama cle barras por partida, 64f

Construcciones clasificac ión, 15-17

Dispositivos de seguridad, 21 Draga con cucharón de almeja, 69 Drenes. Véase Zanjas colectoras

mando en una, 265 orgc'1nigrama ele una, 263

fabricación, lll -114 módulo de elasticidad del, 108 muestreo del, ll3 prefabricado, 146-157 presfo17.ado, 146-157 tipo pos tensado, 155 co locación, 155 fabricación, 155 pretensado, 149-150 fabri cación, 149-150 uso, 149 reforzado, 126-146, 186 características, 127, 135-138 columnas de, 138-139 losas de, 131-133 muros de, 140-141 vigas de , 127-130, 136-137 revenimiento del, 113 transportación del, ll 5- 116 Conductores, 226-227 aislamiento de, clasificación, 227t Conjuntos habitacionales, 15 Consejo directivo, 263

Dlseli o es tructu ral criterios de, 23 de cimencaciones, 24-25

Demoliciones, 175-178 con chorro de agua, 178 con explosivos, 177

con lanza térmica, 177-1 78 con microondas, 178 con rayo láser, 178 manuales, 175-176 herramientas para, 175-176

mecánicas, 176-175 eqwpos para, 176-177 Densidad,18-19 Desplazamientos horizontales, 104-1 05

de flujo de l proceso constructivo,

6lf

Estacionamiento, 19 Estados límite de falla, 24 en cimentaciones superficiales, 91-92 en excavaciones, 73 de servicio, 24 en excavaciones, 73

Estructura(s),101-174 de acero, 157-169 características, 159-160 de concreto

prefabricado, 146-157 presforzado, 146-157 reforzado, 107-146 y acero, l59-160 ele madera, 169-174 desplazamientos horizontales en,

104-105 uniones de

atornilladas, 163 soldadas, 163-166

Dimensionamiento de secciones, 103

Estructuración co n concreto presforzado, 153-155

Director responsable de obra, 17 obligaciones del, 25-26

de un edificio, 101-J06 Estudio

2 71

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rlificult nrl para realiz:"1 r ulla. ()(

eqtupo p¿1 rn, 9 relldim ie nto d el, G(I es tDelos límite d e rallu en la, G5 de se rvi cio en la, 65 !".errenos para, 67-68 Expanso res ltidráulicos, 170 Expl;:l11<.1e1¿1S, 17 Fachadas, 18. 211 Pactor de amortización . -l I d e rec up c r;:t.cióll d el (:~)P II JI. --11 Falla d e fond n, í-l-75 estados lím ite d e. 2-1 en e xcavaciones, 7:1 Pianzas,26J elc cun1plimi enr.o, 45 par anticipo, 45 F'irme de co mpresi ón, 1:35 flujo lumínico, cálculo d el. 2 19 Fosas sé pticas, 21-l-2L5 uso de, 215 ruego, resis te n cia JI, 2 11. Fue rza sísmica P, 10-1cjlcul 0 de la. 106

Gas LP

con presió n regulado a lt.a.208 baj a, 208

de, 20!)t distribuc ión del. 208 instalación para, 203-209 Gatos hidráulicos, 176 Gerencia adminis trativa. 264 d e construcción, 264 general. 26-1 técni ca, 264 Gráfica ele avance/tiempo. 6-lf COIlSlUTI OS

de 1'311[1. en cimentazi6n, 9lf de GanLL. 62f Grúas con bola, 176 con pilGn. Véase Grúas cul1 bol8 ele pltlJlli.1 y más til, 167 es ta c ionarias d e un a. pluma, 16Cj 67 to rre. 168 Gua rd e rías, impuesto para, 3:3-:34

rrel 1'1. ', 21 Hmcurb, dt~ pii!llt~~ t->Il an'lillts, 9-1 I?Il mrtli?riales granl1l~lI" 's, D-l el\

lobas, 9--1

equipo para.,

9:3

Hnspital es, 16

agua pOlnble para. 20 i:Í. reas habil ables para, I 9 Hoteles. 16

agua potable para, 20 ¿l re~1s hilbiwhles para, HLUniclincí.lclor,2:36

272

~U

Iglesias, árp.3S habitahles para. J 9 Iluminnción art.ificial. 20

diurna, 20 rUent es de, 2 1í intensidad de, 219 patios d e. 211 sis temas de, ~ 17 tipos. 217 ¡Illagen urbana. ~·(!asr.' Rt:í¡ue rimi ell t.Os de integ raci ón~ ! co ntex to urbano Impre\istos, 26 t-262 tipos, 261-~62 ImpuesLO(s) J. las personas físi cas, 3 1 al valor agregaelo. 33 especiales. 33 es tatales. 34 municipales, 34 pan.) educación . :3:3 para gua rderías, 3:3-:3-l

sobre emolumenros, :3;2 sob re honorarios, 32 sobre ingresos, :]:3 sob re p roductos d ellrabnjo, :j 1-:32 sob re utllidades e rnprcs~l ria les , 32 I:vISS. registro de ob r3 ante e l. 31 Inceneli n(s) clase A,2013 8.206 C,206 D,206 clJsifit3Ción de ri esgo ele. 205 instalación contra, 205·2113 mate riales para extinguir. ~ 06-21)7 previsiones contra, 21

alt o, ~05 bajo. 21)·5 medio, 205 Il lclustira lig8ra , 17 mediana, 17

17

IJ\JPOl'\A 'v'IT, I'l'gistrn d,' (.. br~1

His tograma,2-W-250 Holgur"ls.5í Hnnorarios p rofes io nal es. f'éasc Impuestos sob re h onorari os

riesgo

Habitación plurifamiliar, 15 unifamiliar, L5 Hidrantes. 21 . 206-207 co n m~nguera, 206 con ro ciador, 206-2(lí

!, !"'S;:1d~l.

P!'(-Sltlll \,t1 llls. :..!Oí

Inge ni e ría, regla nl€nto rle. 27 Ingresos, impuestos sobre. :3:3 Inmueble, 15 Ins ta lacion es d e aire acondicionado, 231-~-l1 néreas en vía pública. 17 co nt ra ince ndi o, 205-20S de combust ible. 22. 208-209 ('Iect ri cas. 2:2. 220-:3:31 defi nitivas, 29 provisio nales. 29 reglmn c nto ele, ~7 hidráuli cas, 22, lDl-20ó para exhibi ciones, L6 proyecto ele. 29. 3~1 rel igiosas. 16 sanitarias, 22. 209-216 subte rrá neas e n . . ia pública, 17 telefónicas, ~2 Integración al contexto urbano, 21-22 ele cuadrillas, 53 Ime rés. ~60-26j compuesto, 40-4 i ,imple.40 tasa de. F¡fase Tasa d~ rendimiento Inve rsión, rentabilidad de una, 33 Isomé tri cos, 47 rVA. t'éasl? Impuesto al valor ag regadlj .J ard ines, 1í agua porable para . 20 L.lmparas fluorescen tes. 2 1í -218 incandescentes. 21í Legisla ción fiscal. 31- :3 ~ Ley dp condominios, :3-l-!l5 Litencia(s),13 de cons trucción , 28-20 de I1S0 especial del sue lo. 28 reslTingicto. V('ase Licencia de liSO especial del su~ I (. Líquidos pene trantes, 125 Losas a lige radas, 1:3:3-134f con alveolos. 13-11 con blo lues. 134f cimbras para, l-t-t colot::ación de acero en las, 1 :3J -¡:t~ constru cción de, 146 de cime ntaciu nes, SS de co nc ret.o reforzad o, t:31- t:3:3 mac izas. 13:]-134f relaciones geom étricas en, 1:3~- 1 :]:3 Lote di mens ión de un, 38

polariz.."lción de un, 38

Luz, 2 19 cn racLeríslicas, 2 19

lIludades de medición de la, 220 velocidad de la, 219 1>bdera, 102- 103 caracte rísticas ideales de la, 103

para cimbra, 169-174 MaUa estructural, 118-119 Mampostería, 182-186 mu ros de con bloques huecos, 183 macizos, 182

con piedra, 185 con tabique, 182-183 M andíbulas hidráulicas. Véase T enazas hidráulicas Maquetas, 46 Máqwnas de soldar , 120 Materiales, especificación de, 46 Mecánica de suelos, 29 Mediciones, 26, 68 Medidor, 220 M ejoramiento de suelos

arciUosos, 79 arenosos, 79 con guijarros sueltos, 79 rocosos, 79

Memoria ele cálculo, 46 M ontaj e para estructura s

de acero, 168-169 de concreto, 152 Morteros, 172- 182 a base de cemento y cal, 179 cálculo de volúmenes por m 3 , 180181 proporcionamientos de los, lBIt lipa 1, 179 11,179 1lI,179 Moteles, 16 Movimi entos, 82 e n cimentaciones profundas, 82 superficiales, 82 Mue bles sani tarios, 197-200,213 para escuelas, 20 para industrias, 20 para ofi ci nas, 20 Muros acabados en, ISSt cimbras para, 143-144 co n gran carga vertical, 140f con poca carga ve rtical, 140f confmados, 140-141 construcción de, 145- 146 de co ncre to, 140 precolado, 140 de contención, 25 est rucLUral es con ca rgas verti ca les,

140 y horizontales, 140

Nivel. Véase tambiell Nivelaci ón

" Pichancha " , 70

fijo, 67f transportado, 67f ivelación, 65-67 con manguera, 67 Ni v eleta,66f NOM-B-I,255 NOM-B-6, 255 NOM-B-78,255 NOM-B-1 11,255 NOM-B-11 3, 255 NOM-B-124,255 NOM-B-133,255 NOM-B-253,255 NOM-B-3 10, 255 NOM-B-434,255 NOM-C-6,255 NOM-C-IO, 255 NOM-C-72,254 NOM-C-73,254 NOM-C-75,255 NOM-C-76,255 NOM-C-77, 254 NOM-C-83, 255 NOM-C-84, 254 NOM-C-156, 255 NOM-C- 160, 255 NOM-C-16 1, 255 NOM-C-162,255 NOM-C-164,254 NOM-C-165,254 NOM-C-170, 254 úmero oficial, 2

Pilotes carga capacidad de, 95-96 pruebas de, 95f-96 circulares, 92 colados en sitio, 93 colocación de, 9-1-95 cuadrados, 92 ele co ntrol, 94-95 de fricción, 92 de punta, 92 ctirnensiones de los, 92 empleo de, 92-93 hincado de, 93-94 en arcillas, 94 en materiales granulares , 94 en tobas, 94 equipo para, 93 objetivo de los, 92 prefabricados, 93 selección de los, 92 tipos, 93 Placa, 76 de uso. 27 Planos de cortes, 46 de instalacion es , 47 de plantas , 46 Plazas, 17 Pozos de bombeo

Obra(s) adm inisLración d e la, 260-261

construcción de las, 25-26 dirección de, 30 duración de la, 47. \léase también Control de ti empos higiene en, 25 registros de ante el IMSS, 31 ante el INFONAVIT, 31 resid encia de, 264 seguridad en, 25

supervisi ón de. 30 te rminación de , 29-30 trans porle ve rtical en, 26 Oficinas agua potable para, 20 áreas habitables para, 19 de atención al público, 15 medianas, 15 mínimas, 15 muebles sanitarios para, 20 privadas, 15 públicas, 15

cortos, 70

profundos, 70-7lf Precios uni tari os análisis de, 52-55t cálcul o de, -15-47t Predio, 15 valor del, 3S Preesfuerzo, 148-149 Presupuesto base, 47

catálogo de co nceptos para, 48-51 t en edificación. 47 -55t Proceso co nstructivo. 46 diagrama de fluj o del, 6H Proyecto arqwtectónico, 29, 46 reque rimientos del, 18-27 de ins talac iones, 29, 46 estructural. 29, 46 Pruebas de campo para suelo, 76 ele ca rg.:'1, 25

de labo ratori o para suelo, 76 destructivas, 254 no destructivas, 254 "Puentes", 66, 95 Puertas, 189 Puestos, desc rip ción de, 263-265

Padrón de contratistas del gobi ern o

rederal , 34 Parques, 17 Partículas magnéticas, 125 Peraltes, 185

RadiograEia, 125 Ramaleo, 211-212 Recubrimientos, J8St Recuperación de ca pital, 41

Perspec ti vas, 46

Recursos

273

asignación de, 57, 6:3l normalización de los, 57 Rpdes, compresión de. 5(i

Refrigeración, 2:3 ~ -235 antecedentes de la. 2 ~ 0-241 subsistema de, 284-235 Registros, 2 13 el e obra

ante el IMSS, 31 ante el INFONAVIT, 31 dimensiones ele los, 21 3 para constructores, 3..J

RegLamenlo ele conslrucciones po ra el Distrito Federal . 13-28 análisis del, 1..J-27 índice del, 1-1 tílulo cuarto, 18

octavo, 26-27 primero, 14- 17

quinto, 18-22 segundo, 17 séptimo, 25-2G sexto, 22-25 tercero, l7-18 Reglcl.1nento ele ingenieria sanitaria relalivo (L edificios, 27 índice del, 27

Ilominol él real. 5~-;j:3 real, 52 Salas de especl::.ÍC:ulos, árpas habiwblt):; para, 19-20 Salidas de emergenrin. 21, 205-2(J(j¡

Segurielad, 17 dispositivos de, 21

uso de, 28

social. 30-!11 Seguros, 251 "Separadores", 14:3-144 Servicios funera ri os, 1í

de alwnbrado, 224

diseño est ructura l por, 2:]-2..J Sistema ele iluminación, Véase Iluminación hidráulico. \léase In stalaci ones hidráulicas Venturi, 70- 71 f

ventaja elel, 52-53\" Sitios históricos, 16 Smeatcf/l, J., i07 "Sobreeliselio", 253-254 Sobrestantías, 264-265 Sola res, A. F ., 37

cálculo de, 69 rasa ele, 39 Requerimientos, I -27,38

en campo, 166 defectos en la, 121-122

de integración al context,Q urbano,

21 -22 ele prevención de emergencias, 20-

21 de servicios, 20 estructurales, 46 Residencia en obras, 264, 2G6 Res taurantes agua potable para, 20 áreas habitables para, 19 Retroexcavadora, 69 rompedores neumáticos con, 176

Revenimiento, 114f determinación del, 109 obtención elel, 113 "Reventones", 66 Riesgo de incendio mayo r, 2 1 previsiones, 21 menor, 21 previsiones, 21 Rompedo res neumnticos con retroexcavadora, 176 Ruta critica, 55-56

Salario(s) diferentes del mínimo, 53

274

características , 121 de estructuras de acero, 163-166

esfuerzos wlitari os en la, 120 est.ructu ral en el acero ele refuerzo,

tipos, 120, 164-165 uniones ele varillas con, 123-126 Sondeo

Soportería, 196 SubesLación eléctrica, 222

Subestructura, 75, 80 construcción de, 80

mient.o

de rendimiento, :39 Tenazas hidráulicas! 176

Terrenos, 67-68 Tiempo(s),57 control de , 55-64 Tiendas ele autoservicio, 16 de departamentos, 16

de especialidades, 16 de productos básicos, 16

Toma de decisiones, 39-40, 45 proceso para la) 39-40 siamesa, 207 Trabes cimbras para, 14--1

construcción de. 146 preesforzadas

apoyos en, 151 esfuerzos en, 156 secciones comerciales para, 151t

terrest.re eSk1.ciones de, 17 terminales de, 17

vertical, 26

disello de, 80 finalidad de la, 75

Trazo, 65-66

unión (Jjrecta de pilote YI 9-1

de México, 77-78

cimentaciones pa ra distinr.os, 'i 1-72 clasificación, 2:) densidad de, 28 estudios de, 75- O pruebas

de campo, 76 de laboratorio, 76 secuencia, 76 mecánica de, 29

de inter és, ¡'-éasl' Tasa el e r endi-

Tractor, 69 Trampas de grosa, 213-214f Transporte (s) ele concreto, 115-116

defmitivo, ,(6t geofísico, ,(6t preliminar,76t

ciud~d

Tasa

Torzal, 1431'

119-126 intensidad para, 124 pruebas para la, 124-125 no destructivas. 125 tensión para, 124

Subsuelo en la Suelo(s)

de fuerza, 223 principales, 22:3 secundarios , 22=3 Tanques sépticos, 21..J-:215

presentación del, 57-64L

Soldadura áreas efectivas ele, 122 calidael ele la, 156

de higiene, 20

Superestructura, 75 finalidad de la, 75 Supervisión de obra, :30 Tablaestacas, 7:3 Tabl eros

méclicos, 21 Sinclicatos. 34 Sismo, ]I)~ -I 07

Reglame/1l0 de obras e instalaClOHf?S eléctricas, 27 índice del, 27 Rendimiento

de acondicionamiento ambi p T1l.al, 20 de comwlicación, 20-2 1

lIlejoral1lienl0 de arcillosos, í Q arenosos, 79 ton guijarros slIe]¡ os, 79 rocosos, 79 sopo nante, 75-S0

reposici6n del, 66 "Trompos", 65

Tubería, 116, 196-202 de cobre, 196t, 201 ctiámeLros ele, 198-202 dilatación télmi ca de la, 204, 209t

Venturi,89 Tubo(s) de polietileno, 226 de ventilación, 211

metálico nexible, 225

rígido, 225 d e PVC, 225-226 Venturi,89 Ultrasonido, 125 Un idades eléc tri cas, 2:3 1 Uniones atornilladas, 163 en co lumnas, 152 soldadas, 163-1 66 Uso de construcciones, 26-27 placa d e , 27 Uti lidad(es),262 e mpresariales, impuestos sobre, 32 Valor actual, 41 catastral ,37-38 cronológico, 41 , 43 d el predio, 39 VálvuJa(s) , 197t

check;,207 Varillas, 123-126 Veleta, 76 Ventanas, 189

Ventilación

artificial,20 natural, 20

paLios de, 20 tubos de , 2 11 Ventiladores , 236 Via pública defmi ción, 17 instalaciones

aéreas en la, 17 subterráneas en la, 17 usos de la, 17 Viáticos, 261 Vigaes) acero colocación d el, e n, 128-1 :30 longitudinal en las , 127 transversal en las, 128 anclajes de las, 127-128 dobl e mente armadas, 136-137, 151L ponante, 143t re laciones ge omé tricas en, 130 simplemente armadas, 136 "T", 137, 151 t Vigueta, 147-148 "1", 151L

re quisitos, 147 "T", 151t \'ivienda. Véase Casa-habitación Zanjas co lectoras, 69-70 Zapatas aisladas, 84-86 armado de las, 86

falla por adherencia en , 85f por cortante en, S5f por flexión e n, 85f mate riales para, 85-86 momentos fl e..xionantes para, 86f recome ndaciones, 8-1--86 cimbras para, 142 co rridas, 86-88 armado de las, 87 mate riales para, S7 recome ndaciones, 86-SS Zona 1, 24 1l, 24 m,24 Zonificac ión geo técnica de la ciudad ele Mé xico, 69-70

275

La publICaCión de esta obra la realizó Editooal Tollas , 5 . A de C. V DIVISión Admlnistranva. Av Río Churubusco 385.

Col Pedro Maria Anaya, C. F' 033 40, México, O F. Tel. 56884233, FAX 5604 1364 D,v,sión ComerCIal, Calz de la VIga 11 32, C. P 09439 MéXICO, o. f Tel 56330995, FAX 56330870 Es'a obra se terminó de Impnmir "" 9 de JulIo de 2004, en 105 talleres de Impresora Publimex, S A Se encuadernó en Acabados Edltonales Anfre ·d

B l OO MSS

uan caria o bursátil de las conside radas de renta fi.ia. logrando así que ambas sea n equivalentes en cuanto a grado de ri sgo.

2.1.3.3. Requerimi entos para un estudio económico Para ll evar a cabo e l estudio económico se requiere tener: • • • •

Monto aproximado de la inversión. Tasa de inflación esperada. Tasa de interés o rédito bancario ,-igente. Rédito bancario real: obtenido a partir del interés bancario vigente , incluyendo la reinversión de sus intereses menos el porcentaje de inflación en ese pe riodo. • Ingreso por inversión inmob iliaria: se obtiene con la media tenida en rentas o ventas en edificios similares. • Beneficio espe rado en la inversión: la utilidad esperada en el caso particular que se estudia.

2.1.3.4. Cargo por uso de capital Cuanclo para una inversión se requiere P"c1ir dinero prestado. provoca se aplie¡ ue a ia operación el costo correspondiente al dinero recibido. Si e l costo del dinero se paga al final de ca ela periodo al ca rgo por su uso se denomina ill!(',és simple. En la tabla 2.1 se representa el funcionamiento ele un préstamo de $ 1 000 a 10 aúos con inte rés del 30 % anuaL La suma del interés devengad o durante el tiempo e¡ue dura la operación se llama CCl/go por capital. Será: $ 4 000 - $ 1 000 = $ 3 000 Se conoce como il7t('¡'és compl/esto al res ulta nte de multiplicar el interés por la s uma del capital más su cargo por uso. Supóngase los mismos $ 1 000 con un inte rés anual de 30 % Y un plazo de 10 ar'\os con devolución de capital y pago de intereses hasta el fin al d e l periodo, como se muestra en la tabla 2.2. El cargo por cap ital se habrá inc rementado entre ambos sistemas de interés :1; 12 786/!j; :3 000 = 4.26 veces.

Tabla 2 .1 fU

0.3

Aiio

1

3

IU

1.0 Sll! 11;1

2

l.:)

l. G

4

5

n.:)

l.f)

n.:}

0.3

2.2

6

7

fJ.:)

2Ji

:¿.8

:j.1

1l.:)

8

9

10

Factor de rccuper,lC ión del ca pi tal.

2.1.3.5. Futuros Considérese esta \'ez que el mercado de valose encuentra inmerso en un proceso inflacio· es slml ··1 al' a Ia de res io Y que la tasa de ·Interes nar . inflación, o sea, para este caso partIcular, al final de los l a años los $ 1 000 sólo mantuvie ron su \'alo r, ni ganaron, ni perdieron. Lo expuesto se puede apreciar en la sigu ie nte tabla: $ 1 300 dent ro ele 1 año equivalen a $ 1 000 actuales. 5> 1 690 de nt ro de 2 ai10s equivalen a $ I 000 actuales.

N = P[ i (J

+ i) "/( l + i)' - 11

Valor actual.

P

=

R [ 1( 1 + i}' - I Jli (J + O,, )

Donde: = Cantielad prese nte ele d ine ro . S = Cantidad futura de dine ro. R = Serie uniforme de pagos . 'i = Tasa de interés por pe riodo.

P

2.1.3.7. Costo de la decisión $ 13 786 dentro de 10 ai10s equivalen a $ 1 000 actuales. La relación anterior se conoce como descontar elJuturo, y para refererirse a él se dice que en 10 años $ 13 786 descontados al 30 % de interés equivalen e n el presente a $ 1 000 pesos. Usando el mismo concepto pero con valores presentes referenciados al futuro, se obtiene lo que se denomina v alor' cronológico, que en el caso que nos oc upa equivale a: Valor actual de la inve rsión: $ 1 000/ 1.000 = $ 1 000 Valor a I año de la inversión : $ 1 000/1.300 = $ 769

Valor a 10 años de la inversión: $ 1 000/13. 786 = $ 73

2.1.3.6. Conceptos financieros Interés compuesto.

s = P(I

+ i)n

Factor de amortización. A = S[ ü ( 1

+ i)n - I I

El procedimiento para una toma de decisión económica puede q uedar ilustrado a t ravés del siguiente ejemplo: Supóngase que el costo de un edificio es de $ 19 778 000 M.N. Y se desea saber si conviene invertirlo en el inmu ebl e co n una amortización a 20 ai10s o d epos itar lo en un banco por un tiempo similar y a una tasa del 8.4 % anual.

Primera opción. Invertir en el edificio Costo de constru cción y terreno: $ 19 778 000. Costo de ope ración y mantenimiento ( p or cada afio): 1°,2°,3° Y 4° ai1os: $ 595 000. 5° afio: $ 880 000. 6° a 9°, 11° a 14° y 16° a 19° afios: $ 670 000. 10°, 15° Y 20° afios: $ I 020 000 Valor del edificio al 20° afio. (Se supone viable una recuperación final del 25 %): $ 4 944 500. Ingreso anual por arrendamiento: $ 3 160000.

Segunda opción. Depositar esa cantidad a plaz o fijo Se deposita la misma cantidad en una cuenta creciente al 8.4 % anual con recapitalización de intereses y considerand o una inflación anualizada del 4 %. Los intereses reales son: (l + 0.007) 12 = 8.7 - 4 = 4.7 % (la tasa mensual es: 8.4 %/12 = 0.7 % o 0.007 por mes).

41

Flujo de dinero a valores actuales Prime ra opció n . Ingresos

(/";11-'"

tabla

~.:3).

Tabla 2.3 =1.1 n

,\ flO:

1

:Ufi

2 :l, I (i

1~1.7í~

12

:{.I (j

4

5

13

14

7

15

16

:l. ](i

8

17 :~.

9

:~.I t;

:1.I fi

:l.11 i

:\.1 ¡¡

:J.lfi

6 :),1 f)

:J. Ifi :1.I ¡¡

:L Ir;

11

3

:l.I ¡¡

:~. I ti

lB

:J.I (i :1. 1f¡

19

I

20

:J.¡ri

I !i

10

. .L~q

:-\ (:1111 1Ukl(!(I:

ID.S

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íll.:l

7:3.;)

7fl.í

í:) . ~

0:UI

("ir.! I

Primera opción. Egresos

(/'I;OSI'

I

tabla Z..J ).

Tabla 2 .4 (1.:)fJ~

1

AfIO:

2

12

13

5

( I,:)!);)

14

1I,(i711

6

[)H/ O

15

7

fUiíO

l(j

1.0~11

Il,(¡'/Il

(IJií! J

4

(I,H/1I

().G i l)

11

;J

1J,:'lFI

I !1.í íS

(I.,~~II

f).;:)!"V¡

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8

1.0~

Il.fií!t

1.()~f)

O.lijO

17

10

9

lB

11,/".7 1)

19

20

fUi/11

Al:IlIllllklf 1/ 1:

42

I!J.K

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:.; 1.:!

:11.K

:t!/l

:n.:..!

:l-t .:..!

:.!ti.:-i

I I

Segun

da opción (véose tabla 2.5). Tabla 2.5

1

Año:

2

12

13

14

1.225 6

5

1.067

7

1.170 1.851

15

1.342 8

16

17

9

1.282 2.029

1. 768

1.61 3

\.471

4

1.688

1.540 11

3

0.973

19.778

1.11,

1.0 19

0.930

18

10

1.41 2.224

19

20

2. 124

1.939

Acumulado:

19.8

20.7

21.7

22.7

23.8

24.9

26.1

27.3

28.6

29.9

32.8

34.3

35.9

3í.6

39.4

41.2

43.2

45.2

47.3

49.5

31.3

valores del año cero en que se hace la inversión, los resu ltad os son co mparabl es ent r e sí, si n embargo al estar inme rsos en un proceso de inflac ió n se modificarán co n el tiempo. Para conocer la situación real es indispensable hacer e l aju ste apli ca nd o su va lor c r onológico de acuerdo con la devaluación anual del 4 % que se indicó. El proceso inflacionario se trata como interés compuesto (véase tabla 2.6).

Utilidad + inversión (millones): $ 87.9 - $ 34.2 = $ 53.7. Utilidad + inversión (en millones): = $ 49.5. Resultado: La diferencia es de $ 4.2 millones de pesos a favor del edific io. La d ec isión final se obtendrá al estimar su valor cronológico.

Valor cronológico Como en ambas opciones se consideraron los

Tabla 2.6 1 040 AfiO:

1

1000

1 125 2

1082 1601

11

1 ~39

3

12

4

1 665

5

1 170 1 í 32

13

14

1 3 15

1 217 6

1 80 1

16

8

2026 17 1948

9

1 369

1 265 1 8í 3

15

7

1 423

18

10

1480 2 191

19

20

2 10í

43

Tab la 2.7 11 ",,-;!

1I.!tI;~ Ar~I( I :

J

:3

12

I1 n ,fi;)!)

4

L:3

6

:)

I~

16

15

!)

t I.I:~II

10 1',rf';"l;

11._F')fi

19

L8

11.:) I:~

Pues to que el valor del dine ro s igue sie nd o $ 1 000 con referencia al afto de la inve rsión inicial. se tiene para el afto 1. 1 000/1 040 = 0.962 x $ 1 000 = $ 962. Para los 20 af'tos qu e da (¡'éose tabla 2.7).

S

( 1,-1~ l..t

17

11 ,;-):);)

O.fiH [

11. 70:;

7

O.,;"!""1l IJ .•-¡:q

11.;1';"7

Il.fí~ :,

I l j f ir ,

I) . ...¡~:..:

(I.~ :-):-l

II.!J:!-l

I.lH 111

I

2

~

J

20

1.-1 7:-\

Primera opción Los valores de la tabla 2.8 se obtienen al mul tiplicar el factor obte nicl o por la diferencia entre ingreso y egreso. Utilidad + inversión (en millones) = $ 36.6.

Tabla 2.8

Af'l cl:

1

2

3

l . ~;)(i

11

12

1.(¡lg

4

14

1.4%

15

6

7

1.9i O

16

8

1.~:111

17

9

18

10 lAS

1.818

1. .,-_ 1 •

1. ISS

1.75(1

1.892

I.:¡.jn

1.4·l7 13

5

~ . 10:J

2.JíO

()

I.Sí~

2.2sn

2. -IGS

n.9f G

19

20 ~.25:3

1.1 ~: l

•:l.ClllHUbd o: 1I

:;1.7

44

~. :)

-I . ~

/.1

~-LI

~b.~

(j.:l

11.2

1'" .}, -'-)

15.11

IG.9

II).G

2(). J

:27,:3

2S.(}

29.9

:) 1.1

:32. :3

:J:l.:J

:Fdi

Segunda opción Tabla 2.9 0.906

0.895 AñO:

1

2

13

14

0.925

16

15

0.943 8

17

9

09:36 1.002

0.988

18

0.995

0.981

0.969

0.956

7

6

5

0.974

0.963 12

4

0.912

0.899

19.778

11

3

O.!J:l1

0.918

10

D.953 1.014

19

20

1.009

Acum ulado: 19.8

20. 7

21.6

22.5

2:3.4

24.:3

09 ~:.J.~

26.2

27.1

28.0

29.9

30.9

31.9

32.8

31.8

34.8

35 .8

36.8

:178

:38.8

Utilidad + inversión (en millones):

= $

38.8

Toma de decisión El valor inicial del edificio sufrió demérito por su uso depreciándose al 5 % anual durante 20 años, pero al fmal tuvo lID valor ele recuperación; el dinero que se invirtió en el banco en cuanto a monto siguió iguaL Así, para que la comparación sea válida tienen que sumarse capital y beneficios, de lo que resulta: $ 38.8 - $ 35.6 = $ 3.2 millones a favor de la inversión bancaria en lugar de los $ 4.2 millones para el edifi cio que había arrojado a valores iniciales; la decisión ha cambiado. Al modificar los intereses bancarios, la renta o la inflación, el resultado anterior puede alterarse; est0s ajustes a las condiciones esperadas son los que permiten tomar la mejor opción.

2.2. CRÉDITOS Y FIANZAS 2.2.1.

CRÉDITOS PARA LA EJECUCiÓN DE

UNA OBRA

Los créditos pueden ser de diverso tipo segün su cometido y el respaldo que proporcione e l

29.0

usufructuario al otorgante. Para la realización ele una obra se requiere de c réditos para ei propietario y para el con st ructor, los cuales serán complementarios a los rec ursos financieros con que cuenten ambos. En el primer caso, el crédito estará orientado a completar la inve rsión del inmueble y en el segundo a una disposición ágil de recursos para hacer eficiente la construcción. De manera independiente, cada solicitante dará el respaldo q ue corresponda , el propietario una hipoteca sobre el terreno y la construcción y en el segundo sobre activos ele la empresa.

2.2.2.

FI ANZAS

Las constructoras deben otorgar dos tipos de fianza: • F'icmza ele cumplimiento . Para garantizar la

calidad de la ob ra , gene ralmente se exige cubra lU! 10 % elel valor de la construcción y su duración por LU! año después de entregada. • Fianza por el anticipo. Garantizará el aelecuado uso del anticipo recibido, dándose por el total de éste.

45

2.3. EL PROYECTO EN UNA OBRA DE EDIFICACIÓN 2.3.1.

ANTEPROYECTOS: PROPU ESTAS DE SOLUCiÓN

La elaboración el e un buen anteproyecto re sulta al estudiar varias posibles soluciones qu e aseguren una selección adecuada. El proc edimiento que se debe segui r es el siguiente:

• Nombramiento de un director de proyecto y obra. Será el profesioni sta que dirija el proceso. • Análi sis de necesidades que se van a satisfacer. • El ección del predio que se va a construir, si no existe. • Determinación de los rangos de inversión. • Elaboración de diversos anteproyectos arquitectónicos acordes con la inversión propuesta. • Determinación de posib les soluciones estructurales para cada uno de los anteproyectos viables. • Antep resupuesto para cada solu ción propuesta usando índices estadísticos por m' de construcción. • Estudio de rentabilidad de la inversión para cada posibilidild. • Selección del anteproyecto definitivo.

2.3.2.

EL PROY ECTO DEFINITIVO

Una vez selecci onado el anteproyecto definitivo, se procede a la elaboración del proyecto constructivo, también llamado ejecutivo. El procedi.miento se inicia con la revisión del anteproyecto por parte del arquitecto , la determinación de las secciones probables de los diversos elementos de la estructura y los espacios necesarios para las instalaciones, fW1Clamentalmente las de aire acondicionado. Con esta información se procederá a la elabo ración de los proyectos definitivos.

2.3.2.1. Proyecto arquitectónico Debe constar de:

46

("o rt!'s. Todos debldamente acotados en centímetros " hac iendo cilbuJ os complementari os de aquellos detalles que lo ameriten. ¡.\ r-({ f¡(ld os. Sob re planos arqui tectónicos independie ntes indica r con claves los diversos acabados qu e rec ubrirán el edificio e indicar en un cuadro la nomenclatura de las claves usadas . Tro !>ojos eSj l('ci o !i;::m l os. Adi cionar planos sobre: P /(/IIII", (/, ' I ¡{Ollt(/s. .!rlC!w(l as lJ

• • • • •

Carpintería. Herrería. Cancelería y alumini o. Exteriores. Otros.

Maqu eta :IJ p e rsjJ C'c t ¡ I' O,S. Es conveni e nte

construi rlas cuando en la futura obra es necesario presentar su proyecto a personas n o acostumbradas a la lectura de planos.

2.3.2.2. Proyecto estructural Plall os d e plwlICis U co rt es. Según el material que se va a usar es su presentación, pero en todos los casos deben contener todos los detalles constru ctivos , indi cand o cuidadosamente cotas y secciones de los elementos estru cturales. Existirá en ellos el suficiente detalle como para aclarar cualquier duda. Esp ecif icaC"ió n d e mat er i al es. En los mismos planos deben aparecer las características de los materiales incluyendo calidad, normas, medidas , etc., que se exijan de ellos. Proced i 'm i en/ o co nst n u:/ ¿l'o . En aquellos casos en que el grado de dificultad que presentará la ej ecución de la obra lo amerite se indicará el p roced imiento recomendado por el proyectista estructural. Por ejemplo, cuando exista aJto riesgo en las construcciones colindantes o cuanclo la secuencia que se va a seguir sea indispensable para obtener los resultados deseados , como en el caso de cimentaciones en arcilla , donele se deberá excavar por zonas para evitar una falla del fondo . Memo1"iCi d e cá/c l.//os. Se requiere afladir una sin tesis de las consideraciones realizadas y del pro c ed imi ento seguido pa ra el cálcul o de la estru ctu ra y ele sus principales elementos.

que permi ta verificar si las s uposiciones hec has en los estudios económicos están aco rd es con lo que en definitiva se va a ejec utar; en caso contrario se hacen los cambios necesari os. El presupu es to a nterior permitirá además rev isa r las propuestas económicas que se prese nte n para su construcción. A este documento se le denomina presupuesto base.

2.3.2.3. proyecto de instalaciones Las instalacio nes de un ed ificio estarán de uso, a!gw10s como los hosdo con su fu mo acuer . l·os centros ele computo, ' . al los laboratorIos, plt es, I . d . .. ntros financie ros , los e e In ustn a qUllTuca, los ce .. h mbrar sólo algunos, necesItaran muc os O por n .. . . servicios que una bodega, pOI ejemplo. En mas . que transporcasos como los anteriores se tIenen. . diversOS fluidos y gases; proporcIOnar corrIente k~ . de regulada; colocar tierra fís· . Ica para 1os eqwpos cómputo o de comwucaclOne~; hacer las redes de intercomunicación, salUdo o computo; tener elevadores Y bandas para personas y carga; d uctos de mensajería, etc. Cada una de estas instalaciones requerirá contar con un proyecto adecuado.

2.3.2.5. Du ración de la obra Se determinarán los tiempos de ejecución y te rminación mediante un programa de obra, preferentemente por ruto'l crítica.

2.4. PRESUPU ESTO EN EDIFICACiÓN

Planos de plantas y cortes. ¡sométricos . Todos los proyectos deberán contar con planos que indiquen secciones , longitudes, materiales; en electricidad, calibres de conductores, y en ins talaciones hidráulicas y sanitarias, isométricos. Los principales t ipos de instalaciones para un eclificio son: • • • • • •

Un presupuesto es la presentación ordenada y desglosada del costo de una obra. Se presenta re lacionando y agrupando por áreas afines los diversos conceptos de obra que se llevarán a cabo; el conjunto forma el "catálogo de conceptos". El proceso para el cálculo del presupuesto se inicia con el análisis del precio de cada W10 de los conceptos, desglosándolos en materiales, mano de obra, equipo y herramienta, y algw1 otro cargo que forme parte de él. La cantidad obtenida es el costo directo , que , afectado del indirecto y la utilidad, da el precio LuUtario del concepto. Después, al multiplicar cada uno de los conceptos por el número de unidades que tiene y por su precio unitario da el impo rte ele él; la swna ele todos los importes que integran Lma partida proporciona el monto de ésta. SW11ando las partidas se tiene el importe total el e la obra. (véase tabla 2. 10) .

Hidráulicas. Sanitarias. Eléctricas y al umbrado. Aire acondicionado. Especiales. Elevadores.

2.3.2.4. Presu puesto base Al terminar en su totalidad el proyecto constructivo, se debe elaborar un presupuesto real

. Tabla 2 .10 Clave

Concepto

Unidad

1.0.0

Preliminares

1.0.1

Limpi eza y cl esenrai ce ele! terreno

m-

1.0.2

Trazo y ni velación e1el te rreno.

m-

.,

.,

Co,nticlacl

Precio unitario

f mpo}'(e

o .000

$ 0.00

$ 000.00

0.000

.) 0.00

s 000.00 47

2.4.1.

Esl I'llct.lII'a InPlál ica. 5. r\lbaiiilerw ~. ¡1cab"r1ns Mines . (,. Di",' rsos acahad ,)s.

..j.

CAT ÁLOGO DE CON CEPTOS

CUl110 ejemp lo. se IllUPS I ra el ('alalug() ele ,'nll ceptos el e UIl8 pequelia obra con la pl'esen!;wioll 'lue se acos tumbr8. El cnn.iun ln e n estuelio es 1111 centro el e cap8citaciri n técnica, consistente cn un edi fi cio con d os aulas el e clases, un taller. los sa nitarios y la dirección de la escuelJ. Al elabora r un cat<í logo de conceptos se elllpieza por co nfo rmar g raneles rub ros según las necesidades especificas ele cada obra, los c Uides conte ndran aquellos co nce pt os que les sean 8fines: a éstos se les denomina partidas. En el caso paltic ular d e esta ohra se proponen la s sigui entes partidas:

I .

11 . .J<1rdineria. 1~ .

1. Trabajos preliminnres.

Cimentación. :3. Estru ctura de concreto.

'ji

~I I

--

1I

ir-

¡:

1: 1,

Aula

Aula loI ler

i

I 1"

1 Diíección ;11 1 "\

2550

1

I!

-- -- -------- -- - - -- -~ - ---- ---- ----------

-'\ ulo "\

[ I

[

-----------.---- ------.-

I

I

~~~~~~~~~h!l+ Planto I

'

3 I.'(¡

r -------- ·"1-rn

I

1

l

48

E ~CU 8Io

el.::: COpO(: lIooó n

' -

Ele'/oción Figura 2 . 1.

~ !

I

Limpiez<1.

El número de partidas y el desglose de caela una est.a en función de la compl ejidad de la obra y del detalle con que se qui e ra lIe \'a r: la ante rior rela ción t mta s(;l o ele elar una idea ele la manera cu ma SE' maneja . .-\ continua ción se list¡1n los conce ptos que integran las partidas expuestas con el objeto el e fmniliariza l'se con la te rminología que se usa en la s o b ras de eelificación (/'(;(lI/.~(' fig ura 2. 1 y tabla 2. 11 ).

~.

~ It

C~ncele l·ia .

S. Carpintería. 9. Instidaciones ltidrúulicas, sa nitari¡1S y dE' gas. JO. Instalaciones eléctricas y alumbrado.

l.scnrcrJ

(

" ll lrr. ---'

Tabla 2.11 Descripción

Clave

o100

Tra bajo~ ¡.J I tf¿'¿" f¡iJlareS

010 1 0102

Limpieza, trazo y nivelación elel terreno. Excavación a mano o a máquina de O a 2.00 m ele proful1cUdad e n mate rial tipo "B". Rell eno y compactación de tepetate con pisón manual o co mpactador mecáni co en capas con espesor máximo de 20 c m compactadas al 95 % graclo próctor, incluye suministro del ma terial y acarreo ele una estación. Acarre o de ti e rra a 2 estaciones. Incl uye la ca rga del material. El vo lumen será medido en banco. Aca rreo de tie rra en camión fuera de la obra . Incluye la ca rga del mater ia1. El volum en sera medido en banco.

0103

• 0104 0105

0200

Cimentación

0201 0202

Plantilla ele con cre tofc = 100 kg/cm" de 8 cm de es pesor. Co n cretofc = 200 kg/cm2 colocado en cualquie r elemen to d e la cimentación fabricad o co n agr egad o máx im o de 3/4". Incluye acarreo, vibrado y curado. Cimbra acabado apa rente e n elemen tos d e cimentación. Incluye habili tac ión , cimbrado y descimbrado. Cimbra acabado común en cualquier elemento de la cimentación. Incluye habili tac ión, cimbrado y descimbrado.

0203 0204

0300

Est ructura ele conc reto

0301 0302

Co nc retofe = 200 kg/cm 2 colocado en trabes. Losa d e concreto fe = 200 kglcm:? armada con varilla ele diámetfO 3/8" a razón ele 8.2 kg/m 2. Incluye cimb ra aparente.

0400

Ese 1LLctura 'metálica

0401

Fabricación ele la estru ctu ra metálica según planos y especifi ca ciones anexos. Montaje, nivelación y plomeo de la estructura. Induye soldado d e uni ones de acue rd o con planos.

0402

0500

Albct/Wería y acabados afines

0501

Muro de tabique recocido de 0.12 cm de espesor asenk'1do con morte ro cem-cal-are na 1:3: 12 y acabado común. Cadenas y cas till os de concreto fe = 150 kg/cm 2 con sección de 0.12 x 0.14 m a rmados co n 4 varillas de diáme tro No. 3 y estribos del No. 2 a cada 20 cm. Incluye ci mbra común. Rodapié de co ncre to para desplante d e muro con sección de 0.25 x 0. 12 m. Igual armado que concepto 0.502 . Incluye cimbra a parente . Repis ón d e co nc reto fe = 150 kg/c m" y secc ión d e 0.2 1 X 0. 12 m . Igual a rmado qu e el concepto 0502. Incluye c im bra apa re n te. Firme de concreto f c = 100 kg/cm 2 el e 8 cm de espesor, acabado co mún . Incluye base de tepetate de 10 cm de espesor compactada al 90 % grado p róctor. Registro d e tab ique de 12 cm aplanado in te rior co n manero cem-arn 1:4 y a cabad o pulido. Con marco y contramarco en ángulo de 1 1/4" X 3/16" Y dimensiones 40 X 60 X 90 cm. T rampa de grasa d e 90 x 80 x 85 cm. Fabricada con tabique de

0602 U503 0504 0505 0606 0507

Unidad

Canti dad

287.0 167.0

306.0 265.0 265.0

m-?

94.0 18.0

.,

m-

112.0 167.0

4 .. 0 298.0

kg

4860.0

kg

4 860.0

m2

163.0

m

310.0

m

155.0

m

165.0

.,

m-

31.0

Pza.

49

Tabla 2.11 . (CuiltillllUri61/.) fj, 'srriJ>C ;(j"

Clal'c

11503

12 cm. Aplan.:1c!o co n mortero cenhlrn 1:-1 ~: arabado pulido. COII mar co y con tramarco en fl ngulo d e J 1/4" x :3/16". Smrunistro e insra!ación el e tubo d e c1ren3je de COllcreto de 0, 15 m ele diáme tro, colocado en ce pas d e Ill ~b;imn 1.00 Jl1 d e profwKlidad, tendido sobre lUla cama ele arena de 10 cm d e es pesor jtUl teado co n n"lorte ro ce m-a m 1:5.

n600

Dil'Cr.5fJS arabados

050!

Aplanado d ~ yeso de 2 cm ele espesor colocado a plomo y regb e n muros. Aplanado d e yeso colocado él regla en plZlfones. Pintura vinilica marca ,¡,""*** o similar colocada en plafones ele yeso, Incluye lUla mano ele sellador y d0s mallOs de pintura. Pintura viniJica marca ***** o similar so bre muros con aplanado fino de morte ro. Incluye una mano de sellador y dos manos de pint.ura. Pintura antico rrosiva ma rca ***** aplicada so bre es tru c tura metálica y cancelería. Pintura de esmal te ma rc;) u*** o similar colocada en es truc tura me tálica, pUerk'1s y ventanas. Impe rmeabilización de azo teas co n dos man os d e sellador asfálti~ co aplicacl.:.1s e n frío, illla capa inte rm edia de fi elr ro asf~i.¡ t i co ;'-' 1ma ma no de sello colo r aluminio.

n61J~

OGO:3 050-1

0605 0606 OG07

Oíl)( I

Cancelería

0701

Suministro y colocación ele mampa ras para bDll0S según plano ele acabados AC~O! fab ricadas con los perfiles indicados yen calibre 18, Incluye pintur3 antico rrosi\'a. Suministro ~" colocaci6n de ventanas según plano de acabados AC~Ol fabri cad os co n los pe rfil es indicad Qs ~. caiibré 111 '1111. 18. Atornilladas a la esLructura y ancladas al repisón . Suministro y colocación de chapas ***** o similar en puert.:1.s. Suminis tro y coloca ción d e persianas d e aluminio incluye nd o tabletas d e vidri o de 5 mm ele es peso r y ele 0.15 x 0.90 m ele dim e nsi ones . SLUl1inistro y colocació n ele vidrio fl otado de :5 mm de espeso r ';o' recibido con cinta de vinO.

OíO~

070:3 t1íO-1

u(1)5

( /lldor!

Pza.

Carpi llleria

OSU I

Suministro y colocación ele pue rtas el e made ra de 0,90 x 2.10 m co n bastidor de made ra ele pino con 4 peinazos de 1 1/2 x 3'" y triplay de 6 mm según elibujo en plano AC-OI. Librero ele 0.80 m ele an cho X 0.30 m ele profiU1dielad y 2.0 m de alto con entrepail.os a cada 30 cm según diseiio del plano AC-Ol. Sluninistro y colocación de librero ele :3.00 m de an cho X 2.00 m d e alto con clltrepaiios, cajoneras y anaqueles según diseflO.

1.0

m

, .,

111-

m-

28.0 233.0 283.0

.,

m-

975.0 212.0

.,

m-

17G.O

18.0

Pza.

7 .1J

Pza.

.,

m-

úSOU

en ni ¡clud

:)S.O

PZJ. .

:3.1)

Pza.

:3.1)

Pza.

50

(lfJlln

I nswlacioHes hidráulicas. sanita rias y ele gas.

IIIJI) I

ele mue ble sanj¡ario co n tubo ele cobre tipo !'vi marca ***"'* u si milar de I O cm en el ramal y t. ubo de fi erro fundido galvani znc!o mar ca ",*",** o s imilar e n d esca rga vertical incluyend O colocación d el mueble. S~l li el¡)

Pza..

18.0

0902

Salida de gas con tubo de cob re tipo L marca ***** o similar y diámetro de 13 mm para calent.:'1dor o estufa incJu,r endo válvula d e paso marca

0903 0904 0905 0906 0907 0908 0909

*****.

Suministro y colocación de vertedero marca n u o similar ele 41 x 41 cm en acero inoxidable. Surnjnistro y colocación d e lavabo marca ***** o similar model o **** incluyendo llave de aleta mafca ***** y céspol con sifón cromado marca *****. Suministro y colocación de we con tanque bajo mar ca ***** modelo **** incluyendo pijas de fijación. Suministro Y colocación de mingitorios marca ***** asimilar, incluyendo llave ele paso marca ***** o similar y céspol con sifón cromado marca *****. Suministro y colocación de tinacos cilíndricos horizontales de fibra de vidrio de 1 100 I marca ***** o similar. Ramaleo hidráulico para descarga ele tinacos con tubo de cobre de 19 mm marca ****** o similar, incluyendo válvula de paso marca ***** a la salida de cada uno de los tinacos. Suminis tro y colocación de tubería de alimentación de 19 mm marca ***** o similar, incluyendo válvula de paso y válvula de flotador.

1000

fnstalaciones eléctricas y alumbrado

1001

Salida de centro aislada en caja metálica (chalupa), marca ***** con tubo conduit de fierro galvanizado pared delgada mar ca ***** o similar. Swninistro y colocación de lwnina ria incandescente tipo arbotante con sóquet de porcelanH tipo ***** o similar. Salida ele contacto monofásico en caja de lámina con tubo coneluit de fierro galvanizado de pared delgada marca ***** o similar. Swninistro y colocación de luminaria incandescente de sobreponer marca ****,~ o similar de 30 X 30 cm. Incluye focos. SWl1inistro y colocación de interruptor termomagnético ele 1 polo tipo 15 - 50 A marca ***** tipo **** o similar. Suministro y colocación ele tablero ele control de 3 polos co n interruptor de duchilIas y fusibles de listón marca ***** o similar.

1002 1003 1004 1005 1006 1100

Jardine?'ía

11 01 1102 1103 1104 1105

Excavación a mano en material tipo B de 0. 15 m de profundidad. Capa de lama de 15 cm ele espesor, acarreada, tendida y nivelada. Fresnos ele 3 aftas de vicIa. Azaleas de 0.50 m ele altura. Siembra de pasto tipo inglés incluyendo primer corte_

1200

Lúnpieza

1201 1202

Limpieza de piso ele con creto con agua, cepiHo y detergente. Limpieza de piso de mosaico con ácido clorhídrico y después con agua, cepillo y detergente. Limpie za de vidrios por ambas caras con agua y jabón. Limpieza ele tarjas y muebles sanitarios con agua y detergente.

1203 1205

Pza.

2.0

Pza.

2.0

Pza.

6.0

Pza.

6.0

Pza.

3.0

Pza.

2.0

Pza.

1.0

Pza.

1.0

Pza.

23.0

Pza.

2.0

Pza.

7.0

Pza.

20.0

Pza.

6.0

Pza.

1.0

Pza.

47.0

Pza. Pza. me

7.0 30.0 310.0

m-o

535.0

m2

31.0 72.0 15.0

m-o Pza.

51

2.4.2.

ANÁLISI S DE PRECIO S UNITARIO S

El presupuf?st<J p8ra una eclificadón I,an .. de un catá loge, de conceptos similar al que anteriormente se mostró y en el que aparece la unidad y la cantidad para cad a concepto, si se aftael e su prec io unitario y ambos se multiplican entre sí se obt ie n e el importe total de ese con cepto: la suma ele todos estos produ ctos da el importe total o pres upuesto ele la obra. En esencia, el análisis de los precios es simi lar en cualquie r tipo d e constru cción. só lo q ue al empl earse frecuentemente como insumas materiales elaborad os en obra y se r re iterativo su uso. se racilita el cálc ul o de los precios unitarios de los conceptos qu e los contengan determinando anticipadamente su importe, estos análisis se conoce n como coslos básicos; alg unos ejemplos son los concretos hechos en obra, las cimbras o los morteros q ue indistintamente se usan en el aplanado de un muro o para pegar el tabique recoc id o con qu e se construyó. De fo nna sucinta se hará el estudio de un precio Lu-utario utilizando diversos costos básicos. El cálc ulo de estos costos es similar al de los precios, sólo que no deben contene r indirectos ni utilidad para evi tar s u dupliCidad al incorporarlos como insumas en los p recios unitarios. Co mo complemento del análisis elel precio unitario, se incluye la determinación del salario real a partir del nomi nal y la configuración del indirE:cto en una ob ra de edificación. Supóngase que se requiere el precio clel concreto para algLm eleme nto de cimentación: por ejemplo, una contratrabe. Al calcularlo se incluye el p l'opio conc reto con colocación y curado, y la cimbra con su habilitación, colocación y l·etiro. A pmti r de aquí se puede optar por dos can-unos para el análisis: (J) Hace r una lista de tocios los materi ales que se rvirán d E: ins umos para fab ricar el conc reto y la cimbra. aclemás de ot ra con las diversas especialid ades cl e mano de ob ra, y con roda ello elabo rar el precio unitario, que por esta razó n res ult a rá largo y posiblemente eonfuso. h) .'\p ro'·echa r los costos básicos ele los dos conceptos que como insumas participarán. que son:

52

• El conC l'ern he'ch(1 r'n uh r D ("i1!1 !;J l'esistf;:'!LCl;¡ peclicb . • La rimhra en '·ontratr"bes.

Corno se puede 3preci"r. por amhos caminos se debe llegar al mismo res ul wclrJ. sólo q ue en el seg undo se tend rá más clariebd " rilpielez.

2.4.2.1. Cálcul o del factor de salario real Incremento por prestaciones ele la Federal elel Trabajo:

Lc~y

Días no la borables: Don-ungos: Festivos ob ligatorios: Festivos tradicionales: Vacaciones: Enfermedad:

:)~

Suma:

í -l rl ías.

I

6

6 3

Prestaciones: Aguinaldo: Prima de vacaciones:

16 Ui

Suma:

16.5 días.

Días pagados no laborados: í-l + 16.5 = 90.5 clbs.

Días efectivos laborados: 365

~

í-l =

~91.0

días .

Factor por LFT: (90.5/29 1) x 100 = 31.1

IJI I

2.4.2.2. Cálculo del incremento de salario nominal a rea l Para salarios mínimos Po r ley, nadie debe perci bir una remLll1Prac ión por su t.rabajo q ue sea inferior al salario

núnimo ; es to obliga al patrón a pagar íntegras las cuotas del S eguro Soc ial e INFONAVJT; e l Estado no cobra impu estos en estos casos. Su importe ya afectado por dichos cargos será: Salario base: Incremento LFT: 31. 1 % : Salario base incluyendo LFT: 0.28 Cuota IMSS: 28 % : 0.0 1 Educación: 1 % : Impuesto DDF: 2 % : 0.02 0.05 INFONAVIT: 5 % : 0.02 SAR: 2 % :

100.00 31.10

x x x x x

131.1 131.1 131.1 1311 131.1

= = = = =

Costo del salario base:

131.10 36.71 1.31 2.62 6.56 2.62 180.92

Para otros salarios diferentes del mínimo En estos casos, el trabajador pagará su parte de la cuota del IMSS , por lo que esa cantidad habrá que ded ucirla, con lo cual queda:

2.4.2.3. Integración de cuadrillas Para el cálculo de precios unitarios, es conveniente manejar cuadrillas , denominación con la que se conoce a un grupo de trabajadores que desarrollan una actividad específica. El importe de cada una de estas cuadrillas está en función de los salarios vigentes en el mercado laboral, que son multiplicados por el factor de salario real que les corresponda. Algunas de las cuad rillas más com un es en edificación integradas de acuerdo con el trabajo que desarrollarán , son: • Albai'lil de primera con ayudante. • Azulejero con ayudante. • Cabo de segunda con 10 peones. • Cabo de primera con 5 peones. • Carpintero de banco con ayudante. • Electricista con ayudante. • Operador de equipo. • Pintor. • Plomero con ayudante. • Soldador con ayudante. • Yesero.

Por cuota del 1MSS Patrón Trabajador Enfermedad y maternidad: Invalidez, vejez, cesantía, muerte: Riesgos de trabajo: Guardería: Suma:

8.4000 %

3.0000 %

4.9000 % 8.7496 % 1.0000 %

1.7500 %

23.0496 %

4.7500 %

Salario base diferente del mínimo: Incremento LFT: 31.1 % : Salario base incluyendo LFT: Por cuota IMSS : 0.230495 x 131.10 Por educación: 0.01 x 131.1 0 Por impuesto. DDF: 2 % : 0.02 x 1:3110 Por INFO NAVIT: 0.05 x 131.10 SAR: 2 % : 0.02 x 13110 Costo de un salario diferente al minimo:

= =

Se calculará el precio por metro lineal de un castillo con sección de 15 x 15 cm; armado con 4 varillas de número 3 y estribos de alambrón de número 2 a cada 20 cm. Su análisis se realiza integrando los costos básicos de la cimbra y el concreto al precio w1itario.

100.00 311 0

2.4.2.4.1. Costo básico del concreto (véase tabla 2.12)

1311 0 30.22 1.31

2.4.2.4.2. Costo básico de la cimbra para castillos

2.62 = 6.56 = 2.62 - - 174.43 =

2.4.2.4. Ejemplo para el cálculo de precios unitarios

Se calcula la cimbra para un metro lineal ele castillo ele 15 c m de an cho y c imbrado p o r ambas caras, después se divide entre e l área de contacto con el concreto y se obtiene la s uperficie útil de cimbra (v éase tabla 2. 13).

53

Tabla 2.12

Tabla 2.13 CoslO

Un'irlad Cnulidad

Con("f'pto

impor'(~

!\/olt:'rinles:

C;o}/rr>/Hn

Unidad

CannrJad

Cas Io

¡JI/porl,'

l\/atl!}'iales: $ .25 $ 30.00

290.000 0.540 0650 0.240

Cemento gris

Arena Grava Agua

$ $

30.00

5.no

S 12.50 $ 16.20 ~ 19.50 $ 1.20

SlU11a S 100AO

PT PT

Duela 1" x 4" BJrmle 1 W" x:3"

1

O.9~"

~

11.20

S o.ln

O.:) 1,)

S 0.20

S (l.nG S ru (1 S n.OG SO.IIJ

AJambre recocido # 18 Clavo 1 1~" Diesel

kg kg

fJ.n4

S ~.·51)

0.02

1

0.1 G

·S 2.80 ·S o.r,n

Slllll~l S 0.51

,\fano dp nbro

Operador con :) peones

1" (111)

0.08:3 1 S

jornal

1 2 5.00~

dI! obra

$ 10.38

O.OS:)

jornal

Carp.O.N. +Ay.

.$

8~.OO

$ 7.00

Equipo y herrwnienta

Equipo y 0.610') 0.030'

h %

Revlv. 1 saco. Her ramien ta

$ 15.00 S 10.38

herramie17t(L

S 10.05 S 0.31

StUTla S 10.36

0.113

Herramienta

S 7.06

Costo básico por metro lineal y 15 cm de ancho:

$ 0.21 '

S 7.IS

Costo básico por m 3: S 1:30.14 Costo IXlsico por metro cUJrlrncln rlf cimbra: i

Artil ¡oUtl = 0.:30 m x 1m x ~ costados = 0.60 Jll::!. C,)S IO por metro cU:ldr.Jelo = S í.iR I 0.1) = S 1:2.9¡ / m~.

Rt:ndiJ'njento del pe rsonal: 1/(12 m:3/ jornal) = O.OS:] jornaVm 3

~ Salario integrado de la cuadrilla:

S 61.06

Peones: 3

x$

11.77

x

l.S09::.! (*)=

S 63.88

Suma $ 125.00 C~)

I Pie tablón (PT): Es lUla mud.Jd inglesa pJra me(hr 1,.1 lll.Jrlera r eqlu\'ale <1 l' x l' x 1". En ~ ! éxicQ es frecuente usa r lUla combinación lubriclJ de unidades, por lo q\le es cOiw€'lue m e disponer de un facto r que permita oblener el res'.l lwrlo "'Il pies t.Jblón (PT) lI sando longitu des en s istema métrico y seccioll es PIl inglés. Un pip tablón en esta forllla es igual (1:

1" x l' x l' = 1" x 1" x t UVO

1.7..J-l3 Y 1.8092: Factores de sala rio real.

factor es: 11(:3.66

·f ' X ..J" x S''?: -1" X '>f,

!TI /

PT) =

O.2í3~

PT/m.

¿Cuántos P.T. tie ne un polín dp:

= 0.6711/m')

.I HpITarnienta: Se considera 3

x 0.:305 m = 1" X 1" X 3.6() m.

Ejemplo:

3 Rendimiento de la re\'olvedora: 1/(12 m3/S 11)

l~

de la mano de obril.

r ;( ~ ...JOIn X (1.~í:32 fYf / m = 10.5 PT

~ Cantidad de duela necesaria: (:::! ~

x3

X 1":.<

co~ tad ()s

--1" X l.00111 x

/. :3 pZ1.s.)

rl~í:32

PT/mJ /7 usos = 0.9-1 PT

3 CanticlClrl d~ barrote' (Con separélcion

cnt r '~

barrotes

d~

..JI) cm/mI):

IU.":I) m/O. -IO m)1 + 1) / :::!.":fJ III = :::.0 Pzaslnd (:; costados x :::!.9 pza". )( 1.5" x:)" < O.:30m x (¡.:::!7:3~ PT/m / í USi)S .= (J.:3 1 fYr

2.4.2.4.3. Análisis del precio unitario de un castillo (véase tabla 2.14)

Tabla 2.14 Concepto

2.5. CONTROL DE TIEMPOS La actual facilidad que tienen los constru ctores de disponer de una "paq uetería" de programas de computadora especializados en el manejo de obras, con los cuales se pueden formular presu puestos, administrar procesos y controlar tiempos de ejecución , permite disponer de una poderosa herramienta que, sin embargo, no será plenamente aprovechada si quien la opera no es capaz de obtener de ella su rendimiento óptimo. En es te curso se utiliza la ruta crítica corno parte cent ral de la metodología del control de obras, la cual indistintamente puede emplearse en sistemas tradicionales o en sistemas computarizados.

2.5.1 .

P ROGRAMACiÓN POR RUTA CRíTICA

La gran mayoría de los programas de control de tiempos para ejecución de obras que hay en el mercado utilizan como procedimiento de análisis la ruta crít ica, sistema que aun cuando se origina en la década de los cincuenta o a fines de los cuarenta, es el más adecuad o por la facilidad y simplicidad con que representa gráfica y analíticam ente un proceso de constru cc ión. Adicionalmen te, al operarse por medio de la computadora se evita hacer manualm en te los cálculos y se puede disponer rápido de los calendarios de ejecución y de asignación de recursos necesarios para el inicio de lma obra; posteriormente, conforme se avanza en la ejecución, se facilita la actualización del programa de acuerdo con los tiempos reales con qu e se van realizando las actividades. Tanto de forma directa como mediante una computadora, la elaboración de un programa de tiempos por ru ta crít ica es similar; amb os se desarrollan conforme al siguiente orden: • Se seleccionan las actividades mcloras del proceso co ns t ructivo , se e ntienden como tales aquellas qu e son imprescindibles para representar la secuencia que seguirá la obra;

Unidad Cantidad Costo Importe

Materiales

Co ncr.!c = 150 kglcm 2 Acero reforzado núm. 3 Acero reforzado núm. 2 Alambre recocido núm. 18

m3 kg kg kg

3.023 1 $ 130.14 2.916'l $ 1.30 0.8~(}3 $ 1.30 0.340 S 2.50

.$ 2.99 S 3.79 $ 1.09 $ 0.85

Suma: $ 8.72

Mano de obra Albai\il de primera

con ayudante

j ornal

0.100

S 85.00 $ 8.50

h

0.1 60 0 .03

$ 10.00 $ 1.6 $ 8.50 $ 0.25

Equipo y herramienta Vibrador

%

Herramienta

Suma: $ 1.85

Varios CimbraCom. Casto

m2

0.500 4

$ 12.97 $6.48

S 25.55 $ 7.66

Costo directo: Inclirecto + utilidad 30 %

.$ 33.21

Precio unitario: 1 Volumen de concreto:

V

=0.15 x

0. 15 x 1.05'

=0.023 m3/m;

2: Acero de refuerzo principal:

Se suponen castillos de 2.70 m de longitud. Se consideran dos dobleces de (4d x 3.1416) x 0.25 + 12 diámetros du = 2.5 + 15 = 17.5 cm. Acero principal en peso: H var x [2.4 m + 2(0 .1 5 + 0. 175 m)J x 1. 03 * x 0.557 kg/m) 12.40

m =2.9 16 kg/mI

3 Ace ro en estribos:

Los estribos estarán a una separación de 20 cm. Longitud del es tribo = Sección e xte rio r del castillo. Longitud del castillo: 2.40 m. El acero de Jos estribos ciado en peso, se ra: ([ 1.0 ** X

+

(2 .40 m I 0.20 m *"'*) I x 0.60 M *"'**)

0.25 1 kg/m

X

1.03) 12 .4 m =0.8-1 kg/ml

"' Factor desperdicio. Por estribo extremo. *** Separación entre estribos. **** Longitud de l estri bo . H

Ij

Cimbra comUn en castWos: Se consideran 5 cm a cada lado del castiJIo. A = 2 costados x 0.2 5 m = 0.50 m 2/ m.

55

las otras acti ,idades se LOmarán como supedil adas a las primeras y probablemel1le ni sic¡uiE'l"(l se in corporen al programa: en cambio, las rectoras con frecu e ncia in cluso se subdhiden para rep resentar con mayor precisión un orden; por ejemplo, el número de usos de LUla cimbra. • Se determina para cada acti\-idad cuáles son precedentes y cuál o cuáles seguirán a su terminación. Para e llo es conveniente utilizar una matriz de precedencias que permita visualizar en una tabla estas relaciones. • Se elaborará un di agrama de flujo que respete la anterior interrelación de las diversas actividades. • Se determinan los tiempos d e ejecución para cada actividad en función d el rendimiento esperado por cuadrilla o por equipo. y del número que de cada uno de ellos se pueda disponer. • Se obtienen las fechas de inicio y terminación de cada actividad en particular y de todo el proceso en general. • Se veriJica que el tiempo de duración del proceso total sea igual o menor que el requerido. Es importante recordar que los plazos conu-actuales están en días calendario y la ruta crítica está en días efectivos, por lo que hay que buscar LUla relación entre ambos, la que puede deducirse del inciso 2.4.2.1, "Cálculo del factor de salario real", de donde se tiene: 365 días calendario/29 1 días efectivos = 1.25, que es el factor resultante buscado. • Si la duración del proceso expresado en días calendario es mayor que el comprometido para entregar la obra, habrá que reducir el tiempo total.

2.5 .2.

C OMPRESiÓN DE REDES

Cuando el tiempo obtenido en la programación es superior al deseado, habrá que reducirl o de una mane ra lógica, esto es, haciéndolo en lo indispensable y con el mínimo incremento económico. Dado que al hacer un presupuesto se loma el proceso constructivo ideal , que correspond e a las suposic iones más favorab les y que generan los mejores precios, cualquier modificar-ión a ese procedimiento repercutirá en un in-

56

cremenLO del p resupuesLo. La sf'c uen cia pa ra reduci r la duraci ón de una obra con el menor ilLlI11ent'l en su cos t.o es el siguienLe: • Se estudia una redu cción en la duracion de las actividades que conforman la rULa crítica ya que la red ucció n del plazo de te rlllinaci ó~ de la obra esta rá e:\clusivamente en función del ti emp o que se log re para e llas (/I(;ose figura 2.2). Costo

I

I I I

--- - - --- - ~I - ---- -- -- --

,

Tiempo

I

Figura 2.2. Diogroma de un cos to directo.

• Se calcula para las actividades que son susceptibles de reducir tomando en cuenta el incremento que sufrirá su costo. • Se divide el incremento del costo que tendrá cada actividad entre el núm ero de días en que se reducirá; el cociente corresponderá al incremento por día de reducción. • Se seleccionan aqu e llas actividade s quP resulten con menor cociente y serán las primeras en comprimir su duración , d e esta manera el incremento total al valor de la obra corresponderá a la suma menor. • Se verifica que la ruta crítica no ha cambiado su trayectoria al reducir el tiempo de algu!18 de las actividades que la compone!), ya que es común que "salte" a otra rama, esto es, algunas actividades que eran críticas dejan de serIo y otras pasan a tener esta característica. • Si el nuevo tiempo del proceso todavía es excesivo, se hacen nuevas aproximaciones similares a la antes e:\puesta hasta obtener el tiempo de te rminación deseado.

2.5.3.

• Dar preferencia al rec urso más importante y. mediante el aprovec hamiento de las holguras de los conceptos que la co ntienen. desplazar su fecha de iniciación hasta normal izar el empl eo d e ese rec urso; d espu és se hace lo mismo con el s iguiente en importancia, y así sucesivamente. • Verificar el resultado obtenido trazando una curva en un sistema coordenado donde la ordenada rep resentará el recurso, y la abscisa el tiempo que dure la obra; si se logró una adecuada distribución , la c urva será conti nua (¡¡éase figura 2.3).

TIEMPOS y HOLGURAS

• Se calculan las holguras totales y las lib~'es papara ' cada rama, ra cada actividad y. ._ aSI como us tiempos de iniCIO y terrrunaCIOn. • ~e elabora una tabla con toda la información y se anexa el programa en gráfica de Gantt.

2.5.4.

ASIGNACiÓN DE RECURSOS

Es deseable racionalizar y normalizar el uso de los recursos; esto significa buscar su empleo adecuado, oportuno Y homogéneo en cantidad , evitar variaciones abruptas en la demanda de mano de obra o del equipo en lapsos pequeños. En edificación, utilizar de 50 a 100 trabajadores durante dos semanas y en la tercera requerir sólo 60 , es impráctico Y frec uentemente imposible. Para evitar situaciones similares conviene distribuir los rec ursos de manera qu e sus variaciones sean leves entre dos lapsos consecutivos; esto es lo que se denomina la normalización ele los r-ecur-sos y se logra disponiendo de aquellas holguras que permitan, sin afectar la fecha de terminación de la obra, mover el inicio de una actividad hasta que la demanda de la mayoría de los insumas sufra tan pequeñas variaciones que su consumo se apegue a una curva continua. Para llevar a cabo este proceso se recomienda:

2.5.5.

P RESENTACiÓN DE RESULTADOS

Los resultados obtenidos se muestran de ma· ne ra que sea fácil s u co ntrol. Se reco miend a hacer una gráfica de barras, también llamada de Gantt, con las principales actividades, en correspondencia con una tabla que contenga tanto los días calendario como los días efectivos . Para cada actividad se tendrá en paralelo una línea para la duración programada y otra para registrar la real , de acuerdo con la manera como se ejecutó o está ejecutando; se compl eta la información co n el avance actual expresado en porce ntajes.

• Seleccionar los recursos que se desea normalizar. Generalmente los económicos, los de mano de obra y equipo; rara vez son los materiales.

• Se hacen gráficas o tablas para la utilización de los principales rec ursos. • Se hace un diagrama de barras por partidas. • Se elabora la gráfica de avance/tiempo por partidas.

70 l" o -u 60 o '0 50 .n g 40 Q) -u 30 ~

E

o;:'

Z

20 10

+-------~-----------------+----------+-------~--------~ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ~

Semana

Figura 2.3

57

2.5.6.

E JEMPLO

p,lra facilHa r b comprensión de lo expuesto Sp toma como eje mplo b consl rucción del Centro de Ca paci lacir'in Técnica antes presenl
d e Ull menúr lHllllero de actidelncies s.' simplifica el c<Ílculo. En cambio, de las se leccionadas algu nas se SI ibdi\'icl ie l'on para que el pr ograma refleje la realic!Jd: un ejemplo es la cimbra de la losa. " con ella las q ue eSlán supeditadas. Las acti\idades con que se u'abajó a parece n e n la mat riz de acti \'icl ad es a ntecedentes (1'I'(lse tabla 2. 15). De ,Ic ue rdo con la ma tri z de secue ncias se hizo e l d iagrama de flujo, sin asignarle aún los tiempos d e ejec ución Con los rendi mientos considerad os en los anális is de precios unitarios se obt uv.ieron los re ndimientos diarios por c uadrilla, y con base en ellos se d ete r mi nó la d ur ac ió n de cad a activid ad (n'ose tabla Z 113)

Tabla 2.15. Matriz el e acti\i dad es a ntecedentes

,

1101"11:+3 I I~ 115111; 11,1 IS ! 191 ~Ol ~II ~~l~:JL:!~1 ~.5 ~,;I ~,I ~Sl ~91 :¡nI313~1:]:J13~ ! I ¡ I 1 Tr
m.

( ~o ll cept(J

111"1:+1 5

('11 CIIllCnl
1

6

S 9

M O !ltaj~

~Iuru d~

e l f~CL ri cos

)<

ln st ~d ación

f ¡'~

Á

Tabla 2.16. Duración promedi o por actividad Acti'LJ iclorl

Núm.

Unidad

Cantidad

C'¿lnrll';[{o

Núlit

11l/('g¡ncló ll

Nt..'lI cf i-

f \ ¡'OI1("('

Cl/11t

rLW'-I/)

I//lento

1 2 3 4 5 6

m~

287.6

I

il lr.r + 2P.

Excavación ci men to edif.

rn:J m:3

4 ~. 1

:)

Cabo + 5P.

122.1 82:3 223.6

..J,

:)

Cabo + 5P. Cabo + 5P . Coba + 5P.

Excava.

7 8 9

10 11 12

cimen~.

barcia

Relleno en e l edificio Relleno bard u y exte r. Cimentación edificio Cimbra previa comlm

m:1 m:J m-

.,

80.0

~

Cimbra previr\ apo r. Acero de re fu erzo

m-

~O.O

.5

kg

9000

m:3

17.5

m:1

2~.O

19 20 21 22 23 24 25 26 27

28

I I

lote

kg

:)

I

.J

Muro de tabique en barcia

01 2

287. ~

4

Losa de conc re ro (mitad) Cimbra

m2

Fabri cación libreros Colocación libreros

10le

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pza.

4.0

[nstal. elueto e léclr.

10le 10le

i.O

Cableado Calocac. salidas electr . Ramaleo hidr. y sanit. Calocac. muebles sanil.. Instalac ión tinacos Colocaci ón de la lama Jardinería Lim pieza ele la obra Entrega de la obra

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Carp + Ay. Carp + Ay.

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4859.5 162.8

Recubr. muros barda Recubr . plafones Pintura Impermeabilización az. Fabricación cancelería Colocación cancelería

18

.,

Concreto! ?'c =200 k/c" Cimentación barcia Fabricación es tr. acero Montaje ele estro acero Muro de tabiqu e estr.

Acero ele refuerzo Concret.o en losa Curado del conc reto Pisos en edificio Pisos en exteri or Drenaje y registros Recubr. mur os edif.

13 14 15 16 17

29 30 31 32 33 34

Trazo Y nivelación

D/1ll1ci61'

4

6

Ca rp + Ay. r re t + Ay.

2

Cabo

+

SP.

4

Alb Alb Alb Alb Alb

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2

3

G

7 í í

Electr

R

R 8 12

I I I

Con los t iempos de la tabla 2. 16 se calculó el programa. Puesto que la duración de la ruta crítica excedió la requerida, se procediÓ a comp rimir los tiempos (véase tabla 2.17).

12

+ Ay .

Plom + P!am + Plom + .Jurel + .Jarel +

0.50

10

1

Ay.

0.25

Ay.

a

Ay. Ay.

0.50 10

1 1 1 1

Ay.

0.20

1

0.50 lO 0.20

4

2 3 4

4

5

" 7 2

Con los tiempos mínimos obtenid os se procedi ó a realizar el diagrama de flujo para de esta manera obtener la ru ta crítica definitiva (véase figura 2.4).

59

Tabla 2.17 X,iII/

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28 Ramaleo

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22 ColocaCIOfi

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oias calendano aproxllTlados 125 y 1 25 .= '56. 5 meses. ¡ semana

Figura 2.4 Diag rama de flujo del proceso conslrucliva.

61

A continuación Sr' prul·,odill a plalJllrar la t~l h '" CUITPs poncli ente cons id emndo tif'mpos ,- holgur<1S (1"'0-'" tahla :2.18). Se e laboró la grMicD d e (;8nrt por ac- ti ,-idacl ___

seO' marcaron I" s holguras de que cli sp o np cada Ulla (I"I(I.'W fig ura ~.5). Se elaboró la tabla de asignac ión ele rec ursos ( ¡-(;os" tabla :2.19) .

Tabla 2.18. Tabla d e resultados ele la ruta crítica. C[a t'C'

Nú 1Il.

I

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Tcnn innciól/

DUf'aciól/

COJ/('('jl({j

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RI! rn Q(((

Remota

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Trazo y ¡ü\"eiación

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01/06192

2

Exca\'. cim. edil'.

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01/16/92

01109/92

01/09/92

~3

Excav. barcia

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021l8/92

0 1/l51a2

01115/92

L 1)

1 11

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02104/92

011:30/92

01 /30/92

8

O

5

RelJeno e n barda

14

oJt2f1/92

0:3/02/92

02104/92

02/04/92

36

5

6

Cimenr. edif.

1:3

01110/92

01120/92

0 1124/92

OJt24/92

8

8

í

Cimento barda

:3

01/16/92

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I 01/18/92

01 / 18/ 92

36

5

4

Rellello en ed if.

Días efectivos *

Actividad

01. Trozo y nivelación

02. Excav. cim. en edil.

03. Excav. 04. Relleno en edificio

05. Relleno en bordo

06. Cimenl. en edificio

07. Omen!. en

~ los dios efectivos

Progromado Real Programado Real Programado Real

bordo

bordo

I

I

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0(00)0 (lfJO 1 1 1

- - - - - - - - - - - Ener'J - - - - - - - - - - - - - F"'br.... fo - - - - - - - - - - - - - - - - - -~J\0I.:0 - - - - - - - - - - - -

Calendario *

000001 1111111112222222222J3ifJúOI.:O')))11 111111 1122222222220eXXlO(:GOOl11 11111112

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Programado Real

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Programado Real Programado Real Programado Real

-

100%

_

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100%

50 % 100% 100 %

100%

100%

y los dios calenda rio deben leerse en columna,

por pares: 01, 02 .. en el primer coso,

y 05, 06 .. en

Figura 2.5. Programo de eiecuc ión de lo obro por concepla .

62

H o/gl! ro

PI "Ij. ¡".

1

I

I

el segundo.

Tabla 2.19. Distribución ele recursos humanos por concepto. Recursos Clave 1¡Vd 111.

I

Trazo y nivelación

2

Excav. c ; ~pnt. edif.

3

Excav.

4

,." .. "' ,ven el ediL J<ell eno barda y ext. (;;mpnt edificio

5 6

Febrero

E-'lero

4 II 118 25 I

(";,

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I

~\1CLJL~

Abril

9 16

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Isp + Cabo 7

r¡

8

Montaie estr. acero

4 Mont

O

Muro tabiq. en estr.

3Alb + 3ay

I

Muro tabiq. barcia

3Alb + 3ay

2

Losa de

3Car + Fier

'"., barda

Marzo

8 15 122 20 7 14 21 12 8 4 1II l iS 125 12

~ I

3Alb + 3ay

2ay + 8p + C~b 3 4

5 6

Pisos en ecli fi cio Pisos en p,tpr lnr

2Alb + 2ay

Drenaje y

Alb + ay

Re cubr. muro y ediL

3Alb + 3ay

~I

2Alb + 2ay

I

I I I

Cuantificación ele recursos h umanos. Especialidad 1 1

Maestro general

1

1 1

1

1

1

Cabo

3

2 3

2

1

I

1 I

1 1

Carpin tero

4

4

4

3

3

3

3

1

Fierrero

1

I

I

1

1

1

1

Albañil

4

6 3

6

6

2

2 2

3

Ayudante

6

8 5

6

8

4

4

4

3

Peón

18 13 18 10 5

8

8

8 8

Montadores

4

4

63

Se hizo e l cliDgrama rlf' ba lTas por pa rt irl a (,'('"s" fi gura 2.6). Enero

o

' ~Gle

Por/ido

Clove i) i (lO

Tr'~

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11600

58

0300

Eslr. de concr.

10 000

85

0500 0600 0700 03,)0 0900 1000 1100 1200

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1400

3 1 36 1o 07

200000

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limfJiezo Sumos

Morzo

I

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I

I

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197 129 26 10

39 J OO 258GO 5200 3 800 6200 7 200

I

Febrero

IU~

ló~

! 31 181 1015 14

i

4; ' 61 () 23

I

Avance progromodo len porcenlo¡e) 1 i 2 Avonce reollen porcenloje) 46

30'5 208

488 37.5

-

563 52 O

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I

M 6

73.e

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I

~

1

í13

I

857 822

932 903

3

100 99

100

A

Figura 2.6. Progromo de ejecución de lo obro por parlidos .

el a~

Finalmente, se obtuvo la gráfica ele avance/ tiempo (l'énse figura 2.7).

er igl m:

1 1 1 1

100 90 80 1

70 60 50 40 20 10

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1 11 18 25 2 Abril

I

46 9 16 23 30 b

13

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clu

82 :2

208

I

Figura 2.7. Grófico o rlogonal ovonce liempo de lo obro.

64

93.2 85.7 738 646 563 48 .8

1 1

i

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Febrero

(i'wonce ocluol)

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de

Excavaciones y cimentaciones

Objetivo: Diseñar el procedim iento constructivo más conveniente para una cimentación, de acuerdo con el proyecto y con las condiciones del terreno en que se desplantará.

3.1. EXCAVACIONES, APUNTALAMIENTOS Y ADEMES Una cimentación requiere quedar desplantada en terreno firme y protegida contra la acción de agentes externos, lo que implica excavar hasta encontrar un estrato con capacidad de carga igual o mayor a la presión que se desee le trasmita la estructura del edificio , y construida a suficiente profundidad para resguardarla de erosion es y deslizamientos. Lo anterior exige realizar la excavación consecuente con efi ciencia y econorrúa, seleccionando la alte rnativa más adecuada para extraer el mate ri al según sus car acterísticas físicas de dureza, cohesión, abrasión y contenido de humedad, así como de accesibilidad y la profundidad del nivel de aguas freáticas en caso de que se encuentre encima del fondo.

3.1.1.

TRAZO y NIVELACiÓN

Cualq ui er obra de ingeniería civi l se inicia reproduciendo sobre el terreno el trazo dado en el plano de cimentaciones, para lo cual habrá qu e ubicar los plmtos de intersección entre los ejes y la poligonal de apoyo, y entre los propios ejes. En el caso de los niveles se procederá referenciando la co t a cero del plano a un banco externo, y a partir de él los demás niveles.

Para t ransportar el trazo y los niveles indicados se utilizarán los aparatos topográfiCOS tradicionales: el tránsito y el nivel de tripié. Con su auxili o se colocarán clavos en los "trompos" o estacas de madera donde haya cruce de ejes y se referenciarán los niveles. Los ejes se prolongarán fuera del edificio de tal manera que al efectuar la excavación todos estos puntos de intersección puedan ser repu estos con facilidad. Cuando la excavación se haya terminado, se colará sobre la superficie del terreno una plantilla de concreto de baja resistencia, de 6 a 10 cm de espesor, cuyo nivel corresponderá al de desplante de la cimentación. Su finalidad es dar limpieza al fondo de la excavación, evitar que se dañe el suelo por el tránsito excesivo sobre él e impedir la contaminación del concreto de la losa de cimentación; además se aprovechará para marcar sobre ella y de forma definitiva los puntos de intersección entre ejes. Debido a que es necesario excavar o construir encima de los puntos de referencia, los ejes que los cruzan se prolongan fue ra de la zona de trabajo indicando la ubicación de sus extremos mediante marcas sobre elementos externos al área. Así, por medio de hilos y usando esas marcas, se reponen fácilmente los puntos necesarios dejando el aparato topográfi co para verificar su exactitud. Algo similar es posible hacer con los niveles transportando las cotas con un nivel de

65

m anguera y usando el nivel de tripié para comprobarlas. El procedimiento es el sigui ente:

• Sobre los puntos de intersección de los ejes determinados con el tránsito, se coloca una plomada sujeta a los hilos horizontales; éstos se desplazan sobr e la ni veleta hasta qu e estén exactamente sobre el punto deseado . • Se hacen muescas en los puentes marcando los lugares donde quedaron los hi los. Esto permitirá reponer el trazo de los ej es cuantas veces se requiera. • Una vez hecha la reposición del trazo sobre la plantilla y que se haya comprobado, se hincará en cada cruce de ejes un clavo cuya cabeza quedará como referencia fij a ( ¡'éa.se figura 3.2).

Reposición de trazo: • Se construyen marcos de madera como los que se ilustran en la fi gura 3. 1, a los que se denomina "puentes", y al elemento horizontalo travesaño, "niveleta". • Se hacen pasar, sob re los ejes deseados, hilos horizontales llamados en la obra "reventones" y sujetos en sus extremos a las niveletas. Se utiliza un puente en cada extremo de los ejes.

8m

3m 5m

10 m \

\ 6m

Figura 3.1. Nivelelo.

/

Hilo

/ /

Hilos

/

Figura 3.2

66

Por su dificultad para excavar:

Traslado de un nivel con manguera:

Se utiliza una mangue ra transparente de 1/2 pulgada o próxima a este diámetro. o Se llena directamente d e un recipiente de agua mediante succión para evitar que queden alojadas burbujas de aire. o Se coloca uno de los extremos en la marca del nivel que se desea transferir, para lo cual se s ube o baja el otro extremo de la manguera hasta que el menisco de agua coincida exactamente con la marca. o Se traza una raya horizontal donde lo indique el nivel del agua (v (;[Ise figura 3.3). o

3.1.2.

TERRENOS QUE SE VAN A EXCAVAR

3.1.2.1. Clasificación según sus características físicas Por su constitución:

Rocas: basalto, granito, caliza, arenisca, pizarra. o Suelos gruesos: gravas y arenas . • Suelos finos: limos y arcillas.

La referencia más común para ubicar el grado de dificultad que presenta la extracc ión de un material según su dureza es suponer que será removido con herramienta manual; en función del tipo que requiera para ello será su cIasificat:ión. Lo anteri or es ind epend iente de l p rocedimiento que en realidad se emplee. Material tipo 1. Tierra: material extraíble con pala. o Material tipo II. Tepetate: material extraíble con pico y pala. Con fre cuencia este tipo de material se subdivide en II y II-A, de manera que el primero representa el más blando y el segundo el más duro. o Material tipo JII. Roca: material que sólo cede con cuña y marro (véase tabla 3. 1). o

3.1.2.2. Clasificación por su condición de extracción

o

De acuerdo con el nivel freático: o

Nivel fijo

En seco o en agua.

Nivel transportado

Figura 3.3

67

Abundamientos promedio pal'a diversos materiales:

Tabla 3.1 C[ru;Uico rió ll

DCllsidncl Tipo de

materia!

medin Ctproximnda

Basalto

3.00

Grilnito

2.65

1

11

11-.-\ I

111

i

x x

Arena o grava: 5 a 10 %. Suelo s uperficial: 10 a 20 %. Tierra común: 20 a 45 %. Arcilla: 30 a 60 %. Roca sólida: 50 a 80 %.

Arenisca

cementada Caliza dura

x x

2.60 2.70

X

Grava y

arena seC;l

l.'5

Gnwa y Drena con arcilla Arcilla ligero

2.00 1.65

y

X

I

X

I I

De ac uerdo con la estabilidad de sus paredes: • Ademado o sin ademar. • A plomo o con taludes. De acue rdo con su ubicación: • En cepa, en socavón o en banco.

3.1.3.

P ROCEDIMIENTOS DE EXCAVACiÓN PARA CIMENTACIONES

Una cimentación req ui e re, por lo generaL desalojar el material superficial existente hasta llegar al estrato recomendado para s u desplante. En caso ele que el estrato superficial reúna las condic iones necesarias h ab rá, ele cualqui er forma , que protejerla ele la erosión y evitar que ante empujes horizontales pueda tener desplazamientos. Lo anterior conduce en todos los casos a una excavación. con la peculiaridad eJe que se d eberán tener en cuenta simultáneamente las condiciones elel terreno y de la cimentación . Para su ejecución se dan las siguientes recomendaciones:

Por el meclio empleado para extraer el material: a) Cuando el material que se va a extraer sea

• A mano , a máquina o con explosivos.

3.1.2.3. Medición: abundamientos Todo material, al extraerse, modifica su volumen original produciéndose un incremento al que se denomina abundamiento. Abundam ie nto de un material e xtraído de un banco

S'". = [(BIL) - 1) x 100, donde:

s.,. = Abunelamiento

para 1 m3 expresado en

porcentaje. B

= Peso ele 1 m 3 de tie rra inalterada tomada elel banco.

L = Peso de 1 IWJ el e tierra suelta extraíela

del ban co .

68

roca y se pueela usar explosivos, primero se realizará la totalidad de la excavación, y al terminar se iniciará la cimentación. Si se usan rompedoras después de despejar un área grande, se ini cia la cimentación siempre que ambas activiclaeles no se interfieran. b) Cuanelo el material es arenoarcilloso. e incluso con boleo empacado, se presenta estable y está seco, se pueele iniciar la construcción ele la cimentación en cuanto se tenga espacio suficiente. ya que igual que en el caso anterior su extracción no ela motivo ele interferencia. En este caso conviene, si se temen algLU10s eleslizamientos ele las paredes ele la excavación, elejar un pequeño talud o un ademe que impiela desprendimientos de ellas. Como complemento se diseI'iará lUl elrenaje tanto en el fondo como en la orilla de la excavación para concentrar y extrae r el agua pluvial. e) Cuando el material por excavar tiene un ángulo de reposo pequeño, sea indistintamente por ser granular y seco o arcilloarenoso y satura-

do, se tendrán que ademar y aplU1talar las paredes, de tal manera que permitan al ir co nstruyendo la cimentación sustituir los apoyos originales de los p untales por otros ubicados en la propia estructura. El ademe perimet ral puede ser un muro de concreto colado en sitio o una tablaestaca prefabricada e hincada, otra alternativa es colocar un ademe de madera o metal conforme se vaya profundizando en la excavación. d) En material arcilloso, más que hincar conviene o bajar por peso propio la tablaestaca o colarlo en el sitio. Si es colado puede ser por el sistema de muro Milán, para lo cual se hace una cepa con mayor profundidad qu e la que va a tener el fondo de la excavac ión, sustituyendo paulatinamente el material extraído con lodos bentorúticos qu e estabililizarán sus paredes, se baja el armado en forma de una parrilla de acero de refuerzo y se reemplaza el lodo por concreto; el inconveniente de este sistema es el mal acabado que queda en las paredes del muro, obligando frecu entemente a colar otro adosado a él. Un sistema que resuelve este inconveniente es a base de tablaestacas prefabricadas, a las cuales se les puede dar el acabado que se desee: el proceso es similar en cuanto que se hace la cepa y se estabiliza con lodo bentotútico, p ero a éste se le añade 3 o 4 % de cem ento para darle resistencia y volverlo impermeable ; posteriormente se baja el elemento p refabricado uniéndose entre sí por medio de bandas especiales de neopreno que fungen corno juntas. e) En material granular conviene utilizar las tablaestacas hincadas o fabricar una pantalla de concreto pobre mediante inyecciones de lechada de cemen to. f) El uso del ademe que se coloca conforme se baja la excavac ión es recomendable cuando la profundidad es reducida, en cuyo caso se recomienda proceder rápidamente para evitar los efectos del intemperismo. g) Cuando el nivel de agua fre ática está encima del fon do de la futura excavación será necesario primero abatirlo, reduciendo con ello presiones y perl1Útiendo trabajar en seco. En este caso se construirán líneas d e p ozos de abatil1Úento con una profundidad de 2 a 3 m debajo del fond o de la excavación, haciéndolo por cualquiera d e los sistemas que posteriormente se expondrán.

3.1.3.1. Cálculo de rendimientos La deterl1Únación del rendimiento d e un equipo se basa fundame ntalmente en las estadísticas que el constructor ha obtenido de experiencias anteriores, en las que proporciona el fabricante de equipos y en las que publican las asociaciones d e usuarios. Apoyándose en ellas el co nstru ctor verificará s us p ropios cálculos para la obra en estudio: p .e = ( 60 l1Ún / Te)

X

C,. X Fe'

donde: p .e = Producción por hora efectiva. Te = Tiempo de duración del ciclo en minutos.

C,.

=

Fe =

Capacidad de l cuc h a r ón o elem en t o equivalente en m3 . Factor de eficiencia.

3.1.3.2. Equipo necesario Tractor. E s r ecom e ndable en su perficies amplias y terrenos duros. Debe utilizarse junto con equipos de carga, frecuentemente con un cargador frontal. Draga con cucharón de almeja. Conveniente en excavacio nes muy profundas o c uando el andamiaje, pozos de abatimiento y pilotes ya hin cados exij an la extrac c ión cuida do sa del material. Retroexcavadora. Equipo muy versátil, por lo que es el más utilizado. Una máq uina con capacidad mediana tiene un brazo con alcance vertical u horizontal de 7 a 8 m.

3.1.4.

CONTROL DE AGUAS FREÁTICAS

3.1.4.1. Zanjas colectoras (drenes y cárcamos) • Este procedimiento es adec uado c uand o el fondo de la excavación está encima o es ligeramente inferior al nivel freático. • Pa ra su funcionami e nto, co nforme s e pr o fundiza la excavación se van haciendo zanjas o

69

NAF. original . _ _ .""'5J!I"é

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NAF. abolido

ExcavociÓl I

superficie:

Exco vr,] ':: ¡ ~ !'¡

Figura 3.4

drenes con pendientes que permitirán condu ci r el agua hasta un cárcamo. • En e l cárcamo se coloca un filtro de grava y dentro de él la "pichancha" ele la bomba, así se reducirá la succión de lodos (¡ 'éase figura 3.4).

3. 1.4.2. Pozos de bombeo .cortos Este procedimiento es conveniente cuando el fondo de la excavación no queda ·a más de 3 o 4 m ab:1jo del nivel freático y la profLmdidad del pozo no es mayor de 5 m. La sepa ración entre pozos conviene que sea e ntre 4 y 6 m. En caso necesario , estos pozos pueden hacerse manualmente, ademanel o sus paredes; en este caso sus dimensiones permiten usar c ualquie r tipo de bomba, se recomienda <¡lle sea ele succión ele lodos o por lo menos con motor eléct.rico para evitar la concentración de rtlonóxielo ele carbono en el fonelo.

70

profur ,le

3.1.4.3. Pozos de bom beo profundos • Procedimiento LltU hasta 20 o 30 nL • Similar en operación al procedimieme anterior pero perforados a mayor profLmclid:td. Se usan para el abatimiento elel agua bombas generalmente ele tipo turbina o tubos venturi. • Para abatir el nivel freiitico, si es necesario se combinan con pozos de bombeo a menor profWlcliclael e incluso con cárcamos y drenes. • Para evitar interferencias con el equipo es recomendable perforarlos fuera de la zona de e:-': C
~ivel de "iso acluo I

Nivel de

Tubo de PVC

11 V

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excavación

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Detalle 1

000

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Tubo de PVC

Fondo máxima de perforación

Tubería de descargo

inyección

Tubería de PVC perforado

Grava limpio -r~--

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Tubería de

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Tapón de PVC

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Figura 3.5

Inyección Descarga

.J,

l'

Descarga

Tubo de PVC Tubería de _.-~---A rT=:ij==+==:'" Tubería de ,t inyección Bomba de eyector j----ff-$~

Coladero

Figura 3.6

71

3.1.4.4. Electroósmosis

3.1.5.

• Este sistema permite el abatimiento rápido del ¡uvel freático. En contraparte. su mayor inconveniente está precisamente en su eficiencia, ya qu e al propiciar una extracción excesiva genera grandes asentanuentos en las zonas aleda-

o) Los aelemes o ataguías son muros o tapiales

ll.as.

• Para su fW1cionanliento se aplica lma corriente eléctrica de bajo voltaje al suelo a fin de cargar positivamente las moléculas de agua y así ser atraídas por un polo negativo. • Para generar el flujo eléctrico, se introduce una varilla en el suelo y se le aplica carga eléctrica positiva (+) creando un ánodo. • A la canlisa del pozo se le aplica carga negativa ( - ) convirtiéndolo en cátodo. • Las moléculas de agua, al quedar cargadas positivamente incrementarán la velocidad del flujo normal producido por la s uc ción de la bomba con e l que proporciona la atracción eléctrica hacia el cátodo, permitiendo así su rápida extracción y un abatimiento acelerado del nivel freáti co. • E ste procedimiento es muy efectivo, pero su abuso genera un abatinliento excesivo del nivel de aguas freáticas y una consecuente consolidación de los estratos superficiales con asentamientos en las constru cciones circundantes (véase figura 3. 7).

ApUNTALAMIENTOS

y ADEMES

d estinados a garantizar la estabilidad de las exca\-aciones. e\-itando el derrumbe de sus paredes y frecuentement.e impidiend o además el paso del agua para que e l trabajo se realice en seco. IJ) Las ataglúas pueden ser provisionales o definitivas, según se retiren una vez cumplido su objetivo o pasen a formar parte cle la estructura, si es que para ello fueron diseúadas. e) Mientras trabajen como elemento aislado se conside ra su función provisional, por lo que los factores de segu ridad se darán entre 1.25 y 1.50. Su elisei'lo debe proporcionar amplia segu ridad contra volteo y deslizamiento. el) Para que los ademes puedan cumplir su cometido es necesario que estén troquelados contra el terreno o contra alguna parte ele la estructura que les proporcione un apoyo lo suficientemente firme como para evitar cualquier falla. Este troquelamiento se lleva a cabo en la mayoría de los casos mecliame puntales que resistirán los esfuerzos producidos por el empuje del terreno sobre el aeleme, formando lo que se denomina "apuntalamiento". e) Si la excavación es cle poca anchura puede

irse colocanclo el ademe durante su ejecu-

+ NAF. original

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, Curva de flu jo abolido

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Flujo de agua L...

Figura 3.7

72

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n

ción, para ello se adosan tablones a las paredes Y se troquelan contra lo s de enfr ente hasta alcanzar la rigidez necesaria. En excavaciones de gran anchura el ademe se sostiene apul1talándolo contra el piso. En g randes excavaciones el sis tem a más usado son las tablaestacas, de las que se dijo pueden ser hincadas a golpes o bajadas en una cepa y ser de construcción metálica, de concreto o de madera. Pueden además sostener se entre sí por muescas ma chihembradas o guiadas usando postes de sección "H" colocados en su sitio como si fueran pilotes , t ambién cuando no hay problemas de agua pueden usarse pilo tes como ademes, hincando una hilera de ellos que resistirán clirectamente el empuje o con auxilio de troqueles.

3.1.5.1. Empujes de tierra a) Antes de recurrir a los ademes es conveniente

cuña triangular, en cuya base la presión está dada por el peso del terreno multiplicado por una constante "de empuje activo" que está en fun ción de las características del suelo, fundam entalment e de su ángu lo de fri cc ión intemo (véase figura 3.8). El valor de la presión es: P=Ka wh,

y el área del triángulo qu e dará la equivalencia de la presión efectiva:

n

aplicado a una tercera parte de la base hacia arriba. Corno de alguna manera el material se "adhiere o cuelga" al ademe , n o ejerce sobre él totalmente la presión cons id erada, convirténdose ésta de triangular en trapezoidal al afectar la expresión matemática del empuje con un factor del 80 % :

ver si un procedimiento de excavación ejecutado rápidamente en el que se rellene en poco tiempo el socavón después de alojar en él a la estructura, puede permitir un ahorro. Las profunclidades aproximadas en que las paredes de una excavación son estables por un corto periodo son: • Material muy blando: 1.50 m. • Material blando: 2.50 m. • Material mecliano: 4.00 m. b) Al pasar de las anteriores profundidades es

necesario calcular el empuje de tierra qu e actúa sobre los costados y el fondo del socavón, generando dos estados límite en la excavación: el de falla y el de servicio. c) Se consideran como estados de falla cuando h ay colapso de los taludes , hundimiento acentuado d e las cimentaciones colindantes o elevación del fondo de la excavación. d) Se co nsideran corno estados de senJ'icio los movimientos verticales y horizontales de magnitud limitada y generados como co nsecuencia de la descarga del terreno al excavar. e) El empuje que eje rcerá el material lateral sobre el ademe se calcula corno si fuera una

P = 0.8 Ka wh2/2

T

Od h

1/

-1 0 .6

/

1 1/3

h

1

h

~

./

Figura 3.8

Su valor corresponde al del área del trapecio dibujado. En otros materiales como arcilla o arena su CUlla de empuje es diferente, corno pued e ve rs e en los dibujos d e la figura 3.9. Por fa cilidad en todos los casos, aunque no coinc ida con él , conviene conservar el punto de aplicación del empuje activo a un tercio de

73

la altur:l

Tabla a.::

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La tabla :3.2 faci lita emplea r la fórmula dada en ella se considera que la superficie (lel ,ldeme es ve rtical y que no existe sob recarga pn e l tnreno que se va a detener. Las can¡¡darle, '~:pues La s no son exactas pero están los !'; ngo~ esperados. " Llr¡¡ el C
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---l> H

---l> H

bl Empuje en a renas

al Empuje en arcillas

Figura 3.9

74

deberán observarse duran te la excavación se dan las siguientes: • Que la tablaestaca, mu ro Mil án o la cimentació n colindante tengan un desplante abajo del nivel de la excavación. • Al abat ir el nivel freático del subsuelo, reciclar parte del agua extraída, haciéndolo por medio de su inyección en pozos de absorción. Es to ayudará a disminui r consolidaciones y subpresiones. • Al excavar no descargar simultáneamente todo el terreno, hace rlo por zonas (¡'éase figura 3. 10).

Se llama eime /llación al co njunto formad o por la subestru ctura, incluyendo en ella los pilotes o las pilas cuand o los hubiere y el s uelo en que se desplanta. Por costumbre se aplica el término cimentación sólo a la subestructura. Se denomina incremento de carga a la diferencia tenida en ia presión que se ejerce en un suelo después de añadirle el peso del edificio y restarle el del material extraído. Conocemos como capacidad ele carga a la presión que ejerCida sobre el suelo prod uce en él cualquier tipo de falla por mínima que sea.

3.2.2.

SU ELO SOPORTANTE

Es aquel que directamente recibe las cargas que le trasmite el edificio a través de su subestructura. Para que las cargas se trasm itan adecuadamente y evitar hundimientos diferenciales, es indispensable eliminar cualquier relleno o capa vegetal que impida desplantar directamente en el estrato resistente. Cuando la capa resistente no se encuentre a profun didades razonables de utilización, por costo o procedimiento constructivo, se alcanzará mediai1 te pilas o pilotes d e punta y si aún no se lograra, se mejorará o se utilizarán pilotes de fricción. Figura 3.10. Falla de fanda.

3.2. CIMENTACIONES: GENERALI DADES 3.2. 1.

DEFINICIONES

Las partes que conforman la estructura de un edilicio son: • Subestructura . • Superestructura. La subestructt¿Ta t iene por objeto recibir las cargas vivas, muertas y accidentales que bajan a ella a través de la estructura y trasmitirlas al suelo soportante. La super·estrnctn-ra es la parte de la estruc tura que ligada a la subestructura tiene por objetivo principal propo rcionar es pacios aprovechables para el fin asignado al ed ifici o.

3.2.2.1. Estudios previos del suelo Un buen estudio geotécn.ico para determinar las propiedades del suelo en que se desplantará la subestructura debe contener una recopilación de la información previa existente, una verificación visual de la zona aledaüa e integrar los estudios de campo y las pruebas de laboratorio que permitan un adecuado diseño de la cimentación. El procedimiento es el siguiente: a) Se hará un reconocimiento ocular del sitio

y una investigación de la información existente, mediante: • La obtención de las cartas geológicas del INEGI.

• Un recorrido del lugar buscando la existencia de: fallas geológicas p róx imas , cañadas o co rtes cercanos, re llenos probables y minas o cavernas.

75

Contenid o ele hU ln¡>ck,d . Limite ele líquid". o Límite plásl'ico. o Índice ele plasticidad. o Rela ción de \'a cíos. o Grado ele s,lt urJ<:ión. o Peso \'olumétrico húmedo. o Peso volumétrico seco. • Densielad de sólielos. o Resistencia a la compresión. o Cohesión. o Resistencia al co rte. o Porcentaje ele fUlOS, o Porcentaj es de arena y gra\'a. o A.ngulo el e fricción interna.

P"r;J. e l eSllldic\ I'rplill lill;lr del s Uc'lo se seguil'" 1" sig ui f' nte secue ll ci;l:

o o

a ciplo ~iJierto o perforacionps co n equ ipo. El RC'DF' I'ecomiencla un sondeo por cada SO m de perÚlletro en zonas dp transición y de loma s " uno por cada 1:20 m en lo zona del lago. Con los datos de los sondeos se determinará el perfil estra tigráfico del suelo. Por eco nomía pueden usarse bal'l'enos o penetración estándar que propo rcio nar<Ín muestras alteracbs. Conviene profLUldizar el sondeo hasta que la i11fluencb de 1<1 carga sea despreciable. De I'equerirse se busC'a rc't con métodos geofísicos la ex istencia de i rrE'gL~a riclades dentro de la masa de suelo. por ejemplo cavernas. Se determinará el nivel freático. Si fues e necesa rio se obtend rán mu es tras inalteradas péll'a est udios de lab ol'ato ri o (¡¡¡Jnsé' tabb :3.:3).

ti) Se haréín sondeos

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Pruebas de campo

P o r se r li mitada s en s us alcance s se usan como complemento ele los resultados de laborato rio o para pequeiias ob ras:

Pru ebas de laboratorio

o

Su obj eti\'o es jJredec ir el posible comportamiento del s uelo, mediante la elete r minación el e:

o

Veleta. Proporciona la resistencia al cortante en suelos blandos. Placa. En condiciones limitadas proporciona la capacidad de carga elel suelo.

Tabla 3,3 '/'11'" ,J,

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76

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3.2. 2.2. El su bsuelo de la ciudad de México Gran parte de la ciudad de México está ubicada sobre el lecho de un lago que hubo en el valle del mismo nombre. Su cuenca p e rmaneció durante milenios sin comunicación hidráulica con las vecinas debido al contorno cerrado por volcanes, montañas y cerros que impid ieron hubiera un río que permitiera a sus aguas fluir fuera de él. Fue hasta el siglo XVIII que se abrió artificialmente la primera salida mediante un corte o tajo en uno de sus puertos. Posteriomente se han construido dos tCmeles , con lo cual quedó comunicada hacia el exterior. La anterior situación generó que todo el material fino acarread o se acum ulara en el fondo del lago en capas a las que p eriódicamente se le intercalaban otras de arenas y piedras purrúticas pro ducto de las expulsiones de diversos volcanes ,

fundamentalment e del Xitle. P or último los habitant es de la zona hicieron relleno s ~ara transitar o construir sobre el antiguo lago, todo lo cual generó una estratigrafía muy peculiar como pu ede verse en los perfiles de las tres zonas que la caracterizan: • La zona alta o de lomerío. • La zona de transición. • La zona lacustre. En la zona de lomerío predominan las morrenas y los suelos rojos y amarillos característicos de los

periodos de glaciación, con capas intermedias de arenas azules y purníticas producto de erupciones volcánicas. En la zona de transición , denominada así cuando la profundidad del suelo del lomerío no está a más de 20 m, predominan las tobas los limos y las arenas arcillosas, generalmente ~ro­ dueto de acarreos (véose figura 3. 11).

Suelos recientes

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Iv'Iorrenos

lo ''!\arqueso

111

Iv'Iorrenos

lo

11

fv\orqueso

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ArCIlla limoso

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Iv'Iorrenos lo tv\orquesa I

limos y arenas orcillo$Os

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I Suelos rojos-.omoril1os

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Acuífero (monlo colgadoj

Arenos 0 ::uI85, erupCión hoce

170 000

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Tobo I (duro)

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Tobo IIlblooooJ Pome::

Tobo llllblanda)

Tooo N (duro)

Flujo de piradósticos de lo eru¡xión cuquito o) Estoligrafio tipico en lo zona de lomos

b) Eslohgrofio ¡ipico en

Figura 3.11

lo

zona de ironsición

Por último. la zona lacustre. donde el1 su ll1ayol"Ia son arcillas con alto contenido de agua y len('Ó's intermed ios de a renas co mpactas. Ti enen como ca racte rística que los estratos de arc illa amplifican en forma impo rtante las ondas sísmicas especialmente para su periodo natural, el qu e varía entre 1 y 4 segundos dependiendo fu ndamentalmente de su espesor (l'éC/se figura 3. 12).

I

24

45 m

3.2.2.3. Cimentaciones usuales en ia ciudad de México La arcilla satu rada de la zona lacust re 17~ un material del cual vulgarmente se dice es "jahonaso" por sus características plásticas. Lo anterior ha origi nado que el RCD F especifiqu e requis itos más seve ro s e n esta zona mediante la

SU'210~ h0miCos del hokx:eno

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Ubicación de ecMicociÓll

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Arci llo

Zono 11

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Zona 111

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Do:!slo'les de glaciares de IIIInOl5 superior

ErupCIón de arenos azules deslo"m de IUln00S Inle-

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del logo I

Figura 3.12

78

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sente ejemplo

!>e

lOmo

lo ::ono 111

aplicación de coeficientes sísmicos según el tipo de estructura y el del suelo en que se asienta, provocando edificio s altamente reforzados en la zona JII o lacustre que en las otras zonas. La selección de una cimentación, como se sabe, está en fWlción de las cargas que se van a trasmitir Y de la capacidad de carga del suelo para soportarlas. En la ciudad de México, como consecuencia de estos facto res, las cimentaciones más usadas en las zonas II y 111, que son las de transición Y del lago, con poca capacidad de carga y alta compresibilidad, predominan las zapatas corridas y las losas de cimentación para los edificios de 2 o 3 niveles, cajones de cimentación para los de 4 a 6 o 7 niveles y Wla combinación de cajón Y pilotes para edificios más altos . Si los pilotes son d e pLmta y el edificio es de poco peso, frecuentemente se apoyan en un estrato resistente formado por una lente de arena de 2 a 3 m de espesor Y que está aproximadamente a 25 o 30 m de profLmdidad. Cuando requieren mayor resistencia se van a otro estrato que se ubica entre los 40 y 45 m y tiene un espesor de 5 a 6 m. Si se usan pilotes de fric ción, evitan que la punta de éstos llegue a apoyarse en estratos resistentes, porque como consecuencia del hundimiento que persiste en la ciudad, los edificios que no toman adecuadamente esta precaución emergen con el tiempo, generando en sus pilotes efectos nocivos al "colgarse" de ellos las arcillas, produciendo Wl efecto de fricción negativa.

3.2.2.4. Mejoramiento de suelos En general, como ya se dijo, es conveniente desplantar la cimen tación en un estrato resistente, sin embargo hay ocasiones en que el poco peso de la estructura o el alto costo de hacerlo a grand es profundidades invitan a tratar de mejorar el suelo; si ése es el caso, antes de construir encima hay que hacer pruebas severas para garantizar que se logró dar las características re queridas. Se dan las siguientes recomendaciones:

que consiste en introduci r grand es piedras dentro de la masa de concreto. Debe ver ificarse que no haya cavernas; en caso contrario, hacer inyecciones de conc reto y si fuese posible tener acceso a ellas dar preferencia al uso de concreto ciclópeo. Suelos arenosos

Confinarlos con tablaestacas, con muros Milán y con menos efectividad con pilotes, y después: • Compactarl os mediante vibrocompactación, agua, o. • Inyectarles lechadas de cemento. Suelos arcillosos

• Confinarlos si es necesario. • Consol idarlos me d iante pozos de a rena y drenes. • Reducir su compresibilidad y aumentar su capacidad de carga hincando pilotes de fricción. Suelos con guijarros sueltos

Verificar que los guijarros, independientemente de la roca que les dio origen, tengan una resistencia superior a la capacidad de carga deseada, después inyectar entre ellos mortero cementoarena hasta que queden bien empacados.

3.2.2.5. Cimentaciones convenientes según el tipo de suelo Las siguientes indicaciones pretenden orientar sobre el tipo de cimentación recomendable para cada terreno, pero su selección se hará en cada caso conforme a las características del suelo, el nivel freático y la magnitud de las cargas. En suelos rocosos, usar: • Zapatas aisladas. En suelos arenosos, usar:

Suelos rocosos

• Losas de cimentación. Si su superficie presenta grandes irregularidades, es conveniente rellenarlas con macizos de concreto , preferentemente de tipo ciclópeo, en

En suelos arcillosos, usar: • Zapatas corridas.

79

• Losas ele cime ntación. • Cajones de cimentación. • Pilotes ele fricción (si el suelo no tiene suficiente capacielad de carga y se desea hacerlo trabajar). En suelos con guijarros sueltos. Debido a qu e puede haber algún desplazamiento entre piedras y provocar un hundimiento dife rencial, usar:

ra les se producirán concentraciones máximas en las esqLLinas y núnima s al cenlro. Consideraciones adicionales

Se recomienda \-e rificar los esfuerzos producid os por: • • • •

Movimientos verticales del suelo. Flotación. Falla local del terreno. Descarga ele presión por excavación en alguna de las colindancias. • Consolidación regional del suelo. • Empujes laterales de rellenos mal com pactados. • Como producto de sí misma al modificar las situaciones preexistentes.

• Zapatas corridas. • Losas ele cimentación.

3.2.3.

LA SUBESTRUCTURA

3.2.3.1. Estudios preliminares El proceso pa ra su disei10 y construcción consiste en: • Determinar la magnitud y distribución de las cargas que se van a trasmitir. • Recopilar los estudios del suelo. • Buscar las soluciones viables en función de ambos informes. • Comparar técnica, económica y constructivamente las alternativas propuestas. • Seleccionar la alternativa más conveniente.

3.2.4.

CLASIFICACiÓN DE LAS

CIMENTACIONES

De acuerdo con su nivel el e desplante: • Superficiales. • Proflmdas. Según su distribución superficial:

3.2.3.2. Consi deraciones para el diseño y construcción de la cimentación

• Continuas. • Aisladas. Según su proceso de construcción:

Consideraciones básicas

• El área de contacto entre superestructura y suelo es continua. • La carga está uniformemente repartida en toda el área. • Cimentación y suelo son flexibles. • Debido a la flexibilidad que se le supone a la subestr uctura , se consielera que el suelo recibe las mismas cargas en intensidad y d istribución que ésta le trasmite. • En suelos arcillosos, y como consecuencia ele la distribución de las áreas tributarias en el edificio, se tiene en un estado estático de fuerzas, que cargas vivas y muertas proelucen concentraciones máximas al centro de la estructura y mínimas en las esqu inas. En un estado dinámico, ante solicitaciones horizon-

80

• Construidas in • Prefabricadas. • Mixtas.

SÜ'll.

Cuadro sinóptico del tipo de cimentaciones (l'éanse figuras :3. 13 y 3. 14). Superficil:llcs

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Za patas <-'lisiadas Zapoté.1S co rrirlas

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C¡-ljOneS el e cime ntacióll

Losas ele cimentación

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Imermecllas

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a islada y/a corrida

En mura interior

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Plantilla

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Figura 3 .13. C imentaciones superficiales .

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y Qp = Cargas admisibles a) Pilote de fricción

Qpf

b) Pilote de punta

Figura 3.1 4 . Cimentaciones profundas.

81

3.2.5.

Para cimentaciones profundas:

M OVI MIE NTOS PROBABLES EN EL

EDIFICIO Y SUS COLlNDANCIAS

En un edifi cio constru ido sob re un suelo de tipo arcilloso y con alto contenido de humedad. como el lacustre de la ciudad de Méx ico , difí: cilrnente se evita ten er algún movimiento en su cimentación . Estos asentamientos pueden ser debidos a la p oca capacidad de carga del suelo o a que existe insuficiencia en la dimensión de la superficie de contacto entre éste y su cimentación. También se da justo el efecto contrario o sea de emersión debido a que s u cimentación 'es profunda y está apoyada en un estrato res istente y sin movimiento , y que entre éste y la superficie de l te rreno existe W1a capa d e arcilla compresible que sufre un proceso d e consolidación. Ambos casos están representados en las siguientes figuras (véanse figuras 3.15 a, by c). Para cimentaciones sup erficiales serán: • En arcillas: máximas al centro de la estructura y núnimas en los extremos, ya que hay desplazamiento elel material hacia las orillas , se genera un efecto que reproduce la forma ele lU1 plato boca arriba. o En arenas y gravas: mayores en los extremos y menores en el centro como consecuencia ele que ahí alffi1enta su rigidez por efectos de confinamiento del material. La cimentación se puede comparar con el mismo plato pero ahora boca abajo.

• Si el cimiento está desplantado en un estrato profundo y resistente capaz de sop ortar sob radamente al edificio: éste se moverá de ac uerdo con él. Así, suponi end o el estrato profundo fij o y las capas superficiales a él en movimiento, el edificio permanecerá estático respecto a su desplante , pero relacionado a la superficie del terreno s ufrirá una elevación o un asentamiento, según se t rate. • Si el cimiento es de tipo fri cción y está disefiado para evitar movimi entos diferenciales con la masa que lo conti ene , para que se muevan uniformemente edificio y superficie deberá haber además un "colchón" d e suel~ qu e evite que la punta d el pilote toque el estrato resistente. Los movimientos máximos tolerables no deben exceder de: a) Asentamiento e n e difi cios con cons tru c-

ciones colindantes: 15 cm. b) Asentamientos en edificios aislados: 30 cm e) Emersión máxima en edificios piloteados: 30 cm: se autoriza sólo si se consideraron los efecto~ que producirá. d) Inclinación media aceptada en por ciento: = 100/(100 + 3h) , donde h = altura del edificio en metros. e) Deformaciones dife renciales en la propia estructura y sus vecinas:

Pilotes de punto

Copo duro

01 H undim iento diferenciol

b) Hundimiento uniforme

Figura 3.15

82

el Emersión

• MarcOs de acero: Asentam ientos dife renciales/claro = 0.006. • Marcos de concreto: Asentamientos diferenciales/claro = 0.004. • Muros de block/tabique: Asentamientos diferenciales/claro = 0.002. • Con acabado sensible: Asentamientos diferenciales/claro = 0.001. Recomendaciones adicionales: • Vigilar si se presentan movimientos en el nivel freático para consid erar el caso más desfavorable , ya que la capacidad de carga y los asentamientos variarán con el grado de saturación que presenten. • Los mínimos asentamientos que conviene considerar serán entre 2 y 5 cm. • Tener en cuenta que el cálculo de asentamientos en arenas y gravas es impreciso. • El asentamiento esperado en arena seca será aproximadamente el doble del que tendría estando sumergida.

3.2.5.1. Efectos en colindancias Las elevaciones y asentamientos que sufren los edificios, principalmente cuando no son unifor mes , ge ne ran esfuerzo s adicionales en s u estructura y en el de las vecinas cuando a ellas les ll ega a afectar el mov imiento; además, fre cuenteme n te hun d im ientos dife r enciales como éstos no están previstos y ocasionan falla s lo.cales que se manifiestan en forma de grietas en las superficies verticales y pandeos en las horizontales . Cuando una situación así se presenta, es indispensable tomar providencias reforzando las est r ucturas y elimin ando mediante recimentaciones las causas que originaron el problema. Antes de iniciar la excavación, conviene revisar con cuidado los edificios a le d años para constatar que no presentan ninguna falla que después pueda ser imputable a la nueva construcción y también p rever que no se vaya a provocar una nueva o acrecentar la que existie re. En cualq ui er caso el contratista tomará todas las precauciones de l caso pa ra garantizar la segurid ad total d e s u edificio y el de los veci-

nos. El conjunto de acciones que se recomiendan son: • Verificar ocularmente el estado en que se encuentran los inmu ebles próximos para detectar posibles fa ll as existentes o lo s lugares donde en el futuro se pueden producir. • Llevar un registro periódico de nivelaciones apoyadas en bancos ubicados dentro y fu era del terreno, y en el que se referencien los edificios colindantes y algunos otros que se considere puedan ser afe ctados por la obra. • Adosar testigos de yeso sobre las grietas de las estructuras existentes, usando para ello pequeños paralelepípedos de aproximadamente 1 cm de espesor y 10 x 10 cm en sus lados, y marcando su fecha de colocación. Con ellos se podrá detectar cualquier movimiento y hacer su seguimiento. • Suministrar la protección debida a las colindancias para evitar que sufran algún daño o incrementen el existente. • Las principales defensas contra fallas en ellas son el apuntalamiento y a veces la recimentación y la restructuración. Como una protección adicional hacia la nueva obra contra posibles demandas injustas, el constructor hará que autoridades competentes constaten deficiencias generadas a n teriormente. Para ello con antelación al inicio de la obra conseguirá el siguiente respaldo: • Fotografías de los desperfectos que manifiestan los inmuebles. • Dictamen de lU1 director de obra. • Certificación notarial de ambos documentos.

3.3. CIMENTACIONES SUPERFICIALES 3.3.1.

CLASIFICACiÓN DE LAS

(véase "Estados límite de falla", pág. 91)

CIMENTACIONES POR PESO

Cimentaciones superfi ciales para constru cciones ligeras:

83

(1) Peso unitario medio de la estr uctura:

/1 ' ~

5

3.3.2 .1. Zapatas aisladas

t/m~ .

b) Perímetro máx imo de la construcc ión:

Es una ampliación de la base de una colunma. La esc uadría ele la zapata generalm ente es sinlilar a la de la colLUnna, sobre todo c uando ésta es cuad rada o rectangular.

• En zonas I y 11: P ~ 80 m. • En zona IJI: P ~ 120 m. e) Profundidad de desplante: OJ ~ 2.5 rn. d) Incremento neto de presión sob re el suelo, menor que: • En zona 1: 8 tlm 2 . • En zona 11 : 5 tlm 2 en zapatas y 2 tlm 2 en losas. • En zona III: 4 tlm2 en zapatas y 1.5 tlm 2 en losas. Cimentaciones s uperficiales para construcc iones pesadas: a) Peso unitario medio de la estructura:

10 ~

5

tlrn.2 . b) Perímetro máximo de la construcción:

Es recomendable su uso c uando: • La rece pción d e cargas d e la estru ct ura es concentrada. • El s uelo tiene una alta capacidad de carga y con sólo ampliar el área de la coluITma, él la acepta sin fallar. • No se esperan hundimientos diferenciales. • Se liguen las zapatas mediante contratrabes . Suposiciones y recomendaciones: • Para mantener asentamientos pequeños, es forzoso que las zapatas trasmitan presiones iguales o menores que la capacidad de carga del s uelo (¡'éase fig ura 3. 16).

• En zonas j y 11: P ~ 80 rn. • En zona 1lI: P ~ 120 m.

,

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e) Profundidad de d esplante: DJ > 2.50 m. Nota. En las construcciones ligeras se pueden tomar como buenas las capacidades de carga del RCDF; en las pesadas se obtendrán para cada terreno.

3.3.2.

C LASIFICACiÓ N DE LAS

CIMENTACIONES POR DISEÑO

% / .' // '

En estas cimentaciones, la trasmisión de cargas del edificio al suelo es a través de la presión que ejerce la subestructura sobre él y corresponde :l la suma de las cargas muertas, vivas y accide ntales , la cual d eberá se r menor que la cap ac idad ele carga del terreno. Se conside ran como tales: • Las zapatas aisladas y corridas. • Las losas ele cimentación. • Los cajones de cimentación poco profundos.

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Figura 3.16

• Es incorrecta la suposición de que a presiones igual es se p roducirán ase ntami e n tos iguales. Para una misma intens id ad de carga las zapatas grandes se asientan más que las

pequeñas Y las c uadrad as más que las rectangulares. • por simplicidad puede consid e rarse que la linea d e trasmisión del es fuerzo actúa formando un ángulo de 30° con la vertical. De acuerdo con lo anterior, si se aplica al suelo una fue rza P, la presión resultante sobre el área de aplicación será: p = PIA y, de acuerdo con lo expresado, a una profundidad cualquiera se tendrá: A ' = A + 2 x (a+b) x z tan 30°; donde a y b son los lados de la zapata. La nueva presión será: p'= PIA'. • Si las zapatas están p róximas entre sí habrá traslapes en sus conos de presión. Una suposición conveniente es tomar la suma de las cargas actuantes sobre el estrato deseado: L PIA'r (véase figura 3.17).

Al diseñar y construir, especial cuidado merecen:

• La falla de penetración entre columna y zapata. • La falla por cortante en el suelo debido a la penetración de la zapata en él. • La falla a flexión en la zapata. • La falla por adherencia del acero (véase figura 3.18). Los materiales usados en las zapatas son: • Concreto armado. El más común de todos. • Concreto simple. Se usa fundamentalmente en las bases de equipos. Para evitar su agrietamiento se acostumbra emplear concreto

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Figura 3.17

01 Fol lo por flexión

bl Fol lo por adherencio

el Follo por cortante

Figura 3.18

85

cic lóp eo ( inclusi ón de grandes piedras ) o armarse por temperatura. • Mampostería ele piedra. Es de poco empleo en zapatas aisladas debido a que origina grandes volúmenes de piedra con el consecuente peso. El armado de las zapatas debe cumpli r con lo siguiente: • La losa de las zapatas cuadradas estará armada simétricamente en ambos sentidos. • La separación entre varillas en la zona central será menor a la de la extrema; generalmente al 50 % de ella. Las áreas se forman dividiendo los lados en cuartas partes, como se indica en la figura 3.19. • El acero tendrá lm recubrimiento núnimo de 5cm.

• Cuando en la zapata hay una sola capa de armado , las escuadras del acero principal de la eolunma quedarán abajo de la parrilla Se les dará una longitud mínima d e 13 diámetros después del doblez. • La parte de la columna enterrada deberá tener un recubrimiento d el doble de la que está expuesta, por lo que su sección se aumenta. A ese tramo se le denomina dado.

3.3.2.2. Zapatas corridas Se utilizan debajo de un mmo de carga o de una serie de columnas. Su lado menor es similar a los de las zapatas aisladas y el otro tan largo como lo re qui era la líne a de descarga de la estructura sobre el cirniento (l'éase figura 3.20).

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Figure 3.19. Diagrama de momentos flexio nontes.

86

Es recomendable su uso cuando:

a/4 • Se tienen varias cargas distribuidas a lo largo de un eje. • La capacidad de carga del suelo soportance es regular. e La magnitud de las cargas y la rEsistencia del suelo quedan en eq uilibri o al ensanchar mediante una losa el muro o la contratrabe. seg(m el caso. • No se esperan hundimientos en el suelo o éstos serán moderados y de magnitud tal que los esfue rzos que se generen pu edan ser absorbidos o redistribuidos sin generar fall as en la estructura.

Los materiales más usados son:

Recomendaciones:

• Concreto armado. • Mampostería de piedra.

• Para dar homogeneidad a la cimentación es necesario ligar las zapatas con contratrabes o dalas en ambos sentidos. • En zapatas de colindancia que tie ne n el escarpia en un solo lado se revisarán por volteo, vigilando que la resultante de las fuerzas verticales caiga dentro del tercio medio de la base, si no fuera así se construirá en el extremo del escarpia una trabe de volteo . • El ancho de la zapata puede ser variable de existir sobre ella una combinación de colmnnas y muros o cargas de diferente magnitud (véase figura 3.22).

Armado de la losa de la zapata: • El armado transversal a la zapata será el que resista las cargas; el longitudinal se armará por temperatura. • Las varillas tendrán el anclaje necesario adicional a su longitud de trabaja. • El acero tendrá W1 recubrimiento mínimo de 5 cm (véase figura 3.21).

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Figura 3.21. Tipos de ormodo.

Figura 3.22

87

3.3 .2.3. Losa de cimentación Cuand o por la magnitud de las cargas el ancho de las zapatas requiere ocupar el 50 % o más de la superficie de desplante del edificio, las especificaciones recomiendan ligar entre sí las zapatas. formando una losa corrida. Consideraciones de trabajo: • La losa trabaja apoyada perimetralmente en contratrabes (-véase figura 3.23). • Se considera que la losa de cimentación recibe del s ue lo un empuje unifo rme y actúa h acia arriba. • Para evitar peraltes excesivos es conveniente dividir el área por medio de trabes secundarias red uciendo los claros. • Las áreas tributarias para las con trat rabes son similares a las de la figura 3.23. Armado del acero de refuerzo: • Será similar al de una losa de techo, pero con respecto a ella estará invertido dado que la acción de la carga Lmiformemente repartida es de abajo hacia arriba (véase figura 3.24).

• Para darle continuidad a las varillas y respetar los requerimientos de los momentos posith'os y n egativos se te ndrá que "bayonetear" el acero. Esto significa doblarlo de manera que pueda pasar de LUl lecho a otro de la losa si n necesidad de cortarlo, aprovechando hacerlo donde el momento f1exionante es cero; en LUla losa continua con tres o más apoyos ocurre entre el cuarto y el quinto e1el claro. • Se vigilará que el anclaje de las contratrabes v los dados respete la especificación ele dar diámetros de anclaje después del doblez de 90°. • El recubrimiento mínimo será como en cualquier elemento enterrado de 5 cm.

12

3.3.2.4. Cimentaciones com pensadas Cuando una losa de cimentación se rigieliza por medio ele contratrabes provocará una delimitación pe rimetral y conjuntamente con la losa tapa formará un cajón que, si está vacío, normalmente pesa menos que el suelo e1esplazado por él. Esta diferencia en peso entre el material extraído y el aportado por la cimentación se aprovechará para minimizar el incremento neto de carga aplicado al subsuelo.

Figura 3.23

Figura 3.24

88

Para el cálculo d el incremento de carga s e considerará qu e el peso de la estructura es equivalente a la suma de la carga muerta más la viva en su valor de intensidad media, menos el peso del suelo excavado. A la parte de la cimentación que que de abajo del nivel freático y que no forme parte del espacio arquitectónicamente útil, se le supondrá para efectos prácticos lleno de ag ua y su peso deberá sumarse al de la cimentación. Para la estabilidad de este tipo de cimentaciones se verificará que no queden sujetas a flotación ni durante la construcción ni después de ella. Aq uí el estudio de mecánica de suelos determinará los factores de seg uridad para ambas etapas, considerando una posición conservadora del nivel freático en el que las celdas de la cimentación estén sin agua.

3.3.3.

que tendrá el fondo de la excavación, vigilando que sea mínimo el tiempo en que se realice esta operación, ya que genera consolidac ión del su e lo y si se excede provo ca hundimientos en las colindancias. Para limitar la excesiva extracción de agua se recomienda el uso de tubos Venturi. e) Excavar el terreno empleando cualquiera de los siguientes procedimientos: • Dejar taludes con una inclinación menor o igual que el ángulo natural d e reposo del material. • Excavar y colocar ademes simultáneamente. • Colocar tablaestacas o construir un muro Milán, apuntalándola conforme baja la excavación. • Formar macizos con inyecciones de cemento. • Congelar el suelo con la inyección de helio, hidrógeno o algún otro gas.

PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

EN LAS CIMENTACIONES SUPERFICIALES

De acuerdo con el material que se va a extraer, el nivel freático y el tipo de subestructura, se hará el diseño del procedimiento que se deberá seguir, vigilando no altere las propiedades que el suelo requiere; durante la ejecución de la obra, y respete sus co ndiciones preexistentes . Frecuentemente , por este motivo se estará impedido de realizar primero la excavación y después la construcción, recurriendo a avances secuenciados entre una y otra. A continuación se detallan los pasos del proceso constructivo de una cimentación en arcilla con alto contenido de humedad, que por su complejidad permite deducir otros procedimientos para situaciones particulares: a) Limpiar el terreno y quitar árboles, matorra-

les y cualquier otro elemento que estorbe. b) Perforar los pozos necesarios para abatir el nivel freático, colocar los piezómetros e hincar varillas profundas para hacer el control de movimientos del fond o de la excavación e) Hincar pilotes o tablaestacas o construir cualquier otro elemento que pueda quedar enterrado y sirva de apoyo a la cimentación, como por ejemplo un muro Milán. d) Abatir el nivel freático ligeramente abajo del

f) Vigilar, mediante los piezómetros y las varill as

ancladas al fondo , el comportamiento del suelo al extraer el agua freática. El bombeo se suspenderá cuando se hayan repuesto al terreno sus cargas originales y los lados de la excavación sean soportad os por los muros de la cimentación. Conviene tomar en cuenta que: • Poco bombeo generará su bpresiones excesivas provocando elevación del fondo de la excavación: los llamados "bufamientos", además generarán una superficie lodosa. • Un bombeo intensivo producirá asentamiento en las colindancias. g) Si el suelo es arcilloso es necesario, con base

en el estudio de mecánica de suelos, diseñar el proceso que mejor respete la interacción excavación/c onstrucción, determinando la distribución y dimensiones de las áreas que van a excavarse y su secuenciación. Con ello se balancearán la magnitud y duración del abatimiento del nivel freático con las cargas actuantes del terreno, evitando subpresiones excesivas en el fondo y los costados del socavón. Aquí, merece especial cuidado evitar la elevación del fondo. h) En arcillas y limos plásticos es conveniente trazar una retícula sob re el terreno con cua-

89

dros de aproximadamente l Oa 12 m por lado y excavarlos alternaclam ente en fo rma de tablero de ajed rez: primero los cuadros de un color y después los de ot.ro. En los lacios de los cuadros que no están jLUltO a ataguín s o mmos , se tendrá que respetar el ángulo natural de reposo del material que para arcillas sujetas a reclucción de su humedad oscila entre 35° y 45°, con ello en el fond o quedará un área de trabaj a cuyos lados serán bastante menores a los trazados en la superficie. Si la cimentación es para un edificio y de tipo de losa, al disellarse la retícula con las restricciones anteriores deberá revisarse que en el área obten ida qu e pa cuando menos una celda completa cle la cimentación más un quinto cle la adyacente, lo qu e pe rmi tirá hace l' coincidir las juntas d e colado con los puntos de momento Ilexionante mín imo. i) El uso de los medios mecánicos para excavar se suspenclerá a LUl nivel de 20 a 40 cm por encima del desplante de la cimentación y el resto se continuará a mano, ext rayendo el material exclusivamente con pala redond a. para así respetar la estructura del terreno y evitar que accidentalmente se dalle cambiando las condiciones de trabajo supuestas. j) Aunque se estén utilizando sistemas de abatimiento d el nivel freático, es conveniente extraer rápidamente el agua pluvial, para lo cual se colocarán en el fondo y alrededor de la excavación drenes y cárcamos. k) En excavaciones diferentes a las arcillas plásticas, donde no es necesario el abatimiento del nivel freático, se evitará que éstas permanezcan abiertas mucho tiempo para qu e el suelo no pierda humedad y se produzca su intemperismo. Se recomienda, para evitarlo. cubrir la superficie expuesta en los cortes del te rren o con mortero de cemento lanzado o adherir alguna p elícula que lo proteja. l) Al terminar la excavación o un área de ella lo suficientemente grande, se colará una plantilla de concreto pobref'c = 100 kg/cm é y de 5 a 6 cm de espesor. 117) En caso de requerirse recimentar las colindanc ias, se procederá a ha ce rlo en este momento. Es conveniente, para "recibi r el antiguo cimiento", dividir su longitud en tramos de 1.5 a 2 m cada uno, y con ese ancho

90

construir en franjas un mmn ele veltical de concreto, ll evá ndolo hasta um profundidad lige ramente mayor que el desplant,e del nue l'o cimiento. El proceso se Ílará alternarlamente tomando una de cada tr es franjas, a fin de no dejar al cimient.o colindante sin apoyo. 11) Si la cimentación es de tipo cajón Y además lleva pilotes disefiados para trabajar ligad os a ella se "descabezarán" , esto es se demolerá el conc reto del tramo que sobresalga de la plantilla para descubrir su armado y ligarlo con las contrat.rabes. o) Sobre la plantilla se trazarán ios ejes de la cimentación. Se recomienda hacerlo cuidadosamente utilizand o aparatos de topografía wrificándolos con las marcas de los ejes que se encuentran fu era elel área de excavación. p) Se arma rá la totalidad de I::t cimentación: la losa del fond o, las contratrabes, los dados y/o las colunmas. r¡ ) Se cimbrarán las contra trabes y los dados de las columnas hasta la altura que se desee colar monolíticamente con la losa de cimentación. Es probable que los muros de la excavación se hayan lograclo mantener ve rticales, con lo cual se podrán usar como respaldo de la cimbra con sólo colocar adosados a ellos tableros de poliuretano expandido o de aserrín comprimido. r) En caso de que la cimentación quede debajo del nivel freático y se cuelen los elementos estructurales con concreto qu e contenga aditivo impermeabilizante, se recomienda sellar el paso del agua al dejar ahogada una banda de neopreno colocada en la junta de colado. s) Si se desea que el concreto de los elememos verticales y el de la losa de cime ntación sea continuo para que queden ambos monolíticos, se iniciará el col ado ele arriba hac ia abaja, de pos itando el concreto en ciados " contratrabes. y al final vaciando el de la losa. /) Si el terreno es arcillolimoso y existe peligro de elevación del fondo de la excavación por la acción de la sub presión del agua freáti ca, al te rminar la construcción de cada celda de la cimentación conviene last rarla con arena húmeda en volumen tal que, su macla al del conc reto armado de la cimentación, equivalga al peso del material que se extrajo. Se reco-

mienda n o iniciar la excavación d e los cu adros colindantes a la celda terminada hasta que se haya r eintegrado al suelo qu e la so porta su carga original.

QF,.

Suma de las accio n es qu e se van a tomar en cuenta en la combinación que se considera, afectada por su respectivo factor de carga. A = Área del cimiento, en m2 . Pv = Presión vertical total a la profLmclidad de desplante por peso propio del suelo, en tlm 2. Pv = Pr esión verti ca l efectiva a la mism a profunclidad, en tlm2. g = Peso volwnétrico del suelo, en tim3. C u = Cohesión aparente, en t/m 2 . B = Ancho de la cimentación, en m. N c = Coe fi ciente de cap ac id ad d e ca rga debido a la cohesión. N q = Coeficien te de capacidad de carga debido a fricción interna. Ng = Coefi cie nt e el e capacielad el e ca rga debido a peso del material. F R = Factor ele resistencia (F R ) contra las acciones ele eliseño: 0.35 ~ F R ~ 0.70.

3.3.4. ESTADOS LíMITE DE FALLA DE UNA CIMENTACiÓN SUPERFICIAL ( véanse figuras 3.25 Y 3.26) Para cimen taciones desplantadas en s uelos cohesivos:

Para cimen taciones desp lantadas en suelos friccionantes:

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Volores de Ny

Figura 3.25. Coeficientes de capacidad de carga.

Figura 3.26. G rófica de follo en uno cimentoción no muy profunda.

91

Recomendaciones: o

o

En arcillas fisuracla s conviene confirm:tr la capacidad de carga obtenida en laboratorio con r esultados directos ejecutados en campo por el método ele la placa. Si el suelo está compuesto por diversos estratos, convie ne completar los resultados ele lab orato ri o con mediciones en campo, ya que el resultado del conjunto pued e ser diferente a la suma de los individ uales.

3.4. CIM ENTACION ES PR OFUNDAS S u objetivo principal es incrementar la eapacidad de carga de un te rreno o trasmitir las' licitaciones a un estrato más resistente cuanelo éste no sopo rte las cargas que le trasmitirá el edificio aun con la ay ud a de cajo nes de s ust itución. Además, hay otras situaciones en que es igualmente valioso el uso de estas cimentaciones, por ejemplo si se req uiere tener un buen retén para el anclaje de un e lemento a tensión sin necesidad de colocar sobre el te rr eno un volumen !\luerto. o cuando es necesario consolidar o est ructurar un suelo. etc.; se utilizan tres tipos de elemC'ntos: pilotes, pilas y cajones profundos.

3.4.1.

o

Tras mitir las cargas de una estructura colocada sobre un suelo con insuficiente capacidad de carga a un estrato profundo bajo él y que tenga la resistencia para soportarlas. A estos elementos por su trabajo se les conoce como pilo/es de pU II/a. Repartir, mediante adherencia entre éstos y los est ratos de mate rial cohesivo del subsuelo, la ca rga que t rasmite el edificio. Se les denomina pilo/es dejl'icción.

o

Compactar los s uelos granulares que lo requie-

o

P r opo r cionar anclaje a elementos est ru cturales. Alcanzar profund idades no sujetas a erosión. Proteger estru cturas en ríos, lagos y mal'.

ran.

o o

92

En pilotes circulares. su di~m et r (l estará entre 15 y í5 C!\l. o En pilotes cuad rados, s u diagonal máxima será de dimensiones similares a los anteriores valores. • La longitud se procura no exceder de 40 o !50 111. o

3.4. 1.3. Recomendaciones para su uso 3.4.1.3.1 . Criterios para su selección • Por seguridad , es mejor contar con muchos pilotes de meno r poder portante que ten er pocos con alta capacidad de carga. • Por costo, hasta ahora. la elección corresponde generalmente a la ele menor nlunero de pUotes; sin embargo, este criterio está cambiando en Europa y empieza a serlo en México gracias a nuevas tecnologías de fabricación e hin cado. al irse usando cada vez más, pilotes prefabricados de sección pequel'ta y gran capacidad de carga. colados con concretos de resistencia alrededor de Ir = '500 kglcm~ y protegidos en su plU1ta inferior con casquillos metálicos. • La mejor elección es la que logre un equilibrio entre costo y seguridad.

P ILOTES

3.4.1.1 . Objetivos de los pi lotes o

3.4.1.2. Dimensiones de los pilotes

3.4. 1.3.2. Criterios para su empleo • Los pi lotes trabajan m~s ad ec uadamente si están ligados entre sí. la propia subestructura p roporcionará el arriostramiento deseado , por lo que es importante estén confinados por las contratrabes o la losa de cimentación. • La separación entre pilotes debe ser tal que el funcionamiento de uno no afecte el de los demás; se recomienda que la distancia mínima sea dos veces su diámetro medido centro a centro. o su diagonal si son cuadrados . • Si e s necesa rio toma r fuerzas horizontal es importantes , ver la posibilidad de hinca rl os inclinados. • Cuando se desea cimentar un pilar aislado deben hincarse como núnimo tres pilotes para darle estabilidad. • En mu ros aislados , la cimentación qu e los

:e :á s.

orta debe tener dos hileras de pil otes para soP . 1 leloS a él a fin de eV1tar su va tea. • Si hay dos muros paralelos, se puede colocar una sola hilera de pllotes debajO de cada uno y Jigar ambos entre sí. • En muros ortogonales también se puede colocar una sola hilera de pilotes por muro, siempre que se verifique que existe la estabilidad necesaria.

3.4.1.3.3. Aspectos del equipo para hincado s r

e " .1 i

j

Como equ.ipo para el hincado se utilizan martinetes Ygatos hidráulicos, según el caso. Los martinetes se seleccionan por la energía que se espera desarrollen por cualquiera de los siguientes sistemas:

el terreno ofrece menor res istencia, lo que generalmente ocurre hacia arriba . • En tobas depende de s u d ureza y del grado de satmación. o Al hincar el pilote, éste puede "desplomarse", la máxima desviación tolerable es de 2 %. o Aún quedan algunos ed ificios antiguos que se apoyan en pi lotes de madera y están abaja del nivel freático, en ellos es necesario vigilar su posible putrefacción evitando que entren en contacto con el aire.

3.4.1.4. Tipos de pilotes Por la forma en que trasmiten la carga: o o

• Por gravedad hincand o a golpes por medio de una "masa o pilón" que pesa desde 1 000 hasta 10 000 kg. • Util izand o pistones de diesel con en e rgía entre 1 000 y 5 000 kg o de aire comprimid o con una r e pe t ición d e golpes de l Oa 20 veces por minuto.

De punta. De fricción.

Por su fabricación y colocación: a) Colados en sitio . o o o

Para la selección del martinete , si es de gravedad, debe vigilarse que la relación entre el peso del pilote y la masa de la piloteadora no exceda de 3.5 veces, si es de diesel o aire se busca su equivalencia. Los gatos hidráulicos requieren un apoyo resistente que se logra con base en lastre o usando el propio edificio; en el segundo caso, a fm de contar con suficiente peso es necesario haber construido como mínimo uno o dos niveles. Su empleo es adecuado en la mayoría de los trabajos de rec imentación. La capacidad de los gatos se rá s uficiente para inlprimir presiones entre 100 y 250 t.

Con camisa o sin ella. De sección constante o variable. Con o sin ampliación de la punta.

b) Prefabricados. o o o o

Circulares. Cuadrados. Hexagonales. De tipo tornillo.

e) Por su liga con la subestructu ra: o o

Con apoyo directo. Con mecanismo de control.

d) Por el tipo de material que los conforma:

3.4.1.3.4. Aspectos generales sobre pilotes

o o

o

El hincado de pilotes altera las condiciones del suelo de la siguiente manera: o o

o o

Acero. Concreto reforzado. Concreto presforzado. Madera. Mixtos.

En arenas y gravas se confinan. En arcillas y limos se desplazan hacia donde

93

3.4.1.5. Colocación de los pilotes

3.4.1.5.1. Hincado En caso de que el pilote haya sido colado con anterioridad, el procedimiento para su hincado está íntimamente ligado con el tipo de material en que se colocará, con la forma que tiene y con el trabajo que se espera de él. Así, por ejemplo:

En tobas: • Habrá qu e analizar cada caso en partiCUlar para dar la solución más conveniente.

3.4.1.5.2. Unión entre pilote y subestructura Unión directa

En arcillas: • Si el pilote va a t rabajar a fricción, se hará una perforación ligeramente menor que su diámetro o diagonal, para que desde el inicio del hincado el suelo se adhiera pero no genere exceso de remoldeo. • Si se desea que trabaje de punta apoyado en un estrato resistente ubicado abajo de la arcilla, la perforación tendrá un diámetro ligeramente mayor que el del pilote para garantizar que la fricción con el suelo no evite que alcance el estrato resistente. • Cuando se trata de pilotes h elicoidales de tipo tornillo, es recomendable hacer una pequel1a perforación que sirva de guía. • Cuando se utilicen pilotes de fricción y e l estrato en que se alOja es compresible, conviene dejarlos arriba de la capa resistente una distancia similar a la del hundimiento esperado, más lU1a holgura razonable. En materiales granulares: • Se hincará sin perforación previa, lo cual ayudará a que genere la consolidación del suelo que auxiliará a limitar los hlU1dimientos. • En estos suelos, frecuentemente ayuda el usar chiflones ele agua en la punta del pilote y así auxiliar en la hinca o inclusive hacerla totalmente con este sistema. El gasto ele agua n ecesaria para el proceso varía con el tipo de material y la sección del pilote, pero puede considerarse un estimado de 500 a 1 000 l/min para longitudes de 15 m o más. Para que los pilotes bajen verticalmente las boquillas de agua deben estar simétricamente distr ibuidas y de fo rma que el líquido salga hacia a rriba para propiciar el arrastre de partículas al exterior.

94

Es la más usual y consiste en embeber la cabeza del pilote en lU1a contratrabe, lU1 dado o lrna losa peraltada que haya sido disel1ada para ello. E n estos casos se recomienda "descabezar" el pilote para descubrir las variLl as hasta que éstas permitan dar lU1a longitud de anclaje de acuerdo con especificaciones. Se recomienda que la plrnta superior elel pilote quede embebida 12 o 15 cm. Pilotes de control

En otras ocasiones, cuando es difícil presuponer el hundimiento que tendrá la superficie del suelo por efecto de la consolidación de sus estratos inferiores, puede dejarse pasar la cabeza del pilote por encima de la losa o del dado, para lo cual se proporciona una holgma entre él v el elemento de la subestructura y después mediante un dispositivo de liga se trasmite la carga que se va a aplicar sobre cada pilote. Conforman este mecanismo anclas, espárragos, puente y celdas de madera. • Anclas: Elemento parcialmente embebido en el concreto de la subestructura, firmem ente sujeto a ella; la parte externa está formada por media argolla para que entre en ella el espárrago (véase figura 3.27) .

sobre la cabeza del pilote, y éste a su vez estar ligado a la cimentación por medio del espárrago, permite, de requerirse , en lma operación conjunta con los otros pilotes, nivelar el edificio. Gracias a su diseflo con la misma operación de elevar o bajar el puente, se regulan las cargas que se trasmiten al pilote protegiéndolo de que no se exceda en su capacidad.

• Espárragos: Ligan las anclas y el puente para trasmitir la carga de la subestructura al piJote. Es un tornillo sin fin que pe rmite subir o bajar el puente según se requiera. • pu en te: P e rmi te aplicar la carga sob r e la cabeza del pilote. Está calculado de manera que una vez falladas las ce ldas de madera, cuya flmción es avisar que se le está trasmitiend o carga excesiva al pilote; si és tas no fueran sustituidas oportlmamente, el puente debe deformarse antes de fallar. • Celdas de madera: Son cubos de madera de gran resisten cia y tilla dimensión de aproximadam ente 4 x 4 x 4 cm que se colocan entre el pilote y el puente. • El dispositivo de control tiene como característica que al permitir elevar y bajar el puente

3.4.1.6. Capacidad de carga del pilote La capacidad de carga de till pilote estará limitada por su capacidad estructw'a] y por la capacidad del suelo para resistir las cargas que éste le trasmite. En ecJi[¡cación, los pilotes más utilizados so portan cargas de t r abajO e ntre 50 y 12 0 t (v éase figura 3.28).

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Pruebo de cargo de un pilole .

7

Debido ~ su rel'l ción de esbeltez el pilote requie re del sopo rte laternl que le eln el r:-nnfimlmiento del suelo, por lo que conviene qu e estén e n contacto amb os e lemen tos, así,c ua ncl o es necesario dejar una h olgura para evit ar la fricción negativa, és ta de be se r mínima, Un indi cador de la capacidad que se esp era tendrá el pilote es el número de go lpes que se hayan requerido para hin car un metro ele s u longitud. Un pijote puede trabajar de punta. por fri cc ión o e n un trabajo co mbinad o, e n cuyo caso su resisten cia estará dada por: R

= eR" + R,) /

PS

La capacidad d e los pilotes de puma puede obtenerse como zapata aislada a la profundidad del des plante qu e tenga. En los pilotes de fricción su capacidad total es la s uma de la resisten cia d e cada un o de los estratos por los qu e atraviesa.

donde: Al

=

PI

=

Pe rímetro d el pilote por la longitud de cada es trato. Valor de la fricción en el estrato antes considerado por m~ de superficie en contacto.

3.4.1 .7. Pruebas de carga Las pru ebas d e carga se pueden realizar en cualquiera d e las siguientes maneras: o.) Lastrando una plataforma colocada sobre la

cabeza d el pilote. b) Con un gato hidráu lico qu e se apoye en la cabeza d el pilote y una viga que estará: • Anclada a otros pil otes. • Anclada a la cimentación. • Por m edio de un mecanismo de palanca e) Como guía para la determinación de la carga permisible máxima de trabajo en un pil ote, se

96

cnlculal'á la que resulte al lomar el 50 ')i> ele la p reslo n que gene re un ase n ta lnie llLo no mayor 0.5 cm, actuando sob re él du rante -IS h y desele luego esta carga elebe ser supe rior a la de proyecto.

3.4.1.8. Ejemplo El edificio mostrado en la fi gura 3.29 co rresponde a un caso concreto en el que por necesidad del equipo que en él quedó alojado, la altura libre e ntre cad" piso obligó a qu e fuera d e 5.50 m libres que incluyenclo el peralte ele las trabes dio un tot al d e 6.50 m; co n l o que s u alt ura, aun cuando sea d e sólo siete niveles incluyendo la planta baja. es de aproximadamente 45 In Y sus cargas son superio res a vez y media las qu tendría un edificio COmLIl1. Del cálculo se puecle ve r lo siguiente: • Cuanclo se aplica la carga estática, la mayor co ncentración se tiene en el centro del área con 399.5 t en esa colu mna. • Con la fu erza sísmica actuando al 100 % en el eje y más 30 % en el eje . 1,: se tiene una carga de + 729.3 t en C-4 y - 220.0 en A-:l . • Con la fu erza sísmica al 100 % en el eje .l' y ad emás 30 % en el eje .1) se tiene + 7:34 t en C--I y -1 93 ten A-2. En l as figuras 3.30 a 3.35 se presenta una planta con las cargas que trasmitir á la estructura y I diseño esquematizado de la cimentación que se dio para este caso. Los pilotes están desplazad os d e] eje de las cont l'atrab es para usa r un mecanismo de control. Nota: Para el diseiio de W1a cimentación a las cargas estáticas se les aplica un fa ctor de ca rga el e 1.4, y simul tánean1ente se toman las cargas vivas máximas. En el caso d inámico se aplica un factor ele 1.1 a las cargas instantáneas. Con los elatos anteriores se verifica cuál es el caso más desfavorable.

0

(2)

(0

Niv.7

Torre

_57 N iv.6

5%

1111111111111 111111111111111111111111,

N iv.5

1111 1111 111111 11111 11111 1111 11 111111,1

57 N iv. 4

11 1111 1111111 111 111 11111111 111 111 11 1,'1

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111 11111 11 111 1111 11111111 11 1111 11 1,1

52 N iv.2

sz N iv. l

$% N iv. O

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Edificio 4

1111111 11111 11111 11111111111111111:1

111 1111 111111 1111 1111 1

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25

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35

40 - - Presión efeclivo F -

-

-

Figura 3.29. Corle y plonlo esquemólico.s.

.-

+

-

.-

Presión hidroslólica

PU

Presión 10 101 F Cargos de preconsolidoción

97

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~467

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K-5 3395 -

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331 .00' m

I

I

-t--- ---t--- - i K-2 '" X 3~ (0 ~ 2123~ ~ 90 2~~ K-I

Área latal = 145 60 m2 Descarga total = 2 687 33 1

Figura 3.30. Descargas o la cimentación por cargo vertical (incluye el peso propio de

K-7

+628 .1 5

K-s

+ 44642

la

cimentación) .

K-e;-

+729 2~

.- =-.--~ -+- -- ----+-- -- ~ K-5

I +39833

K-6

+

+341 .65

,,00Ie'') en ~ - _-~/\Aomento ------w dirección Y.deToneladas metrQ I cargos 1053801 I -r --t =

AT= 1 4~ 0 rn

K-3

~-23~5

En lo s descargas: 1+) Compres ión i -) Tensión

98

Figura 3.31. Descargos por carga verlical mós descargos por sismo en di rección Y, mós 30 % de los descorgas por sismo en dirección X.

o -+-----+ - - --1I

K-4

I

K-5

I

K-6

-m+303~ ~399. 15_~+36651

T - -

Cv + Sx + O.35y K- I

--1- - - K-2

K-3

I

r-

Momento de voltea en dirección Y, Toneladas metro cargas = 10538.6t AT= 145.6m 2

~-::.l22J.L ~207. 56_~+ 130.05

En las descargas:

Figura 3.32. Descargas por carga vertical mós descargas (+1 Compresión (-1 Tensión

por sismo en dirección Y, mós 30 % de los descargas por sismo en dirección X.

~- ~

CG3

-+_ ~24 ~D •

8.78

-~

'. CG2

6.48

CGI

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"K-6

I ~

I

I

I

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I ~ I

I

~CG 1. Centro de gravedad de cargos verticales. CG2 . Centro de gravedad de cargos verticales mós sismo en X + 30 % de sismo en Y. CG3 . Centro de gravedad de cargos verticales mós sismo en Y + 30 %de sismo en X.

Figura 3.33. Centro de gravedad en lo cimentación de los diferentes sistemas de desca rgo.

99

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Niv. ,

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Niv. 3

111111111111111111111

Edificio 2

...... 7

Torre

Edificio 4 r"iv. ::'

11 1111 111111111 1111111 11 111111 1111111111111

,7

Niv.1 _SZ_

1IIII II Ii llll lllTIm

11 11I11 1 111 11111 111111

111111111111111

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Nivel banqueta

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Figura 3.3 4.

Corte y planto esquemánC05.

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1 85

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Figura 3.35. Corte

100

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Pilot"s de control

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caían de Clméntoc ián

2 .71

_.~-. • _.

.J _

I -

Estructuras y Objetivo: Analizar los diÍ'érentes tipos de estructuras empleadas en edificación, así como sus

procedimientos constructivos.

4.1 . PROCESO PARA LA REALIZACiÓN DE UN EDIFICIO La secuencia que se debe seguir en la construcción de Lm edificio desde el proyecto arquitectónico hasta su conclusión se presenta de manera esquemática en el siguiente diag rama de flujo (véase fig ura 4.1 ); las interacciones entre s us diversos pasos se ilustran mediante flechas.

4.2. ESTRUCTURACiÓN DE UN EDIFICIO 4.2.1.

RELACIONES GEOM ÉTRICAS

tamiento del ed ificio ante cualquie r licitación, debe obtenerse mediante un análisis y un diseño satisfacto rios, los cuales se facilitarán si al elabo rar el proyecto arquitectónico se respetan algunos principios de forma , como son: procurar la sim etría d e sus plantas, te n er columnas o muros que formen una retícula ortogonal y con separaciones adecuadas d e acuerdo con los materiales y las secciones seleccionadas y tener una altura proporcional a su área de desplante y a la profLmdidad de su basamento.

4.2.2.

SELECCiÓN DE MATERIALES QUE

DEBERÁN USARSE EN LA ESTRUCTURA

CONVENIENTES

Un buen edificio es aquel capaz d e reso lver adec uadamente las fun ciones para las cuales fu e creado. qu e tiene un comportamiento estable y resi stent e ante los agentes inte rnos y externos q ue lo puedan agredir y qu e económicamente es competitivo porque su di se fto permitió, en su mome nto, Ulla construcción efi ciente y rápida y posteriorlllenLe g¡·acias a s u forma , a los materiales y a las instalaciones seleccionadas, propicia un mantenimie nto operativo con baja erogación. Dentro de las condicionantes antes expuestas, la estr uctura, como encargada del buen compor-

Los principales mate riales son e l acero , el concreto reforzado o presforzado, la mampostería y la madera. El RCDF no excluye otro tipo de material es siempre y cuando se incorporen es tudios , especificaciones y p r ue bas qu e los sopo rten adecuadamente. Previamente , convie ne verificar que el material seleccionado se encuentra disponible, en condiciones favorables de costo y cumpliendo plenamente las especifi caciones de él requ e ridas. De ellos se puede· decir que: a) El conc reto empleado para fin es estructu rales puede ser de Clase 1 o Clase ll , diferell -

10 1

,-

I

Modelo eslructurol

I I

Anteproyecto 1I

Elección de rfloterioles y

~

arquitectónico

estruciu¡oción

I

--

Proyecto arqui teclónico

I ---~---------- ---- /---t-- --

-- -- --¡ Clasificación de la

Por uso

I I

1

Par su

I

I

ubicación

Detef~1¡noción

estructura

I - - - - -1- Anólisis de cargas

I I I I

Anólisis estructurol

I I I I t

Diseño estructural

I I

-

--

Selección factor comportamiento t--sísmico "Q"

coehciente s¡smico "C"

- - - - - - - J--

Determinación de cargas

I

y factores de ca rga

i

f---- - - -

Valuación y distribución de y otras horizontales

vivas, muertos, accidentales ~ fuerzas sísmicos , de vien to

--

--

-

Elección del mélodo de

- - - - - - - - - -1- - -

V

estodos

lími:e de

anó lisis

- - - - - - - - - -1- - - Especificaciones complementarias

f---.

Momentos de volteo

--<

se~v¡cio

i

tV\emorio

de

cólcub

I

-

-

--

-

-

---

Proyecto definitivo

- - - - -t - - - - - - - - - - - - - - - - 1 - - , Supervisión I , I Ejecución de la obra

I

Proceso

T! Control de ca lidad

I I I

Cimentación

'--<

12

Estructuro

,

constructivo

<>--

Trómites y licencias

I

H

Instalaciones

r----

Acabadas

Figura 4.1

ciáncl ose ambos, corno s e verá desp ués, por su resistencia, peso y módulo de rigidez. El prime r tipo d e conc reto se obliga para las est ructu ras A y Bl. Y el seg undo para las B2 . 1» Pa ra las estr ucturas metálicas ei RCDF no especifica el acero que se deberá usar, pero define con precisión s us caracte r ísticas; e l acero más utilizado es e l t ipo ASTM-A-36 y en pocos casos e l ASTM-A-7 y empiezan el A-42 y el A-50. Clas ifica las estr ucturas en tipo I si las conexiones ele los marcos son rígidas, y de tipo 2 cuando no lo son, 10 qu e acontece en a rmaduras y elementos secu ndmios.

102

e) En las estru cturas a base ele mampostería r eq uiere que se conozca caela uno de los mate riales en cuanto a: forma ) sección transve rsal. resistencia a compresió n y esfuerzo cortante. Puesto qu e las piezas d e mampostería se unirán c on morte ro, es necesario conoce r de éste su resistencia y dosificación. Igualmente, indi ca e specificar el tipo ele acero utilizado en los elem entos que reforza rán la mamposte ría, c om o so n: dalas , castillos n ormales y ahogados y el acero d e refue rz o horizontal en las juntas de blocks . eL) La madera, como material usaelo para fines

Tabla 4.1 Con más de 20 niv eles

Entre 10 Y 20 n i veles

Entre 5 Y 10 n iveles

Con 1nenas de .5 niveles

Acero

Acero

Acero

Acero

Concreto re forzad o colad o in situ

Concreto reforzado

Concre to re forzado

co lado in situ

colado i n situ

Concreto re fo rzad o colado in sitll,

Concreto presforzado

Concreto presforZc'1c! o

Conc reto presforzaclo

Con eleme ntos de concre to precolad o

Con e le mentos ele concreto precolado

clase I

clase 11

fvlamposte ría + estructura

Mampos tería

acero/concreto

reforzada Madera

est ruct ural es, puede ser d e cualquier es pe cie siempre Y c uando su densidad relativa promedio sea igual o sup e rior a 0.35. S e prefier e n la s maderas qu e tien en las siguie ntes características: • Alta ductibilidad : capacidad de deformarse sin fallar. • Alta relación resistencia-peso. • Homogeneidad adecuada. • De preferencia, n o ortotrópico. • F ac ilid ad de a c epta r conexion es d e al ta resistencia. La tabla 4.1 es una guía para la selecc ión del material que se usa en los edificios.

1, la relación más económica es tará próxima a: 1 : 1.5 : 2.5. • Aceptar una resistencia uniforme y distribuida en todos sentidos . • Permitir que existan miembros horizontales que acepten articulaciones plásticas antes de que éstas aparezcan e n los miembros verticales. • Proporcionar rigideces que t omen en consideración las propiedades del suelo. Se buscará que el periodo de vibración de la estructura sea difere nte d e l pe riodo nat ural d e vibración del suelo.

4.2.4.

CONSIDERACIONES PARA EL

DIMENSIONAMIENTO DE SECCIONES

4.2 .3.

RECOMENDACIONES PREVIAS AL

ESTRUCTURAR UN EDIFICIO

Para la elección de una estru cturación satisfactor ia es re co me ndable res peta r principi os como los siguie ntes: • Se r simple: con eí menor grad o de rebu scamie nto. • Se r s imé trico: En lo posible que te nga simetría e n d os ejes ortogonales. • Guardar re laciones adecuadas e ntre ancho, largo y alto . Si al primero se le da un va lor de

El dimensiona miento de las secciones de los elementos estructurales se hace de ac ue rdo con los criterios establecidos para los estados lfmi te de falla y de servicio Al hacer el el isef'to, el estru cturista debe tene r en c ue nta que: • La resistencia de diseñ o para caela secció" será igual o prefe re nte me nte mayo r q ue In acción que sobre ella se a plique. • La respues ta de la es tru ct ura en c Ll a nt t1 " desplazamientos, defo rmac iones ~. agr iel'l miento estarán limitadas a valores sati s r'lCl "· rios para condi ciones de se rvicio.

103

4.2.5.

C LASIFICACiÓN DE LAS

CONSTRUCCIONES SEGÚN SU DESTINO

Las construcciones se clasifican en los grupos A y B, de acuerd o con la importancia del uso o destino que vayan a tene r y con el tipo de terre110 sobre el que se han de asen tar. E n el grupo A están aquellas co nstrucc ion es que pueden causar la pérdida de un número elevado de perso nas; ser muy onerosa la reposición de lo qu e albe rgan, como son los locales con equipo costoso; se r ips usti tuible el acervo cultura l que se pe rdería, como mu seos o monumentos; ser un peligro significativo para el vecind a rio , c omo las gasoline rías : se r esenc ial su fu n cionamiento en casos de ~mergencia, como son los sitios para albergar más de 200 personas y las centrales d e comLmicaciones, de policía o de bomberos. En pI grupo B están las construcciones no incluidas en el anterior y se subdivide en BI y B2, de acuerdo con su importancia, y quedan como sigue:

Subgrupo Bl • En las zonas 1 y n, que son las que tienen terreno fi rme a no más de 20 m de profundidad , qu edarán ubicados los edificios q ue excedan 30 m d e altura o más de 6 000 m' de área construida. • En la zona ll! , con terreno arcillolimoso y alto contenido de agua con un estrato resist ente a m ás de 20 m de profundidad estarán compr end idos los edificios que tienen más de 15 m de al t ura o más de 3 000 m' de área construida.

Subgrupo B2 • Todas las restantes.

4.2.6.

DES PLAZAMIE NTOS HORIZONTALES

EN UN A ESTRUCTURA

Cuando se presenta un sismo se generan en el ed ificio desplazamientos horizontales que pueden spr de magnitud importante, lo cual obliga a

104

proporcionar una separación ent.re el edificio v las construcciones colindantes a fin de evitar U;l choque entre e llas, segú n se m encionó en el capítulo 3 (l'ciase, Movimientos probables en el edificio y sus colindancias, pág. 82). Su cálculo se realiza suponiendo que sobre la estructura actúa una fu erza horizontal , a la qu e se denomina fuerza sísmica P y que por su naturaleza es de tipo co rtante, su importan cia radica en el incremento d e esfu e rzos qu e pr oduce en la estructura (l'éase figura 4.2). • Se verifica que las estructuras no excedan los estados límite d e servicio en cuanto a defo rmaciones, agrietamiento, vibraciones o daüos. • La separación entre dos edificios debe calcularse analizando el máximo desplazamiento que permite la estructura de cada uno de ellos; la minima separación en tre ambos es la s uma de las posiciones más d esfavorables cuando ambos llevan movimientos opuestos. • La anterior separación deb erá compararse con la obtenida como re su ltado de multiplicar los factores 0.007, 0.009 o 0.012 por la altura de la construcción, según se encuentre ubicada ell la zona 1, Il o III; regirá la de mayor sepación.

D,

z;s: ~ ¡H,

~ ~ He

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H2

$

D,

I

~

H,

ry Figura 4 .2

o

o

Las especificaciones del RCDF indican que toda construcción deberá separarse de sus linderos una distancia no menor de 5 cm, que añadidos a los 5 cm correspondientes al predio adjunto dan una d istancIa de 10 cm en tre las dos. Cualquier elemento que se vaya a fijar, pero que p ueda tener un movimiento relativo con resp ecto a la estructu ra, como pueden ser fa c h a das p r efab ri cadas, de vid r ios o de muros no ligados, deberán tener una holgura no menor que el desplazamiento relativo del table ro dividido entre el término (1 + Hv/B ,,) , donde Hv Y Bv son, respectivamente, altura y base.

4.2.7. C LASIFICACIÓN POR SU UBICACIÓN: COEFICIENTE SíSMICO e Los efectos p rovocados por cada movimiento sísmico son complejos e igualmente compleja la respuesta que dará la estructura a ellos. Ante la imposibilidad de evaluar con precisión las fuerzas horizontales que un sismo ind uce a la estructura , el RCDF proporciona un parámetro que refleja las acciones máximas para determinar la fuerza Va, que se aplica a la base quedando:

4.2.8.

CLASIFICACIÓN POR SU DISEÑO

ESTRUCTURAL: FACTOR DE COMPORTA MI ENTO SíSM ICO

Q

De acuerdo con su comportamiento estructural un edific io se clas ifica por las propiedades internas que le permiten disipar la energía del sismo p or un proceso de deformac ión. P a ra reflejar en el análisis estruct ural esa capacidad y la que tienen sus elementos para resistir las cargas cíclicas a que se les sujetará durante la acción del mismo, se introduce el factor de comportamiento sísmico. En la selección que de él se haga en cada caso influirán, además del sistema estructural empleado, las propiedades de los materiales que lo conforman, como son: la d uctilidad, la resistencia y su capacidad de deformación sin incurrir en una falla frágil. El factor Q que representa el comportamiento sísm ico de la estr uctura varía entre 1 y 4 de acuerdo con las características de est ructuración y resistencia que posea. Su se lección se hace con base en la experiencia del ingeniero encargado del diseño estructural y es definitiva en el tamafi.o de las secciones resultantes, en el peso del edificio y como consecuencia en el tipo de cimentación. La secuencia que se sigue para su determinación es la siguiente: Se elige Q en función del proyecto arquitectónico y de los materiales seleccionados para su construcción. o Con la Q selecc ionada se hace un pr imer análisis y un disefi.o estructural. o Se ve rifica que la estructura diseñada cumpla con los requisitos impuestos por el factor Q escogido, de no ser así se procede nuevamente . o Con el disefi.o definitivo se elaboran los planos y después se revisan cuidadosamente para asegu rarse que están de acuerdo con lo previsto; por ejemplo, si los muros están ligados o desligados, según el caso, y en este último se verifica que su fijación a la estructura corresponda con lo dispuesto ( l'óase fig ura 4.3).

o

Va = Fuerza cortante basal. e = Coeficiente sísmico l que representa un porcentaje de la gravedad expresado en decimales, de acuerdo con: o

o o o

Zona 1, e = 0. 16. Zona 11 , e = 0.32 . Zona III, e = 0.40. Las estructuras del grupo A se incrementan en 50 %.

W = Peso total de la estructura que se encuentra por encima del punto donde no haya restricción al desplante horizontal.

1 En terrenos Que se encuentra fuera del Distrito Federal es

necesario analiza r cada caso de acuerdo con su similitud a las ante· riores COI1cüciones.

Para selecc ionar Q se considera qu e estructuras rígidas, como son las que tienen muros de mampostería o de concreto con poca o casi nula

105

colum nas ele ac ero o ele concreto refo rzado

[J]IllIill m nmrn

y losas pl,lll,lS: por marcos rígid os ele acero'

[ll[[illTIJ I! ¡¡11111l-']

llilUllilJ i1III IIIIIIi ITllJJJJII] UlJJE W i ~

1111 ¡111 11 I 11/ j 1111 111

mlJlllIlJ mlmnn

1IIIIIII III I Iillllllllll ,

1II1111I111 1 1111 ¡1111111

" :-:;<::'-." ""'-"

" s ",'-.,); '-.'';

" ,"-..Y,,-

Fig ura 4 .3

« . JJ¿' :~'. '..3. ca pacidad de deformación, acep ta rán -gfttt1ftes. fuerza s sísmicas . Estru cturas con marcos dúctiles y alta capacidad de deformación aceptarán fuerzas sísmicas l' edu~ : ,-C\,~ _~ Una obra debe se r más cuidadosamente ejec utada conforme aumenta el valor de Q, ya que es más elástica y exigit'á el fi el comportamiento co n lo previsto ante las s oli c itac io nes de un sismo, d e fo rmánd ose y redis t ribuyendo sus esfu e rzos de una mane ra más unifOJ'me, En estos casos se rá defini tiva s u efi ciencia a l di sipar la e nergía que ac umul e. En forma muy gru esa y sólo para dar una id ea puede d ecirse que la selección de Q se hace de acuerdo con los siguientes criterios:

por marcos ele conc reto refo rzado o po;' mUt'OS d e este material: por combinaciones ele marcos ele acero con mu ros ele conc reto o por marcos el e concreto con diagonales de acero; y por marcos de concreto o de acero con diafragmas de madera contrac hapada, • Q = 2: Se usará c uando la res isten cia a las fuerzas late rales es s uministrad a por losas planas con co lumnas de acero o de concreto refo rzado: por marcos de acero o de concreto refo rzad o con o s in cont raventeo: por muros o colum nas de concreto refo rzado que no c umplen en algún ent repiso lo es peci t'icado para Q--l y Q-:3; por m uros de mampostería confinados por castill os y dalas, o por columnas y trabes de con creto reforzado o de ac ero; por sistemas de muros formados por duelas de madera horizonta les o ve rticale s combinadas co n diago na les de madera ma ciz a; y por últim o , cuando la t'esistencia es sum inist rada por e lement.os presforzados, • Q = 1. 5: Cuando la resisten cia a fu erzas laterales es suministrada en todos los entrepisos por muros de mampostería de pi ezas huecas, co nfinadas o con re fu erzo interior. • Q = 1: En estructuras c uya res istencia a fuerzas late rales es s um inistrada al menos par cialmente por e le me ntos o materiales diferentes al acero, al conc reto reforzado, a las mamposterías y a la madera,

4.2.9.

L A FUERZA SíSMI CA

P

• Q = 4: Se usa c uand o la resistencia de los

e ntrepisos es sum in ist rada p or marcos no co ntraven tead os o co n muros de co ncreto refo rzado que aceptan como mínimo el 50 'Ir, de las fuerzas s ísmi cas , además de cumplir co n los requisitos de ductilidacL • Q = :3: Para adoptar este valor d e Q se requie re qu e los ma rcos sean dú ct iles pero la estructura tendrá una mayo r abundancia de elementos rígidos , como son muros de concreto o de mamposte t'ia , además de los co ntmvientos que requi e ra. La res ist.e nc'i a en tr,dos los e nt re pi sos es s um inis trada po r

106

Se calcula con la exp resión: f! "

'!:

!t

e

I

[-> =

'::

'fe

¿ IV, 'E:

}¡ I

I!'"

IV

donde:

Q = Facto r de co tnportamiento sismictl. (, = Coeficiente sismico, 1/, = Altura sobrE' el ni n'l de desp la nto, W, = Peso del nive l considerado.

4.3. ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO 4.3.1. EL

o' /0

100

f..

-

-

-

-

.

.. .

. .. ... ..

CONCRETO 80

Es un material pétreo de creación artificial producto de la mezcla de elementos inertes, como son la grava y la arena; con un aglutinante: el cemento portland con agua. Además, s i se desea puede llevar diversos tipos de aditivos que modificarán sus propiedades iniciales.

. .

Aire

60

+

40

a) Los elementos que integran su mezcla son de

20

dos tipos: • Activos: Cemento yagua que al entrar en contacto entre sí generarán una reacción química mediante la cual la masa empieza a fraguar hasta que a los 28 días alcanza su resistencia de proyecto, permitiendo que todo elemento inmerso en ella quede sujeto en forma definitiva. • Inertes: Son agregados pétreos, minerales o de alguna otra naturaleza. Entre los primeros predominan las gravas y las arenas cuya función será dar la "estructura" al concreto y quedará "amalgamada" por la pasta de cemento alojada en los huecos formados en ella. b) La resistencia del concreto estará prevista previamente a su fabricación al predeterminar las cantidades de cemento, agregados y agua que participarán en la mezcla (véase figura 4.4). Las proporciones que tendrán cada uno de los elementos variará según la resistencia que se desee obtener, osc ilando de acuerdo con los siguientes porcentajes:

• Cemento: 10 a 15 %. • Agregados: 70 a 75 %. • Agua y aire: 12 a 15 %. El cemento

Desde que e l hombre empezó a construir requirió de aglomerantes que le permitieran darle cohesión a sus macizos y sillares, y lo resolvió inicialmente con lodos de arcillas que siglos eles-

o

,

f-

-

-

-

Cemenlo .

...

. .

..

. . . ... Aguo .. ... - .

T

+

+ +

4.3.1.1. Características del concreto

-

ft+

+

,

+ Arena

+

-t-

+ I

000 O QoQO 0 0 °0 O OGravaO 0°0 O O 00 O 000 O~oO 200

100

300

l'e

Figura 4.4

pués sustituyó por diversos materiales hasta llegar a las cales hidráulicas. El cemento usado actualmente en la fabricación de los concretos útiles para estructuras es derivado del inventado en 1756 por el ingeniero inglés J uan Smeaton, y consiste en la mezcla de una parte de arcilla y tres de materiales calcáreos sometidos a cocción en hornos hasta que la mezcla parcialmente se funde tomando la forma de bolas a las que se denomina clinke?'. Este material se muele finamente y se le añade un po c o de yeso produciendo el denominaelo cemento PortlancL Tipos de cemento

El concreto para estructuras podrá usar cualquier tipo ele cemento Portland: Tipo 1. Normal: de uso general. Tipo 11. Modificado: con menor calo r de hidra-

tación y resistente a los sulfatos. Tipo 111. De resistencia rápida: su fraguad o es rápido. Tipo IV De bajo calor: es recomendable para grandes volúmenes de concreto por tener un fraguado inicial lento. Tipo V Contra sulfatos: resistente a álcalis.

107

De tipo especia 1: o o o

Cemento blanco. Útil para alba l ilería. Cementos impermeables. Repelentes al agua. Cementos puzohnicos. De fraguado lento.

Agregados pétreos

Se usarán sólo aquell os ag regados con características tales que al integrarsE' a la lechada de cemen to pe rmitan obtener un concreto con las características de resistencia, deformabilidad y durabilidad prefijadas y con un peso mlumétri co igualo superior al especificado. La calidad d e los agregados pétreos debe ver ificarse mínimo cada mes o cU
4.3.1 .2. Características del concreto según el RCDF Como se indicó anteriormente. pi RCDF clasifica al conc reto en clase I y JI , para se l' utiliza_ do en las siguientes obras: o

Concreto clase 1: en estructuras del grupo A y en estructu ras del subgrupo 8 1

o

Concreto clase JI : en estructuras del subgrupo E 2

La resistencia a la compresión del concreto es la principal de sus características. En obras ele edificación se utilizan conc retos con I e S :300 kg/cm", e n elementos prefabricados Fe S 500 kg/c m 2 , y experimentalmente en condiciones muy controladas y co n el auxili o de aditi\'os y densificaelores se están produciendo concretos próximos af', = 1 000 kg/cm2 . El RCDF exige lo siguiente:

o

Por su extra cción: de río. mina, playa o tri tu ración. Por su peso: pesados, normales y ligeros. Por su forma: redondeados y angulosos.

Clase 1: f'e 2! 250 kg/cm2 . o Clase Il :j'e S 250 kg/cm 2 . o

El conc reto es débil a la tensión. Aproximadamente su valor es el 10 % de su resistencia a la compresión. El RCDF exige que cuando menos cumpla con lo siguiente:

v¡; :,¡¡;

• Clase 1:1, = 1.5 o Clase JI :}; = 1.2

El módulo de elasticidad deberá cumplir con: o

Agua

Debe se r limpia, de preferencia potable, eviraml<J aq uella que co ntenga sus tancias que la "tlwrbien o produzcan mal sabor u olor. Ad i tivos

Se pueden usar adi tivos si lo autoriza el direcLn l' d e ob ra y adem ás cumpl en lo especifi cado para ellos en las normas NOM. en caso de emplea l'se se mu estreará el conc reto antes y después de adicio narlos (véase 4.3.1.7.).

108

o

Clase 1: E, = 14 000 {f; Clase JI : E, = 8 000 {f;

La contracción por secado supondrá que: o o

Clase 1: Ed = 0.00 l . Clase JI : Eél = 0.002.

El coe fi cien t,e elE' deformación axial dife rida será: o

o

Clase 1: G¡S 2.4. Clase JI : (,~. 5, 50,

donde:

o

(Jj - (J i

i

o

y: (Jj == deformación axial final. (Ji

== deformación axial inmediata. o

El valor nominal de la r esistencia del concreto: Para efectos de diseño será:

Cemento tipo 1: P,. = Pe = Arena: P, = Pe = Humedad = Absorción = Módulo de finura = Grava: Pv = Pe =

Datos de control

Número de muestras o

1"c

=

0.851*c

4.3.1.3. Dosificación del concreto (ejemplo) Se denomina dosificación del concreto al procedimiento mediante el cual se va a determinar la proporción en que se incorporará cada uno de los elementos que lo integrarán. Existen diversos métodos para llevarlo a cabo; aqlú se utilizar á el se ñalado por la cartilla del Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A. C., la que se recomienda adquirir como documento de consulta. Como ejemplo de dosificación de un concreto se supondrá el diseño de lIDa mezcla que produzca lIDa resistencia!,c = 250 kg/cm 2 a los 28 días; que no estará expuesto a intemperismo ni al ataque de agentes externos agresivos y que se utilizará en la cimentación de lID edificio.

1% 3 %

2.8 1 570 kg/m" 2.3 Tl\IlA = 20 mm Humedad = 1 % Absorción = 2 %

j*c == 0.8i'c ,

y como se considera que la distribución de los esfu erzos de compresión es uni fo rme en una zona cuya proflmdidad es entre 0.8 y 0.85 la del eje neutro, se tiene:

I 515 kg/m 3 3. 1 1 560 kg/m3 2.4

o

Una por cada 5 m3 . 200 m 3/5 m 3 = 40 muestras.

Variancia Aunque se permite hasta un 15 % de las muestras abajo de la resistencia de proyecto, se toma por seguridad 14 % .

Desviación De las tablas se obtiene para un tot.al de 40 muestras y probabilidad de que queden bajos 1. 5 de cada 10 especímenes: t = 1.036.

Resistencia promedio requerida 250 kg/cm 2

Je,.= - - - 1- t*V

1- ( 1.036

* 0.14)

JeT= 292.4 kg/cm'Datos básicos o o o o

o o

Resistencia:!,c = 250 kg/cm2 a los 28 días. Revenimiento: 7'5, Rv '5, 10. Condiciones de mezcla: sin inclusión de aire. Variancia: se acepta que 15 % de las muestras quede debajo de su resistencia de proyecto, p ero no menor al 80 % de ésta. Volumen de fabricación: 200 m". Sitio de colocación: en la cimentación.

Determinación del revenimiento o o

o o o

Muros y zapatas de 2.5 a 7.5 cm. Trabes y muros: de 2.5 a 10.0 cm. Colunmas: ele 2.5 a 10.0 cm. Losas: de 2.5 a 7.5 cm. Concreto masivo: ele 2.5 a 5.0 cm. Para este caso se toma: de Rv = 7.0 cm.

109

To III(¿I/ () lIuí.c i /l/ O d ('/ (/{j ¡'('{jo rI ()

• TMA

Co lit ¡clac! de re ment o

• Dividiendo la cantidad el e agua entre la "elación ele agua/cemento se tiene:

20 mm.

=

Relación agua-cemento

Cemento • De la figura 4.5 o de las tablas corresponcUentes, se tiene: / VC = 0.56.

359 kg/m:J

= 20 1/0.56 =

COl/tic/od cle gm l'O ( pelase tabla 4.3) .

Tabla 4.3

560

POlseJ/l oje de oral'a (C1l 110 lll/uell )

480 420

350

Tal //(¡ 110

r\

agre[jado ,, mel.rimo

~ i>'.. ~ V)

Modulo de fil i ura ( de la arella)

(e n !}l/u)

2 .4 0

10 13

20 25

0.50 0.59 U.66 0. 11

-In

0. 75

r\( C0 V

'<.( ./ ~/;

'< '/ ~

280

,1---- -- -------- - ------ -- ----- - - - - -- --

:l. 60

2.80

3.00

0.48

0.46 0.55 0 .62

0.44

0.57

0.6-1 0.69 n.l ]

0.5:3 0.60 0.65 0.09

0.67 11.71

:'« // ~ 1>-...

210

' < :¿;:~

I

~

R; I~

I,

140

De la tabla 4.3:

'-<...,

• Volumen de grava = 62 % . • Peso de la grava = 0.62 x 1 570

70

973.4 kg.

=

CC/Jltidad de w ella (pOI' dijereJ/cia de 'l'oluTf/Rn) 28 díos

La participación de cada lino de los ingredientes calculados en volumen absoluto dan:

Cemento Portlond tipo I

o 'J 3c

(1

45

0.54

O 63

071

• • • •

Figura 4.5 f)('lr ' l'Illillf/('irJI/

del

(({JI/U

(/I II/,J)

La cantidad de agua para co nc re to sin aire incluido se proporciona en la tabla 4.2.

Cemento: 3 590.0 kg/(3.1 x 1 000) = 0.11501:3 Agua: 200.0 kg/(1. 0 x 1 000) = 0.200 mJ Grava: 97:3.4 kg/(2.3 x 1 000) = 0.423 m' Aire atrapado: 2 % = 0.020 m3

I

, Rf"(WllilHiel/l o ( en e ro)

: P o rcelllaj e r/euirv

________

( en m 'm )

:J. 5 u:j

7. .) (/10

!O

207 1!l9

228

24'3

:l.O

216

2.5

187

201

178

193

228 213 202

20 25

110

• Peso de la arena seca:

--------~

L _______ ,

1:)

0. 242 m:1 1. 000 ml

Total:

To 111(/ fi n

I IIt/T{ I/Jo

=

• Arena:

Tabla 4.2

i {({Jrr'[j~/(lfI

0.75801 J

Suma:

15

(¿

17.5 : ¡Ilclllido

0.242 ml x (2.4 x 1 000)

=

580.8 kg.

Cantidad ele agregados húmedos

2.0 1.5

• Grava húmeda: 973.4 kg x 1. 01 • Arena húmeda: 580.8 kg x 1.01

= =

983. 1 kg. 586.6 kg.

Canti dad ele agua ajustaela

• Agua superficial grava: 2.0 - 1.0 = 1.0 %. • Agua s uperficial arena: 3.0 - 1.0 = 2.0 %. • Agua necesaria: 200 + [(973.4 x 0.0 1). + (580.8 x 0.02)J = 200 + (9. 73 + 11.62) = 22 1.31.

Propor"CionamientoJinctl en peso

• • • •

Cemento: 357.0 kg. Grava: 983. 1 kg. Arena: 586.6 kg. Agua: 22 1.3 kg.

p ropor"Cionamienl.o volumétrico

Tomando al cemento como unidad de volumen: • Cemen to: 357.0 kg / 1 515 kg/m3 = 0.236 m 3 : 1.00. • Grava: 983. 1 kg / 1570 kg/m3 = 0.626 m 3 : 2.65. • Arena: 586.6 kg / 1 560 kg/m 3 = 0.376 m 3 : 1. 62 . • Agua: 22 1.3 kg / 1 000 kg/m3 = 0.22 1 m 3 : 0.94.

4.3.1.4. Fabricación del concreto en obra Para dispone r de un buen concreto, además de cuidar la calidad de sus ingredientes es neceo sario vigilar s u manejo y proporcionamiento; se recomienda cumplir los siguientes puntos: a ) Tener patios de almacenamiento limpios: es

el) Protege r al cemento de la humedad, además de guardarlo en lm cuarw, colocarl o sobre tarimas que eviten se humedezca. e) Cumplir con el proporcionamiento requerido: si se dosifica en volumen, conviene disponer de depósitos de medición exactos. Es frecuente en las obras utilizar los botes alcoholeros como medida, p e ro debido a que están construid os co n lámina delgada pierd en su forma, red ucen su volumen y alte ran las proporciones originales. Para evitarlo se recomienda tener tolvas con las propo rcion es deseadas, o por lo menos usar botes indeformables. 1) Vigilar que n o ex ista agua adicion al a la especificada: es común que el ingeniero diseñe su mezcla con el revenimiento mínimo recomendado, a fin de ahorrar cemento, lo cual puede provocar que presente dific ultad al colocarla y que el maestro de obras, en un afán de facilitarse el trabajo añada indebidamente agua, alterando la proporción y con ello la resistencia. g) Verificar que el tiempo mínimo de mezclado sea un min uto: la resistencia del concreto se increme nta con forme aumen ta el tiempo d e mezclado dentro de la revolvedora (véase fig ura 4.6).

fe 400 350 3 meses 300 250

f---" i-- f-V

conveni ~nte

colocar firmes sobre los cuales se almacenen los agregados, a fin de evitar la contaminación con polvo y materia vegetal. b) Almacenar los pétreos por capas: esto evitará la seg regación que se produce en las pilas de grava y arena al rodar el material más gru eso hasta la base de ésta. c) Sie mpr e se debe r á ext rae r el mate ri al desde abajo para evitar acumu lación de fin os. Cuando no se hace est o el polvo baja y se concentra en el fondo y en el centro.

200

f-- f---"

V

.- f--

1

28 d íL

.-

150 100 O

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

Tiempo de mezclo do (en minutos).

Figura 4.6

111

4.3.1.5. Verif icac ió n de la c alid ad del c o n c reto Rece pción Si e l conc reto es premezclado ve rifi car en la remisión: tipo, resistencia, edad a la que alcanzará la resistencia, tamaü o máximo del agregado, revenimie nto y si tiene algún ad itivo. En caso de que se est é fabricando en obra, estos req ui sitos se verifi carán directamente. Temperatura del concreto. Vigilar que se mantenga dentro e1el rango el e 12 a 32 oC. Mezclad o previo. Cuand o se usan cami on es

para transpo rt,l r el conc re t o an te s d e tornar muest ra s d e él se recom ienda: si s on de tipo re\"(l lvedo ra, hace r gira r la oll a tres mi nutos a veloc idad de mezclado. y si son de volteo vaciarlo en una ar tesa y mezclarlo; después se determinará su revenimiento y se tomará el conc reto para cualquier otra prueba. Mu es tras . Se toma rán 2 o 3 mu estras en el periodo comprendido entre la descarga del 15 % y la del 85 % del volumen total del concreto. Pruebas que se deben realizar ( uéase tabla -l.4).

Tabla 4.4 F' ¡"('C U (' li cio P,'l /r'bu

T(I!c}"u ",.il(

1/1'('/10 en nbra

Pr('}U (';:c!ur/n

Cad a :)

I lna por nll J

Rc\"e nim ien r o

1'(~ \'r) I!U ra s

c m + 1.6 cm 1U cm + J.;) CIlI 10 11 llIÓS ClH + :3,:1

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Pc:-;o \'olum él r ico

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I

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-H!m:¡

Resisl ~ Il (: ¡~l ciL' l concrc t o

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I g ll ~l l

qu e el :t1ll c r iul'

qUE' el anrer inr

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Tres por ca ela ZO!li.l

E.: Xl rU('('i!")!l e!r' ro raZOIlPS

Su promedio SP aee pl a SPi,l el SO rx, c!¿Ir de proycc trl , inr-lnsn un !) al í O %

Igllnl que' la an terior

nas,' J:

no h~l.\ ·an CUll11,lid o [ lno ¡JOI" rl írt , si los agr egad os so n de la !lIi!"i llKl fU e' I1 I t.::

Co n! racc ilJ rI s l~(" a ( l f) a

[1 110

por d ía

28 d ias ele c1!rad o

,

('¡.lSt"

di fr ricl a n 2~ días r! I' curad o .\' ~ ~ dí~IS d ,· !:-o.-,(·:tdu al .:I n 'J{, de S1\ l"l '.s i stl~ l wi:1

nll() fe

~ ~

1 ~ 1I.:11 fj \l"

pI arHf.>ri nr

Clase 1: :s; 11.1 ¡( 1I

I

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I

I CrJc [i c: iC'llIC de d o:.: fn n n:l,· j(·1Il I 11110 jltlr d ia

~

I I

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" I .¡./1:HOt 1f ,.

i

I I

Sp i.1CepW la resistencia l'specifi c[te!Ll m en o::; 50 kg/cm::! y :3 C'OIl.5P.CUt i\',).5 !llf' n Os 1í kg/('m~

Igua l q Ll'" la ant e r i'JI"

donde los cilindros M,j rl ul fJ eh" elas tici dad a los :28 díns

En c.hs cilindros COllsPf"u ti\'(1s aeCpl <.l la resi stencia 0spPcificada menos :35 "Wcm:.! ~; PI1 tres ~·n ll sj · c llti . . . os no rnc'nnr qll' f ,· (~S l leei fi cada

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11 :

o.O! I:!

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( 'bs\' 11 : S ;-).1 1

L

Equipo para control de calidad necesario en obra (1'éClse figura 4.7)

o

o

• Carretilla concretera. • Charo la metálica para contener 25 1 aproximadamente. • Cucharón metálico de tipo rectangular y capacidael ele 1.5 1 aproximaelamente. • Cubeta metálica de 15 1 para tomar las muest ras. • Cono de r evenim ientos con forma t roncocó nica ele 20 cm ele diámetro en la base inferior, 10 cm en la base superior y 30 cm ele altura.

o

o

Aparato, medidor de aire por métoelo ele presión. Báscula de 125 kilogramos de capacidad de doble barra, con aproximación de 10 g en su escala más baja (si se va a utilizar concreto tipo 1 es indispensable). Vibrador interno de flecha rígida o flexible con diámetro del vástago de 4 cm como minimo y capaz de producir 7 000 vibraciones por minuto. Recipiente metálico de forma cilíndrica de 170 mm y altura de 220 mm para determinación del renclimiento volumétrico de concretos con TMA de 25 mm de diámetro.

Proceso para muestreo del concreto o

o

o

Las m uestras deben tomarse de concreto fr esco proveniente, según el caso, de camiones revolvedores o con agitadores; ele mezcladoras estacionarias, bien sean plantas o revolvedoras portátiles. Se evitará que las muestras queden al descubierto más de 15 minutos. En una libreta se asentarán: fecha, hora , características del concreto y ubi cación de su colocación.

Obtención del revenimiento (v éase figura 4.8) Figura 4.7

• Placa metálica plana y cuadrada de 45 cm por lado para emplearse como base en los revenimientos. • Varilla ele acer o para compactar, de forma redonda y lisa, de 16 mm (5/8") de diámetro con sus extremos redondeados. o Llana de yesero o cuchara de albaI1il. o Regla metálica para eru-asar de 30 x 5 x 2.5 cm. o Moldes metálicos para cilindros de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura.

El cono de revenimiento se llenará en 3 capas, cada una de igual volumen, que aproximadamente darán alturas de 6, 15 Y 30 cm. o Cada capa se compacta con 25 penetraciones de la varilla, procurando se introduzcan 2 cm en la capa anterior. o Se enrasa con la misma varilla verificand o qu e el concreto quede justo al borde. o Se levanta el cono lentamente , se coloca el e cabeza a un lado del montículo de conc re to y se pone horizontalmente sobre él la varilla. El revenimiento se mide el e la varill a a la cima del montículo. o El revenimiento obtenido tiene como tole rancias las siguientes: o

Equipo conveniente pero no indispensable o

Moldes rectangulares para vigas de 15 cm de altura, 15 cm ele ancho y 50 cm ele largo.

De: 1 a 5 cm :o; l.5 cm. 5a 10 cm:O; 2.5 cm . 10 o más cm :o; 3.5 cm.

113

l oo

lep

+

Revenimiento

Figura 4.8

Figura 4.9

Moldeo de cilindros (v éase figura 4.9)

Corazones de concreto

El lugar para moldearlos debe encontrarse a cubierto . o Se llena en tres partes iguales y compacta de forma similar al cono de revenimientos. • Se enrasa con la regla metálica evitando protube rancias d e más de 3 mm. o Se colocan las marcas de identificación con trazos finos. o Para su curado, conviene dejarlos en un lugar cubierto con una temperatura entre 10 y 30 oC, y tapar cada cilindro con una bolsa de plástico unida a él mediante una liga.

o

o

114

o

o

o

Cuando por alglma razón haya duda sobre la resistencia del concreto colocado, se extraerán de muestras que permitan verificarla. Los corazones deben tener un cliámetro entre 2 y 3 veces el TMA y una longitud total , incluyendo sus bases, entre 1 y 2 diámetros. Las bases se preparan de manera que queden perpendiculares al eje del cilindro y se p resenten lisas y planas. Para lograrlo se "cabecean" con azufre flmdido. Se podrá aceptar la resistencia dada por un corazón si es mayor del 80 % de la de diseño, de acuerdo con la norma NOM C-191.

4.3.1.6. Transporte y colocación del concreto 4.3.1.6.1. Transporte Los reqLusitos que se deben cumplir son: Que sea un sistema econórruco: dentro de las posibili dades d e transp orte se seleccionará aquella que presente el menor costo y la mayor seguridad en el manejo del conc reto. o Que evite la segregación: debe impedir que durante el tran sporte se presente segregación y pérdida de lechada. o Que permita tiempos mínimos para el transporte y la colocación del concreto: la suma de ambos debe ser menor que el tiempo previo al fraguado irucia!. o

;p

TIpos d e transporte

Canalones. Cuando se tenga una diferencia de altura inferior a 4.5 m entre la artesa y el sitio de colocación, y éste por su anchu ra permita un acceso fácil para grandes volúmenes de concreto, se puede hacer de forma directa mediante el uso de canalones. o Carretillas concrete ras. Son carretillas manuales con mayor fondo que las tradicionales para evitar que durante el transporte se derrame la lech ada. o Botes de mano. Se utilizan para t ransportar el concreto clirectamente sobre el hombro de los trabajadores, se usan botes de pintura de 20 1 y de tipo alcoholero de 16 l. o "Bogue" (o carros co n cre t eros). Tienen forma cilínd rica y una capacidad aproximada de 50 l. Evitan el derrame del concreto y permiten ser izados con pluma y malacate. o Ductos. Cuando es necesario depositar el concreto en muros o en macizos q ue estén debajo del nivel de descarga del concreto y que por su forma o por ser grande la diferencia de altura no es recomendable hacerlo con canalones, se procederá a través de un tubo cuyo extremo inferior quede "ahogado" en la masa de concreto que se va vaciando y el super ior tenga un embudo, con lo que simultáneamente se facilitará su colocación y

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•

Figura 4.10

o

o

evitará la segregación de los materiales. Generalmente se utilizan tuberías de 6 u 8", (véase figura 4. 10). Bandas. Son adecuadas sólo para grandes volúmenes, y si además hay posibilidad de disponer de suficiente longitud de desarrollo que perrrutan darles pequeñas penclientes. Carruones revolvedores. Su uso es muy conveniente para grandes clistancias. Su capacidad normal es de 6 a 7 m3 , pero existen hasta de 15m 3 .

o

Carruón de volteo: Es útil cuando se trata ele

115

distancias cortas , siempre y cuando se selle la caja para evitar pé rdid a de la lechada y antes de su co locación se haga un nuevo mezclado para eli minar la segregación que se generó d urante el acarreo. • Bombas y t uberías. Actualmente, la mayo ría de l as bombas son de t.ipo pistón y tienen doble émbolo para dar contin uidad al movimiento elel concreto. Su alcance ho rizontal puede ser d e 250 m y verticalmente algunas llegan a subirlo hasta 50 m. También existen bom bas que transpo rtan el concreto emp ujándolo a través de las tuberías por medio de aire a presión, el que se inyecta a un tanque hermético en el que previamente se le ha depos itado; su uso es más limitado y requiere que en la descarga se rompa la presión de fo rma tal qu e evite la pé rdida ele la lechada y la segregación ele los pétreos. Las tuberías son necesarias como complemento elel equipo de bombeo.

las tuberías que vienen de la bomba, del caIruón o de cualquier ot.ro medio de t ransporte, de manera que su distribución se realice con el auxilio de palas y su adecuado acomodo por medio de vibradores . • Compactación por vibración. Es necesario compactar adecuadamente el concreto mediante un vibrado que le permita expulsar el aire ar.rapacl o y acomodarse, tomando totalmente la forma e1el molde a la vez que alcanza su peso volumétrico máximo , lo que propiciará continuidad en la trusmisión de esfuerzos. Si el concreto es vibrado en exceso se generará su segregación (''1;(1.$1> figura 4.11). • Pa ra compactar con vibrador se introducirá ve rticalmente su cabezal dentro de la masa clel concreto, evitando ql le toque las parrillas d" armado. La dLIración requerida para la vibración depende ele la traba.iabiliclael del conc reto y de la efectividad del vibraclor, pero normal· mente ésta no debe durar más d e 10 segwlelos. Se puede determinar de modo visual si el con· creto ha logrado una compactación adecuada obse r vando c uando e l agI'egado grueso comienza a desaparecer ele la superficie y ésta empieza a tener un aspecLO I'elath'ameme liso y ligeramente brillante.

4.3. 1.6.2. Colocación del concreto • Colocación. El concreto se rec ibirá en el sitio de colado directamente de la revolvedora, de

30

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cm

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---7 I

I Figura 4.11

116

4.3.1.7. Aditivos para el concreto Lo s aditivos pu ede n e ncon t rars e en polvo, líquid os Y solu bl es o inso lubles en agua Si están en polvo d eben mezclars e con una porción del ceme nto y d espu és depositarse en la revolvedora para aseg urar una mezcla uniforme en todo el co ncreto. Aquellos materiales que se empleen en una prop orción superior al 10 % del peso d e l cemento, tales co mo puzol anas , deben ser manejados igual que el cemento. Si el aditivo produce gmmos en el cemento, como es el caso de las sales higroscópicas, se mezclarán con la arena. Los aditivos líquidos, si son solu bles, se añadirán en el agua . Debe vigilarse que no se mezclen aditivos incompatibles leyendo para ello cuidadosamente las inst rucciones de cada uno. Los aditivos más usuales son para: • Aumenta r t rab ajab ilidad a l conc r eto con igual can tidad de agua: impulsores de aire, dispersantes y fluidificantes. • Lograr mayores resistencias a edades t empranas: acelerantes. • Aumentar la resistencia de disel1o: densificadores. • Retardar el fraguado y el calor qu e producen: retard antes. • Acelerar el fraguado: acelerantes. • Aumentar la durabilidad en condiciones severas: endurecedores. • Re du c ir s u permeabilidad a los líquidos : repe lentes a la ab sorción y reduc tores d e permeabilidad. • Gen erar una cap acidad de e xpansi ón qu e facilite el relleno con mortero entre dos s uperfi cies: ex pansa re s y estabilizadores de volumen.

4.3.1.8. Curado del concreto El objeto de un curado es evitar que durante las siguientes horas a la colocación del concreto se p ierda agua por evaporación , ya qu e ésta se restará de la necesari a para la hidratación del cemento; además disminuirá la ayuda que presta para controlar la tempe ratura producto del fraguado inicial. Se recomienda:

a ) Ini ciar el cu rado después de que desaparezca

el lustre acuoso en las superficies horizontales, lo que sucede entre 2 y 4 horas después de col ado. En supe rfi cies verticales se hará d espués el e l d esc imbre. Los e lemen tos que requieren mayor vigilancia son los que tienen secc iones delgadas, tales co mo losas, ban quetas , guarniciones y muros. IJ) Vii! il ar la temperatura del concreto, la c ual du,ante los siete días subsecuentes al colado conviene que se mantenga entre 10 y 25 oC. Si la temperatura baja de este límite puede inhibirse la hidratación del cemento. e) Para evitar la pérdida de humedad pu ede utiliza rse cualquiera de los siguientes métodos: • Con agua en form a direc ta y constante. • Con yute, paj a, heno o arena majada. • Con p e lí c ula pl ástica adheri d a mediant e untado . • Con vapor. d) Los daüos que se generan d e no satisface r los

requerimientos de un curad o adec uado son agrietamiento y baja en su resistencia d e proyecto, la cual puede verse afectada hasta en un 50 %.

4.3.1 .9. Descimbrado del concreto Antes de desc imbrar, conviene pedir al laboratorio que haga fallar a compresión un cilindro y verifique si ya alcanzó el 80 % de la ,esistencia de proyecto, si n o se logra se evitará iniciar el descimbrado. El lapso entre la colocación d el co ncret o y el descimbrado depende de: • El tipo de cemento usado: no rmal o rápido. • El uso de aditivo acele ran te. • La eficiencia del tipo de curado. • La temperatura ambiente . • El tipo de elemento estru ctu ral colaelo. Conviene elisel1a r las cimb ras ele elcmenLrJ'; ho ri zontales de man e ra que contengan algi'11 1 puntal en e l sitio más desfavorabl e . de fomlil tal 117

que al retirar la obra falsa éste permanezca sin tocarlo.

4.3.2.

Si se trabaja a la tensión, deben cumplir Con los requisitos que se detallan en la tabla 4.6. Para su d obl ez es n ecesa rio dispon e r de un mand ril que permita un giro a 180°, cuyo diámetro expresado como múltiplo del de la varilla deberá estar de acuerdo co n los datos de la tabla 4.7. Al recibir en obra el material adqui rido del pro. veedor es indispensable identificarlo plenamente por lo que mediante las req llisiciones que lo acom: paf'l an se deberá asegurar que corresponde al solio citado y posteriormente confirmar sus caracterís. ti ca s to ma nd o p rob e t as p a ra m a n da rlas al laboratorio. De la información inicial se obtendrá:

EL ACE RO DE REF UERZO Y SUS

PROPI EDA DES

4.3.2.1 . Formas aceptadas para el acero de refuerzo Ba rras co rrugad as d e ac er o lam in ad as e n caliente: fy = 4 120 kglcm2 ; grad o 42.

Peso total del lote en kilogramos. o Si son corrugadas o lisas. o Grado del acero. o Si su presentac ión es en rollo o recta. o Requisitos adicionales si es producción espe· cial. o

Ba.rras li sas de acero de 6.4 mm laminadas en caliente: fy = 2 940 kglcm' ; grado 30.

Mallas soldadas de alambre laminado en frío:

fv

=

4.3.2.3. Malla soldada de alambre de acero

6 000 kglcm2 ; grad o 60.

Para adquirir una malla estr uc tural se especifica lo siguiente:

4.3.2.2. Espec ificaciones de las barras de refuerzo

No rma establecida en México (NO M- B-290). o Calibre del alambre longitudinal. o Calibre del alambre transversal. o

Los requisitos físicos qu e deben cumpli r se presentan en la tabla 4.5.

oE r

Tabla 4 .5

E

t

Nli me}'(I

Di /1/(.'11Sioll('S I

C0/'J'l lgac ió ll

o ¡'

de Masa IlO loinal

r/('S;gIUlclOJ/:!.

(leglm) O.2 ~ 8

0.560 0.99-1 1.552 2.2:35 :3.973 G.225 7.50:3 li.9:3S 1 l', 'IT1''' 1 ,¡,IIII, 'JI .: ""'HlI

d.-

"i

a

1111,1 '":I d]\;) h S.l t ' qtll\·"It-lItt~ .

la'""S rI ¡' !,1I!~arl:l

Diámel ro (mm)

Arpa (mm:!)

GA

'32

9.5

71 127

12. 7 1-=J. .)_

PerinlPlro

Espac;nlili"illu

.. l l!Lt((l

( 1/?.. mJ

(mm)

(Ifllll)

20.0 29.8 '39.9 50.(1 60.0 79.8

~.5

6.7 8.9 11.1 1:3.'3

19.11

198 285

25 ..1

607

'3 1.8 '34.H '38.1

79 ~

9D.V

22.'3

957

I09 . ~

2~.~

I ~ r,

119.7

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I

17.0

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E

01 E

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0.5 (¡.í"

LO 1.:3 I.G ¡.í l.!!

4.3. ace Dl

cone entro

yo re

118

.'

Tabla 4 .6 Concepto

Graelo 30

Resistencia a la tensión mínima

en N/mm 2 y en (kgf/mm2 ) Límite de nuencia mínimo

en N/mm 2 y en (kgf/mm 2 )

Gmelo42

Graelo 52

490 (50)

617 (63)

686 (70)

294 (30)

412 (42)

(52)

510

Alargamientos

II % 12 % 10% 3% 7%

Va rillas núms. 2 y 3

Va.rillas núms. 4,5 Y 6 Varilla núm. 8 Varilla núm. 10 Varillas núms. 11 y 12

9% 9% 8% 7% 7%

8% 8% 7% 7% 5%

Tabla 4.7 Varilla 'número

2,3,4y5

6

3 IO,llyl2 d

Diá metro míni'mo para doblar (enfuncián del diám.elro de la varilla) Graelo 30

Grado 42

Grado 52

4d 5d 5d 5d

4d 5d 6d 8d

5 el

Gd 7d 3d

= Diámetro nomina! de la varilb.

• Espaciamiento entre los alambres logitudinales y los transve rsales. La nomenclatura tradicional es: 6/6- 10/10, donde se indican en el orden presentado los calibres del alambre y la separación en ambos sentidos. • Ancho de la malla (se mide centro a centro entre los alambres longitudinales). • Tipo de presentación que traerá: en hojas o en rollos. • Requisitos adicionales.

4 .3.2.4. Soldadura estructural en el a cero de refuerzo Durante el armad o del acero que llevará el

concreto reforzado se requiere que las lmiones entre barras de una pulgada de diámetro o may ores sean soldad as de punta con el proceso alu-

minotérmico, con fusión o con el de arco voltaico, este último también útil para fij ar al refu erzo algún dispositivo de acero que requiera. El arco voltaico se genera por el paso de una corriente eléctri ca entre dos metales inme rsos e n una masa gaseosa provocand o se sueld en en t re sí. Dur ante e l proceso h ay d esp rendi miento de luz , y se crea una zona de alta temp e ratura con aprox imadame nte 4 000 oC. E l fenó m eno se provoca al conectar uno de los polos de la fu ente de energía eléctrica a los metales por soldar, generalmente la negativa y el otro al electrodo. El empleo masivo de la soldadu ra es relativamente nuevo, ocurre ap roximadamente a fines de la década de los años cuarenta, no obstante que su descub ri miento data desde inicios elel siglo pasado, cuanel o Sir Hu mphry Davy log ra mediante el arco voltaico so lelar e lemenr os

119

Electrodo revestido Re vesllmicnto

Núcleo de olambre Arco metálico .~-----,

Atm ósfera proieclorc

Escorio

~~--

Metal base

Figura 4.12

metálicos con alambres desnudos. Pero debido a que la realización del proceso en campo presentaba serias dificultades al producir soldaduras de poca calidad, su uso fue esporádico hasta que se dispu so de transformad ores portátil es adecuados y electrodos con un recubrimiento tal que, al qu emarse, gene raron una atmósfera baja en hidrógeno, propiciando soldaduras extraordinariamente res istentes y seguras (uéase fig ura 4.1 2). Al t ransfo rmador o bobin a se le d enom in a mcíqu ina ele so/eLaT, y s u función es transformar la corriente bajando su tensión e incrementando su LntensidacL Las más comunes son para tensiones de 11 0 a 440 volts.

4.3.2.4.1. Tipos de soldadura Los procesos autorizados para soldar barras de refue rzo son: • Soldadu ra por a rco con e lectrodo metálico t'ec ubiert,o (SMAW). • Soldadul'a po r ar co co n alambre contin uo protegido con gas (G MAW). • Soldadu ra por arco con electl'O d o tubular "onrin uo Cf CA\\'). • Soldadu ra con gas a pres ión ( PGW). • S e'¡e IilrlU ra ,c1u minorérmica. 120

4.3.2.4.2. Esfuerzos unitarios en la soldadura. Electrodos Serán los electrodos los elementos que Liarán la resistenc ia del metal de aporte para las uniones realizadas con soldadura por arco, Se denominan por letras y números, d e acue rcl o con la siguiente cOll\'ención: Las primeras siglas son las de la institución que determinó las características co rrespondie ntes, una E de electrodo y después cuat ro números que se indican en la tabla 4.8. Los esfuerz os permisibl es en tens ión y CO I11presión para los d iversos t ip os de so ld adu ra deben se r como mínimo los mismos qu e para los esfue rz os unita ri os pe rm isibles cO I'I'es pondi entes al metal base. . En general, al seleccionar la resistencia de la soldadura co nviene inc rementad a en un ')~ ')- '1".' con respecto al metal base: .I!J(St,lda'¡un¡

= 1.25 *.J!.Jrlwo1.d 1..

l ... 'O 1

El alargamiento permitido para las soicia<:lmas está entre 15 y 20 rrol. Para que la \'a ril la sea soldabl e, el a('('r<) de que está constituida debe tene r un múx imo ele carbón de 0.75 %.

Tabla 4.8 AIYS AIYS AIYS AII'S

E E E E

XX 60

X 1

O

70 90

2 3

3 8

X

Donde:

AII'S

: Institución normaclora de ca lidad.

E

: Para soldadura eléc tri ca.

: Resistencia: 60 000 lblill~ o: 60 000 x 0.07 =4 200 kg/cm" : 70 000 x 0.07 =4 900 kg/cm2 : 80 001) x 1).07 =<; 600 kg/cm" : 90 000 x 0.07 =G 300 kg/cm"

60

70 80 90

I

1

: Contenido bajo el e hidrógeno

2 3

: Contenido alto el e hidrógeno

: Contenido medio el e hidrógeno

: Contenido bajo el e sod io : Contenido medio el e sodio

O

3 8

4.3.2.4.3. Características de una soldadura Bu ena penetración. Se logra si e l mate rial aportado funde la raíz y penetra debajO de ella. En la figura 4. 13 se muestra una soldadura con poca pen etración. Sin socavaciones. El metal base no deberá presentar ahondamientos en el pie de la soldadura. Fusión completa. Se tiene cuando el metal base y el metal aportado logran formar una masa homogénea.

: Contenido alto de sodio

Sin porosidades. La soldadura no debe presentar en su interior ni burbujas de aire ni escoria. En la figu ra 4. 13 se muestra una soldadura defectuosa por estas causas. Sin grietas. El metal aportado no debe presentar ninguna grieta o fisura. La figura adj unta representa una soldadura con esta falla. Buen acabado. El co rdón de soldadura se debe ver uniforme sin hendid uras ni sobremontes. En la figura 4.13 se ilustra una soldadura con estas fallas.

ffiEi?1i i R Poco penetración

o) C entral

Fusión incompleto

Con socava ción

~ b)lo terales

Figura 4.13

Con porosidades

iH~ Mol acabado

Penetración

Coro de fusi ó n

Garganta o e Q;

Coro de lo soldadura

c:.

Piarna

Raí ~

,

"-

"Refuerzo

Fi gura 4 .14

Tabla 4 .9

R

FF

I"n lur<.1

rJlt~l (h ~

rusi ón

F. ---~ :~-' ~'.'-r-;-;=;-==",

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4.3.2.4.4. Áreas efectivas de la soldadura El área de una soldadura depende rá de la longitud de su garganta y de la longitud efectiva del co rdón , por lo que es importante cumpli r con el proceso para evitar e n lo posib le se generen defectos que la reducirán (/'(;" SI , figura -1.1-1 ). La longitud efectiva de la solclodura se ve reducida por defectos generados durante el soldad ... 'cuya pérdida de E'ti ciencia se da en la rab"l ~.!:J .

122

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- - '._- _..

_.~~.. ,;r~,=--. --.~.:

La longiwd máxima de defec¡os que pueden aceptarse se deL;)I!;)n en la tabla -1. 10. Tabla 4 .10 1)1/1111' I 11'"

'11 ¡ I

1111

Ot'J;'C/IJ ¡/Ir 1i 1'¡tlIIU¡ ( 111/11

,....'Ulilf/ di'

i

( 11

'1; 'dI , ...

( 1,.' 111

;\111 11. jfl

:L.! :C.!

·1.:-: li.-l

i\ 11111. !..!

-L'-i

í.!J

1\ I\lIl.

,"'i

J

Cuando están en posición vertical conviene soldarlas con bisel sencillo o doble. ' Para e l caso del bisel sencillo, la ga rganta debe equivaler al 60 % del diámetro (véase figura 4.16) . Si es ne cesari o soldarlas a una superfici e plana se usará el bisel aboc inado sencill o o doble , y la longitud del cord ón no debe ser menor de dos veces el diámetro ele la varilla o de 5 veces el espesor de la placa a la que se suelda Cvéc~5e figura 4.17).

4.3.2.4.5. Tipos de uniones soldadas en varillas Las uniones so ldadas a tope deben tener el área de la sección transversal nominal de la varilla de menor diámetro. cuando las varillas están en posición horizontal y son de igual diámetro pueden ser soldadas en "V" sencilla o doble y con o sin tubo de respaldo. Si es doble, la garganta de cada soldad ura se considera equivalente al 40 % del diámetro de la varilla (véase figura 4. 15) .

45 o 60"

45 o 60"

Z 1 1I ('1 1 1

Área de punteo

~ IIII¡,~IIII

Ó

Móx. dl3 M i'l dl4

al Soldadura de ranura en V sencillo

3o

45

o 60"

rr--n--.r--ré' ''""

Ó

4

I

~ 1 1 1I ~w-n-JI-rr-II-n-----I 6 el Soldad ura

de ranura en

doble V bl Soldad ura de ranura en V senci llo con tubo de respa ldo

Figura 4.15

31-

01Soldadura

de ra nura de

bl Soldadura de ronuro en V sencillo con tubo de respaldo

bisel do ble

Figura 4.16

G argan ta efectiva

Garganta electivo

01

Sencillo

s bl

Doble

Figura 4.17. Soldadura de ranura de bisel abocinado.

123

Garganta efecli.a

Garganta efectivo

s

h

bl Doble

Figura 4.18. Soldadura de ranura en \f abocinado.

que exista una fusión completa entre el metal de la soldadura ':i el de base. Si es necesario elilr otros "pasos" con cordones de soleladura sucesi\'os, se limpiará cada uno de ellos con piqueta y cepillo antes de depositar el que irá

En caso de que se requiem so ldar traslapando dos varillas. la longitud efectiva se toma rá equi\'alente a dos diámetros de la barra menor (l'éClse figu ra -118).

enCin1iJ..

4.3.2.4.6. Ejecución del trabajo 11) Al soldar debe hacerse en situaciones climáti-

/J) e)

11)

1')

.1) 1/)

cas favorables, evitando realizarlas cuando haya lluvia. viento fuerte o nieve y vigilando que las supe rficies estén secas. Las s uperfi cies deben prepararse dejándolas lisas , sin rebabas y limpias de grasas. Los cortes pueden hacerse empleando oxicorte o segueta. Si al te rminar existen ranuras de ') mm o más de profundidad. se esmerilarán. La junta entre las varillas que se solda r'án deberá tener el claro adecuado (no rm almente :3 mm) y una posición favorable para el acceso del electrodo. Es importante que las varillas tulÍdas mantengan perfectamente colineales sus ejes, el desalineanlÍento máximo que se tolerar'á entre e10s barras soldadas se detalla en la tabla -1.11 . La soldadura debe separarse cuando menos :2 diámetros ele cualquier doblez de la barra. Our;lI1te el pl'üceSI) d e soldado dehe \'igil arse

iI) Los elect rodos bajos en hidrógeno deben

esta r completamente secos, por lo que se venden en envases herméticos y se mantienen permanentemente en hornos entre 97 y 120 oC. En caso de que por algún problema hubieren estado en contacto con la humedad, antes de usarse deberán secarse regulando para ello el horno entre 230 y 430 oC y dejándolos en él de ~ a S horas de acuerdo con lo que para cada uno se especifiqu e. i) Para soldar en campo el acero de refuerzo se usan soldaduras AWS E70 1S o AWS E901S, ambas requieren el cuidado ya detallad o en su aplicación. En el primer caso, si ha~' alguna falla no pasará las pruebas por quedar escasa, y en el segundo el ri esgo es que en varillas de pequeflO diámetro puede generar la cristalización del metal base. n La intensidad y la tensión eléctricas necesarias para soldar son las siguientes: • Tensión: En vacío: 60 a í O \·olts. De trabajo: :30 \'Olts.

Tabla 4 .11 1\"1; l/ l. (J¡, /'/1

r;¡la

f-b s r~l: 111"110 .

IJ!-: ~i
124

IlllIll S.11

dt -:

• lntensidad: :3"i .-'\ por cada milímetro de dijo met.ro del electrodo (1,,;(181' tabla -1.1:2) .

\!J

a 1-1

11111 11.1·1

:} 111111

;¡ 11 1111 (i 'IHII

/• .1

En casI) de que la soldadura no IJ
4.~

¡;

per sen rep 4. I! L

dad ció! fall, L sup dos

11 I :

Tabla 4 .12 Diárnel.rO del electrodo

/lltcllsiriruj apro.rl J/l(lrLo

(mm)

(A)

1

:35

2 3

IO ~

4

1~I)

5

175 210

6

¡

i

1

1

I I !I I I

ílJ

,

I¡

I

Isótopos radiactivos

I

I I

lo para evitar el riesgo de que se haya cristali· zado, para lo cual se co rtará a ambos lados 7.5 cm (3") si la varilla es de diámetro peque· f\o y 10.0 cm (4") si es de diámetro mayor.

Placo sensible

Figura 4.19

4.3.2.4.7. Pruebas no destructivas Radiografía. Es la prueba más conven iente, pero por razones de los altos costos que repre· senta su uso se aplica a unas cuantas muestras representativas de la totalidad ('t>éase figura 419). Ultrasonido. Detecta dónde no hay continui· dad en el metal permitiendo que con su informa· ción se generen "mapas" indicando las zonas de falla. Líquidos penetrantes. Sólo detectan sanidad superficial. Para que den los resultados espera· dos , se requiere quitar grasas e impurezas con

un removedor que se aplica previo al del líquido penetrante y al del revelad or. Partículas magnéticas. Igual que los anterio· res, sólo detectan sanidad s upe rficial. Para su empleo se genera un campo magnético y des· pués se colocan polvos cuya agrupación formará líneas de acuerdo con la concentración del metal.

4.3.2.4.8. Simbología (véase figura 4.20)

/'

;s:::

W~;WoooOt

El pun to indico que es soldadura de campo

I

Figura 4.20

125

4.3.2.4.9. Preparaciones (véase figura 4.21)

7fJOOOfh DOOUOOD Placa a tuba de respaldo

3 mm

Figura 4.21

4.3 .3. EL CONCRETO

RE FORZADO

El concreto reforzad o es la combinac ión del concreto y el acero, dos materiales qu e si bien son diferentes en origen, en resistencia yen módulo de elasticidad, permiten crear LUla combinación estable en la cual el concreto aSlmlirá la función de dar la forma y absorber en mayor med ida los esfuerzos de compresión, y el acero tomará la totalidad de los esfue rzos de tensión. y parcialmente los de co mp res ión y los de co rt.ante (1'éase "Carac terísticas de trabaja del concreto refo rzado", en página 135. Al jLUltar el conc reto y el acero se ha formado un producto con un comportamiento diferente al que telúan cuando estaban separados, y presentan propiedades como: • Asimilar formas estables, aun aquellas altamente capri chosas. • Aceptar los esfuerzos combinados que exige la est ructura de la que forma parte. • Tener una gran durabilidad. • Adq uirir apariencia grata en textura, color y temperatu ra. • Admitir recubrirse con casi cualqui er tipo de material. Desde luego, la calidad del co ncreto ¡·eforzado y con ello sus propiedades dependerán de las que tengan individualmente el acero y el conc reto, por lo qu e ambos c umplirán las condiciones de funcionalidad y calidad prede termi -

126

nadas qu e fueron expuestas anteriormente. Para la utilización del conc reto reforzado se hacen las siguientes conside rac iones: • Las fatigas de trabajo de los materiales se tomarán de las obteni das pa ra su estado límite o de ruptu ra y multiplicadas por un facto r de segurid ad. • Se aprovecha que el acero, al sobrepasar su límite elástico, se convie rte en un material plástico cuya fatiga última le pernúte soportar aun un incremento de carga, pero con grandes deformaciones que ya no recuperará , ca racte rística que perm ite utilizarlo como el elemento qu e va a fallar inicialmente y de manera gradual ante soli citaciones superi ores a las previstas. • El conc reto es elástico baj o pequeJi.as cargas, pero cerca del límite de ruptura se comporta como plástico. • Independientemente de l compo rtami ento plástico del acero y parc ialm ente del concreto, a la estruct ura se le considerará en conjunto de fo rma elástica ante momentos. tensiones y fuerzas cortantes exteriores. • A las cargas vivas y muertas se aplican factores de seguridad, con lo qu e se obtiene un disei'lo racional y un grado predeterminado de seguridad para la estructura. • La máxima fatiga que se acepta para el concreto es: 0.85)"*c. • Al acero le co nsid era un límite de flueucia no superior afu = -l 200 kg/cm c.

4.3.3.1. Características del concreto • Tend rá la resistencia necesaria para tomar la mayoría y en algunos casos la totalidad de los , esfuerzos de compresión. • Durante el colado tendrá la fl uidez que le Pel-mita ocupar totalmente el molde y posteriormente adquirir en definitiva su fo rma. • La deformación unitaria máxima no excederá a 0.003

4.3.3.2. Características del acero de refuerzo • Tomará la totalidad de los esfuerzos de tensión. • Colaborará en los esfue rzos de compresión cuando se d iseñe para ello, lo que ocurrirá sobre todo cuando se requiera reduc ir el pemlte de las secc iones a flexocompresión o exista el peligro de deformación por cargas de larga duración. • Tomará la parte qu e le corresponda de los esfuerzos de cortante y torsión. • Confinará perimetralmente al concreto. • Su armado se dispondrá de forma que impida el agrietamiento del concreto.

4.3.3.3. Las vigas

4.3.3.3.1 . El acero longitudinal en las vigas Como se in dicó an teri ormente, el concreto armado aprovech a la d uctilidad del acero para obligarlo a que fluya en caso de falla , lo cual da tiempo de reparar la estructura o por lo menos evitar su colapso instan táneo; así, las vigas se diseñan subbalanceadas, esto es , con el acero requerido para las solicitaciones previstas y un área de concreto mayor que la exigida. Por la naturaleza del trabajo de construcción que se apegará a ejecutar en obra un proyecto determinado , aq uí sólo se dan las exp resiones que permitan verificar las cantidades mínimas y máximas del acero principal , acero t ransversal y la longitud de anclaje en las vari llas a tensión.

Refuerzo mínimo

Esta expresión se obtiene conjuntamente con la condición para que la secc ión de una viga sea subbalanceada:

donde: b = ancho de la viga. d = pe ralte efectivo de la viga.

Refuerzo máximo

4800

- -- - * - - --

bd + A sp,

fy + 6 000

donde si:

f\

250 kglcm 2:f"c = 0.85f*, ; y si: 2: 250 kg/cm2 :f", = (l.05 - f"'e/l 250)1\

$

re

4.3.3.3.2. Longitud de anclaje La fuerza de tensión o comp resión a que están sujetas las varillas debe trasmitirse entre ellas y el concreto, y tener un anclaje de la capacidad requerida para aceptar los esfuerzos solicitados sin desprenderse en sus extremos. Esto p uede hacerse mediante un disp ositivo de s ujeción o por adherencia, para lo cual se prolonga la barra, desp ués del último punto que se requiera, una distancia tal que quede sin posibilidad de desplazarse . La longitud adicional se calculará como a continuación se indica: Si el extremo de la barra es intermedio, esto es , no te rmi na en un apoyo, se p rolongará un pe ra lte efectivo después del punto teór ico donde ya no se requiere conforme al diagrama de m ome n tos, más una distancia según las siguientes posibilidades: a) En caso de requerir doblar la barra para pasar-

la de l m lecho a otro: un pe ralte de la viga después del doblez. ¡"

i\lultiplica r este valor por 0.75 para casos con afectación sísmica.

127

h) D e se r necesa r io co rt<.l r se: la

lI1a .\ ·u l'

d e las

donde:

siguientes cantidad es: 1"f, = O.S. y la sepil ración máxima entre estri -

• -/ 0 eli;j metros nom inales o.

bos

• La longitud el e desarroll o (L,,) dil da po r 1'1 siguiente expresión presentilrb en Sil formil simplificada: I~ " =

0.0015 (I,J,.

donde: rI" = di;jm etro de la balTa.

Si el extremo de la ba n a llega hast'l un px rrpmo de 1'1 \-iga, se dob larú il 91)' en 1'1 cara exterior del apoyo, bien sea colu nma o I Il Uru .1" des pués elel doblez se prolonga l'á un pera lte. En c ua lqu ie r ot ro tip o de d obleces que se req uieran e n dive rsos e lementos . e l a nclaje se hará conforme a lo sigui ente: • • • •

Si es a 180°: 6 diámetros después del doblez. Si es a 135°: 9 diámetros después de l doblez. Si es a 90°: 12 cli;jmet ros des pués del doblez. Si es a -/ 5°: 20 diáme tros desp ués del doblez.

4.3.3.3.3. Acero trans versal en vigas

= :30

cm .

4.3.3.3.4. Colocación de acero en una viga El acero se ubicar,i en el lec ho superior o ilú'erinr. de ac uerdo con el pla no constructivo . \'igUando qu e ent.re las barras el el acero principal ~. el paCto del ele mem o quede sólo el recubrimiento l·eCJu N icl o. Cuando el momen to flexi onante cambia de signo ob liga a inte rrumpir la barra en ese lecho e inic iar el soli citael o en el otl'O: par::! e\itar colocar la longitud adicional para anclaj e. comi ene do blar las varillas al cuarto d el claro y pasar aquellas q ue se requieren al ot ro lecho de acuerdo con el el iagr'1Jlla el e momentos, ya qu e entre esta elistancia y el quinto de la longitud el e la \1ga se ela el punto de inflexión. Al eloblar las varillas es necesario que. C0 /110 /11m.imo se conserve, en el lecho en toela la longitud elel ele mento, la tercera parte elel acero que fue necesario p ara tomar el momento fl exionante (rc'u.w-' figura -/.22). Una presen tació n sim il a r se mues t ra en la fig ura ~ . 23.

El ace ro transve rsal mínimo esta r:l dacio por la expres ión: Av",,,, = 3.5úri/(F f" "fy).

Dolos de loso

H=

l O crn f= :! cm

-$-

y I

5,

I

Vors. # 3

i

NI

!

; - 1 1<

l·

Figura 4 .2 3

128

D

o

•

o

•

o

o .. '

b,'

.... '.

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• o

Estribos

• o

.,

•o •

p

. '"

o

•

•

C>

" L-_-.:A-.:c:::e:::.r::; o, principal o longitud inal

~=t====!= O. 8 -

-+-+-- -+po

cm 2 .5 cm

1.6 cm

~~~~~~~rl---~ o PO . • t::.D' o ~ '",,' :. •• p. ' . .. ~ 2.5 cm .. -L_

Separador con vorilla número 8

Figura 4.24

Cuando el número de varillas no quepa en un solo lecho se formarán dos o más, dejando entre ellos una separación de 2 cm como minimo o 1.5 veces el tamaño del agregado máximo (TMA), según la que sea mayor. Lo más usual es separar con una varilla de 1", como se indica en la figura 4.24, d onde además se empleó concreto con agregado máximo de 20 mm. Los "paquetes" de barras en vigas deberán cumplir con lo siguiente: Agrupar un máximo de tres varillas en trabes y en columnas de dos . o Pasar especificaciones de anclaje. o Quedar alojados en donde los estribos formen un ángulo de 900. o Su separación con otros paquetes deberá ser igual que si se tratara varillas equivalentes a la suma de las que lo integran. o En caso de traslapar o soldar las varillas de un paquete no deberá hacerse en el mismo plano con más del 50 % de ellas y de preferencia limitarlo al 33 % del total, verificando que en tre cada una de las uniones haya una distancia mayor a 40 diámetros.

o

5.0 centímetros para elem en tos enterrados.

Los diámetros de las barras en trabes y columnas (véase figura 4.25) deben ser seleccionados de tal manera que: o

Para cualquier elemento:

o

d b columna

I

~"""-

do

vigo

h, I 1

f ~ d o columna

El recubrimiento exterior se medirá a partir del paño de la varilla del acero principal y será: o

o

1. 5 veces el tamaño máximo del agregado (TMA) . 2.5 centimetros para elementos no enterrados.

Figura 4 .25

129

donde:

Tabla 4.13

d = Diámetro de la barra. /¡, =

:ll1r/lu (/,,/(/

,\" HUI.

PeraJte elel elemento.

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• Cuando se cru cen co n ot ro elemento, se debe respetar una especificación simi lar considerando la h del elemento opuesto:

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-1

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.,

r; Ii

d co!. oS h" ig. I 20, d 'lIl oS h col 120.

JI' 12

La tabla 4.13 puede ser de utilidad para la distribu ción del acero en las vigas cuando no se colocan en paquetes. Aquí se usó un TMA = 20 mm y un recubrimiento de 2.5 cm. La separación entre estribos debe ser la indicada y se vigilará que en todos los casos la varilla con que se fabrican se prolongue 12 diámetros a cada lado después del doblez de 90 0 en la esquina, o .bien si termina con W1 "candado o seguro" que se formará con un doblez de 135 0 en ambas ramas y prolongándose después de él 9 diámetros (v éase figura 4.26).

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C. 'J

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• El ancho mínimo será de 25 cm. • El ancho de las columnas será igualo mayor que el de las trabes.

• La excentricidad máxima entre viga y columna debe ser del 10 % del ancho de la co lumna (1,éase figura 4.28) .

1 55 1 55

1 55 'Ji

f

1.55

1 55

..... . ": . ... :.,, . ..... . ... ~

Figura 4.26. Colocación d'O eSlrt bos.

130

"

., .,

ji)

¡llb = :3

• El claro libre no debe ser menor de cuatro veces el peralte efectivo (véase figura 4.27).

s!2 s

1,

,-

. j.)

• Se evitará el pandeo lateral en sistemas de viga y losa monolíticas: b = U30; en vigas "T" se tomab = b'. • La relación entre peralte total y ancho será:

4.3.3.3.5. Relaciones geométricas en vigas

,,

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1 55

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O'.·. . . ' p .

Vigo

b'

Columno

Figura 4.27

Columna

4.3.3.4. Las losas 4.3.3.4.1. Colocación del acero en las losas

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d~ . ~. o C> · . l° ~• ¡;,."

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030 -

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b'

Figura 4.28

I

I

-lF'-

Vigo

• I D

En las losas, si están apoyadas en dos lados, el acero se colocará de forma similar que el acero principal de las vigas, y si están apoyadas perimetralmente su armado será semejante al de dos vigas ortogonales. En el caso de las losas, generalmente no se p uede cumplir con la relación entre diámetro de la varilla y su peralte, pero es necesari o usar diámetr os p equeños (véase figura 4.29).

-f E, -

í!,.

-

-------

1 1

I

(+'I 4.50

l_ t! 5 \-

T Figura 4.29

131

Aberlulo

Acera de refuerza

11

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I

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I

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f', \ :

'\

Acero colocado en lo~ eXir em'JS del nueco

-

Acero q Ut Se Int.::numpE;

Figura 4.30

Cuand o sea necesario hacer abertmas en losas o en muros (fig. 4.30), se procuraní respetar:

• Losas apoyadas di rectamente e n las columnas ( 1'Ú(/i IS(' fig uras -1 .:3 1 o , !J Y r).

• Que las dimensiones del hueco no sean muy grandes. • Que se aleje de colunmas, mmos de carga y trabes, para evitar qu e se produzca penetración sobre la losa. • Qu e se restit uya a los lad os del hueco el acero que requiera cortarse, y el acero restituido deberá dejar una separación entre las varillas de 2.5 cm como rrúnirno. Que se coloquen en las esquinas varillas a 45° con respecto a los ejes de la abertu ra. La cantidad del ace ro ad ici onal a cada lado será equivalente al 50 % del que se inte rrumpió.

4.3.3.4.2. Relaciones geométricas enlosas Por s u condición de apoyo , las losas se clasifican en:

• I,(lsas apoyadas e n trabes paralelas. • 1_ IJS¡l S a¡'JOyadas en s u perímetro.

132

DirecciÓn en lo eVJ: Irabo lan Planlo Columna ~ 1.J,. i l' I

1"

."

ID

CortoS B - E.

\

L1 ''¡i r~G

Viga

Columna --,,--;-

columna

C

I

I

,,I ,

C

I

I

I

I

+- ---- -----~

Dirección en lo cual trabajan

Planla Columna

Plonlo ,

Viga Losa

,,, , I

L,I,

Carie A - A Figura 4 .3 1. bl Losas apoyadas en trabes

Figura 4.31. el losas aligerada s.

perimetrales.

Por su construcc ión se clasifican en: • Losas macizas . • Losas aligeradas con casetones y con alveolos (l'éanse figuras 4.32 a , b y c) .

4.3.3.4.3. Losas macizas

tomará la cantidad que res ulte de su cálc ulo . Para calc ular el perímetro los lados d iscontinuos se incrementarán en : • 25 % cuando los apoyos son monolíticos con la losa_ • 50 % cuando los apoyos no son monolíticos con la losa o es un lado cliscontinuo.

El pNalte mínimo permi t id o pa ra las losas macizas se d e l que resulte menor de los dos siguientes \-aIOl-es :

4.3.3.4.4. Losas aligeradas

1/ ) I 2: S C' nl. I ' r - -- h ) I 2: O.OJ-I V I * Ir " ( pe ríme tro del rablel"Ll/JOO) :

El proyecto y co nstrucción de este tip o el" losas debe se l- cuidadosamente \-igilaclo , ya qu e de no cu mplirse es trictamente las especificac io nes son más susce ptibles el e fallar qu e las losas macizas. Sus requisitos SU l r

n oncl e:J, = O_G/. _ si:-, ~ = ~ LItiO kglclllc: y : /1" :;; :380 kg/m': se cl lIlsid e rd que el renninn: 0_0:3-1 , -' ~ "~. /1 : \-a le l. En e uo11, luier nrr:l cOlll liL'i6 n se

11 ) Se g enl' l"arÚ una Z(JII:l ILI ;I c: iza {J capiT e l c umpla co n: ¡- = '2":)1, ( ¡'( ;ro;!' ngu ra '-LT~).

(jIU '

133

Columno

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..... .

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"

~

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f -- - - -- - ' , , - - - - - - - - - - --

- - - - j ;-.. ..

loso o) losos maCIzos.

Nervadura

Bloques

b) losas aligeradas con bloques .

Nervadura c) lasos aligerados con alveolos.

Figura 4.32

r> 2.5 h

r> 2.5

h

" ~Iumna

Figura 4.33. Ad¡ocen ies o los columnos

134

/'

n:2:6

b) Las nervaduras tendrán los siguientes anchos

~_ _~A~_ _ ~,

núnimos:

/

23456

EI·es de columnas

'

• Si están sobre los ejes de las co lumnas o muros de carga: b ~ 25 cm. • Si están adyacentes a los ejes de las columnas: b ~ 20 cm. • En cualquier otra posición: b ~ 10 cm (véase figura 4.34).

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o

c:u _Q):';::: c: -o '"

Al

'"

e

0. 10 '1=

o

c:

E =>

o

0.20 :):

Figura 4.36

U

Hileras de casetones o alveolos permitidos

En cada dirección deberán existir por lo menos 6 hileras de casetones o de alveolos (véase figura 4.36).

0.20 :): 0. 10 '1=

0.25

0 .20

*

O 10

Figura 4.34

4.3.3.5. Características de trabajo del concreto reforzado El acero y el concreto se deformarán conjuntamente. La adherencia entre ellos debe ser lo suficientemente alta corno para permitir que se cumpla esta condicionante (véase figura 4.37).

Firme de compresión

, 'r E ~ 0.003

Tendrá como mínimo 5 cm de espesor y será colado monolíticamente con las nervaduras (véase figura 4.35).

c

1 d

1 5 cm

I

Ey Figura 4.35

~

Iy/Es Figura 4.37

135

Equivalente

e = o es f'c

-T

T = Asly t

Las fatigas límite de un elemento sujeto a flexión donde la compresión la tome el concreto y la tensión el acero fo rmará un par de fuerzas en equilibrio, de tal manera que al llevarlo a su falla ante el reque rimi ento d e un a carga máxima éstas se presentarán simultáneamente en ambos materiales (véase figura 4.38).

Figura 4.3 8

A'sly T=C A Sfy =f "c ab

e

Los momentos resistentes (iVfR ) que presenta el RCDF son: Vigas s implemente armadas

En la práctica no existen estas vigas, ya que por necesidad de armado se requiere contar con acero en los lechos superior e inferior a fin de poder amarrar los estribos en sus cuatro esquinas, además de que su presencia ayudará a evitar las gri etas transversales al eje debidas a los cam bios de temperatura. La e xpr esión del momento resistente de estas vigas es útil como base para determinar las doblemente armadas y las de tipo "T" (véase figura 4.39)

A1R = F R bd 2 f"cq (l - 0.5 q) M R =FR Asfyd (l -0.5 q), donde:

Jl , /bcl '/ = jJ (fy/re)

}J =

=

0.851"(:

Figura 4.39

Vigas doblemente armadas

Su expresión matemática es: M R = PR[ (Jl .. -I\'s)jy * (el - (l/2) + A'sJ~ (el - el') ]

Pi: = 0.9. o = Ancho de la sección. d = Peralte efectivo.

I"c

Asly

1

donde: A s = Área del acero a tensión. A', = Área del acero a compres ión. rl'= Distancia entre e l centroid e del acero ~ compresión y la fibra extrema ele com-

presión. 136

En la figura 4.4 0 se presenta su expresión gráfica.

f"e

b

Ee .,j4-----,¡<

A~AS~'

Es

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+

.. TI

lAs - A's)

=

-f----,('

lAs - A's)fy

Ey

Figura 4.40

b = Ancho el el patín; s iendo el menor de los

Vigas "T"

siguientes valores: ¡\¡f R =

F R [A ,pJy (d-t/2) + (A , -A,p)Jy

v:! f:

* (d-a/2)]

l = Separacit;1I t' nlre nervaduras. L = Sepa ración entre apoyos de la viga.

donde: A,p = Fe (b-b')t/j;,

t

=

S//; US; y:

{/=

Ancho del

:1!11\:1.

En la figura -l.-ll. se re presema gráficamente.

Espesor de la losa

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,

v

f"c

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b - b'

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IAs-Asn

T, = lAs - '\.0)"

• el,

, T

-

.l

b' Figura 4.41

I :3 i

4.3.3.6. Las columnas

4.3.3.6. 1. El armado del acero en las columnas Colocación de l armado (l'énse figura -l.·U).

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Estribo helicoidol

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-+--+

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.

Figura 4.42

El área transversal no será menor que:

4.3.3.6.2. Relaciones geométricas en las columnas La dimensión transversal mínima será: be :30 cm; d e = :30 cm (v éase figura 4.4:3) .

·tm ·....·. . +. '. . 'O ~·:-·::: . ... .

be _,-

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de

1

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Corte A · A

Ag ~ bo

Figura 4.43

138

he

Ay = 1-'" I O.5 j";.. ( l'énse figura -l.-l-l). =

I

i

J

1 I ~- -f; ,1

{-

Pu '

A

I

Pu '

I

Figura 4.44. Columna

La relación entre la altura libre y la menor dimens ión ele la secció n transve rsal se rá: ú e = HIl5 (véase figura 4.46) .

La relación ent re las dos dimensiones de la ección debe guardar la siguiente relación : be = ~.4 he (véase figura 4.45).

r he

j

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•

TA ! Hl

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A

I

~

,

Figura 4.45

Figura 4.46

4.3.3.6.3. Diagramas de esfuerzos en las columnas (véanse figuras 4.47 a, b y e)

b--+

-t-

-,1<-

h

o) Con corgo axial.

i

A'51y

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b.

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t

-+-- b-+

I Follo en composición.

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e

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1 ;;: ' . '0°"4-

h

I

Figura 4.47

b) Condición balanceodo.

Asfy

Ey

el

A51y

e

~ '

/

p

'

.b.

T=

O

4.3.3.7. Muros de concreto 4.3.3.7.1. Clasificación de los muros de concreto

.. \11 11'1 JS t_tJll!iIWdus: L! dilllE'ns it '11 trnJ Is\-e rsal ,J¡->¡ e !:--'lI1F-l1 [ 1\ I'Ilnr¡llatllE' lf~\ nl 1 r¡ 1 ("()mO lnini_ ¡¡ l'r /.

\·e rli (·;tll~s.

• l\ lurús esl !"ll ctu r<.l lf::'S con ("n rg;..ls

•

~ :3..~11

1, ("(;(1.';( '

figu ra -l .-lf' L figu ras -L-10

~ l ilr\lS Sl I PI ~ I' .: : (1";1111.';('

(f

Y h).

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Es peso r l! unill1tJ ('11

:)egú ll su fab ri cac ió n se di vid en e n:

• COIl poca ca rga 'ce nica l (1";(/ ,,/ , fig ura -1. 50) . • Cn ll gran carga q ' ni c;:¡ 1 (I' / ;O SI: figu ra .,1 .5 1).

Il1UI'US

es tru cl urales:

• ~ l ll nJS de C:\Il1c re t o.

ol = ,;i l }, l

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he

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Figuro 4 .48

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E iemen¡,~s poro r~strin8d !(]ieralm~nt~ los muro:-

Figuro 4 .49

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l.

Figuro 4 .50 . i ·W

Figu ro 4.51. .

• •- , . j

Esp esor en muros co nfin ados en cons tru cciones de 2 o me nos niveles: • Con altura de entrepiso menor de 3 m: { 2: 10 cm. • Con altura de entrepiso mayor de 3 m: t 2: 13 cm (véase figura 4.52 ) .

4.3 .4.

DISEÑO DE CIMBRAS

Las cimbras constan de una superficie o cara que estará en contacto con el concreto y dará su forma Y acabado y de la estructura provisional para soportarla. Su construcción debe se r económica , eficiente y segura; además, garantizar que el concreto colado en ellas cumplirá plenamente las especificaciones geométricas del proyecto. Para garantizar lo anterior, su diseño y fabricación se debe encargar a personal con suficiente experiencia y conocimientos; se ría riesgoso sub estimarlas basad os en su uso temporal , pues de ellas depende que, pese a la magnitud de las cargas q ue sopor tarán, no se prese nte dw'ante el colado ningLLI1 tipo de falla por encima de las tolerancias.

2° nivel

Muro

En este punto se mu estran bocetos de soluci ones muy generales. Posteriormente, en la sección de estructuras de madera se verá la sec ue ncia para el cálculo de obras falsas .

4.3.4.1. Características de una cimbra adecuada • Es suficientemente resis tente y rígida pa ra evitar deformaciones. • Tiene apoyos firmes qu e evitan hundimientos. • Ti ene lLl1idas convenientemente duelas, hojas d e tri play o cualquier otro elemento de la cara en contacto para que las juntas queden cerradas y garanticen la retención de la lechada. • Están saturadas antes del colado para evitar que absorban agua y se la resten al concreto que se deposita en ella. • Durante el tiempo de fraguado del concreto y hasta que sea autosoportable, la deformación de la cimbra es rninima para no causar que se rebasen las tolerancias a de flexiones en ele mentos horizontales. • Es capaz de resistir las cargas muertas y vivas que se presenten durante el colado.

de concrelo

Trobe CoIumno

T ~ 10 cm

E M

V

1'" nivel

:r:

Figura 4. 5 2

141

4.3.4.2. Cimbras para zapatas , dados y contratrabes

,

Por lo gene l·"!. los eJememos verticales ~' hOI'i, zOlllales qu e illt egran una cime ntación deben se r co lados en forma continua, haciéndolos asi monolíticos. sin juntas de colado r danelo conti, nuidad a la estructura. El cumplimiento ele lo

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Figura 4 .53

142

4.3.4.3. C imbras para columnas y muros La cimbra de elementos verticales debe diseñarse para soportar sobre sus costados el empuje hidrostático del conc reto en estado fluid o depositado en ella (v éase figura 4.54). Dado que conforme pasa el tiemp o se va fraguando, se considerará sólo la altura de la collunna de concreto que aún no inicia su solidificación. Así, la velocidad con que se deposite el concreto en los encofrados de tipo cajón es determínante en el empuje que recibirán sus paredes, pasando de un máximo durante su colocación, que es cuando el concreto está fresco y tiene un comportarrúento comparable al de un suelo con características similares a las de él, a un mínimo cuando es autoporta nte . Esto se visualiza en la tabla 4. 16 (pág. 166) de la sección 4.6.5 . Cálculo de cimbras, donde dicha presión está en función de la velocidad de depósito del con creto, lo cual da por resultado que a mayor rapidez de vaciado se tendrán encofrados para muros y columnas más reforzados.

Para las cimbras de columnas o dad os se diseñarán formas similares a la que se muestra en la figura 4.53, sólo que al incrementar su altura se procede a robu stece r los "largueros" y los "yu gos". En caso de que ni aú n así sea suficiente su resistencia, se incorporará un nuevo anillo form ad o p or otro juego de largueros y yugos; esta solución es común sobre todo cuando son de madera. Los yugos pu eden ser sustituidos con anillos metálicos conocidos como "sargentos". Alrededor de la cimbra anterior se colocarán "puntales inclinados" con la excl usiva finalidad de mantener la cimbra en su sitio.

Separador metálico o moño

Figura 4.55

Las cimbras para muros se diseñan como los tableros mostrados en las figuras 4.54 y 4.55, y reforzados en forma similar a los que se utilizan en una losa y aprovechando que, salvo cuando el muro esté adosado a una pared, se requie re colocar dos de estos tableros en forma paralela , y se suj etan entre sí con tensores metálicos que atraviesan de lado a lado ambas caras.

Figura 4.54

Figura 4.56. TorzaL

143

Estos te nso res, que en el mediu de la obra Sp de nominan "separadores" son de abmbre grueso estirado en frío a los qu e se les ha a jiacl icl o acceso ri os que evita n Cjue los coslaelos del encofrado se abran o cierren, Cuand o no se req ui e re dar un acabado aparente se s ust.it uy n los sepa raelo res pO!' "to rzale s " (I'(>O SC' figura -1,56), he hos en obra retorcienelo cuatro alambres recoc id os de l número 18; dado que para ret irar los es n ecesari o malt rata r la ca ra del Illuro, s u uso queda res lringido a aquellos casos como las cimentaciones o c uand o se revistirá con
ligarlas entre sí. En la "obra falsa" de la lasa combina ción común co nsi s te en lI sa r rn~runa ' meta'1'leOS COIllO pun t a esI y enCU11a de ellos ' viCOs g a hase ele ~lon ten ele ": el resro de la cirnbra :: h
4.3.4.4. Cimbras para trabes y losas La mayoría ele las veces es necesario cimbrar conjuntame nte las t ra bes y la losa ob ligando a

Figura 4. 5 7

144

4.3.5.

P ROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO EN

ESTRUCTUR AS DE CONCRETO

4.3.5.1 . Construcción de la cimentación • Si la cimentación lleva pilotes que estarán ligados a la estructura, se "descabezarán", esto es se demolerá el concreto del tramo que sobresalga del lech o inferior de la sub-estructura, menos l a o 12 cm, se descubrirá su armado y ligará con el de las contratrabes. • Al terminar la excavación se colará una plantilla de concreto pobref'c = 100 kg/cm2 y de 5 a 6 cm de espesor. • Sob re la plantilla se trazarán los ejes d e la cimentación. Se r ecomienda hacerlo cuidadosamente utilizando aparatos de topografía. • Se procederá a armar el acero de la cimentación cuidando que bajo la parrilla de las zapatas o de la losa de cimentación que de la longitud de anclaj e del acero principal, después de doblarlo 90°, para formar una "escuadra". • Se cimbrarán los costados de las zapatas , de las contratrabes y dados de las columnas hasta la altma que se deseen colar monolíticamente con la losa de cimentación. Es probable que los mmos de la excavación se hayan logrado mantene r verticales, con lo cual se podrán usar como respaldo de la cimbra con sólo colocar adosados a ellos algún tablero de polimetano expandido o de aserrín comprimido. • En caso de colar los elementos periféricos con conc reto imp e rmeabilizado, se recomienda dejar ahogada en el muro una banda d e neopreno colocada en el sitio donde se vaya a realizar la junta de colado, con lo que se sellará esta unión. • Para que el concre to de los elementos verticales y el d e la losa de cimentación o el de la zapata queden monolíticos se iniciará el colado en ellos y al final se vaciará el de la losa.

4.3.5.2. Construcción de columnas y muros Como se dijo anteriormente, el acero principal de columnas y muros quedará anclado a la losa

d e cimentación para evitar desprendimientos; por ello sus escuadras deberán estar debajo de la parrilla de refuerzo horizontal, si es sólo una, y en medio de ambas si son dos. En edificio s con altura mayo r que la longitud de las varillas, se vigilará que del total de las barras verticales no se coloquen enteras más de la mitad de ellas, y de preferencia exclus ivamente la terce r a parte; por el riesgo de qu e al tener traslapes en un mismo plano, éste pueda fallar. Ent re cada plano de t raslapes habrá una longitud de 40 diámetros. Cuando se coloquen las varillas verticales, en su lugar se fijarán en su sitio los estribos de las co lumn as o las va rill as horizon tales si son muros, y después se procederá a colocar la cimbra previamente habilitada. Para los muros, en algunas ocasiones puede ser más conveniente armar en el suelo la parrilla de refuerzo y después izarla y colocarla en su sitio. En el diseño de la cimbra se considerará que las presiones del concreto se tomarán para el caso de las columnas con los "yugos" de madera o con los zunchos si son de metal, y para el de los muros con los separadores o "moños". Se utilizan en ambos casos los p untales in clinados exclusivamente para mantener en su posición la cimbra. Para aumentar el número de usos y permitir un fácil d escimbrado, la mader a de contacto debe prepararse con algún lubricante como aceite, diesel, parafina o productos d e poliéster. Por limpieza, se recomienda evitar el uso del aceite "requemado" que fue usado como lubricante de motores. Una adecuada colocación del concreto requiere vigilar su revenimiento, en el caso de concreto tipo 1 las espec ificaciones ex igen q ue sea menor de 9 cm y, si se requiere una dimensión mayor, se tendrá que usar aditivo fl uidificante tomando muestras antes y después de adicionarlo; en el de tipo II no existe esta limitación, pero darlo provocará un mayor consumo de cemento. La selección del revenimiento más adecuado será el que d é un equilibrio en tre facilidad de colocación y econoITÚa. Con frecuencia, en el ementos angostos como son los muros con un espesor inferior a 15 cm, se requieren revenimientos entre la y 12 cm, y pa ra es pesores mayores será suficiente con 8 o la cm.

145

La segregación debe evit,u'se mecüante colado con tubos de 6 a 8" de diámetro acondicionados con embudo y bajando su extremo inferior hasta que quede ahogado en el propio concreto que se está ver·tiend o. Para evitar excesivas presiones sob re la cimbra se recomienda limitar la velocidad de colado a 2 o 3 m por hora.

el adecuado compo rtami ento de la cil1lbra para lo cual se coloca rán hilos a nivel. refe~ renciándolos a los pumales mediante l1larcas que permitan detectar cualquie r tipo de asen_ tamiento o deformación durante el depósito del concreto.

4.3.5.3. Construcción de trabes y losas

4.4. ESTRUCTURAS DE CONCRETO PREFABRICADO Y PRESFORZADO

• Al cimbrar se recomienda vigilar que los apoyos de los puntales queden firmes y sin posibilidad de hundirse. Supervisar que cualquier ranu ra esté taponada para evitar que se fugue la lechada. Se recomienda que la cimbra esté p r oyectada de forma tal que al d esci mbrar permanezca inamovible un puntal en el cent r o del claro; esto da segurid ad c uando en trabes o en losas reticulares de claro pequ eño se retire la cimbra al alcanzar el concreto el 80 % de su capacidad de proyecto, situación que ocurre generalmente al quinto día en los de resistencia rápida; no es correcto elescimbrar y después colocar el puntal. • Se revisará que los dobleces de las varillas se hayan efectuad o a las cuartas partes extremas del claro (L/4). En caso de varillas cortas o "bastones" se adiciona rá la necesaria por anclaje. • Se vigilará que toda la parrilla esté levantada o "calzada" para dar al acero el revestimiento especificado. • Antes de l colado se hum edece rá la cimbr a durante dos horas. • Se procurará no emplear concretos con revenimientos mayores que los necesarios para su manejo, salvo que se vaya a usar "bombeo'" • Durante el colado se vigilará qu e el concreto se re parta d e inmediato a fin de no generar concentraciones ele carga. o Se vigila rá un uso ad ec uado del vibrador, procurando que el cabezal de la manguera o "chi cote" entre ve rticalmente o fo rmando ángulos no mayores ele 10 o 15° con este eje. Se evitará esté inmerso en e l mi smo sitio tiempos mayores ele J O segundos y que se emp lee como elemento d e acarreo ele la mezcla. • En todo momento será necesario supervisar

La in tegración a los edificios de elementos prefabricados de alta calidad , presentación y precio competitivo, es cada vez más COI1lÚ~ gracias a la mejora en las técnicas de producción y control, lo que perm ite que en la obra se realice sólo su mon taje, con lo c ual se logran procesos constructivos rápidos y limpios. Sin emba rgo, salvo contadas ex cepciones no se visualiza el desplazamiento total de la construcción en el sitio por la prefabricación, bien po rqu e no es sustituible con los actuales procesos constructivos o porque su costo sigue siendo competitivo. Las piezas prefabricadas se hacen de materiales como el acero, concreto, plástico o madera. En el caso de las de conc reto , algunas muy comunes son:

146

• En concreto simple hay infinidad de piezas que por su tamai'to se consideran más como materiales por integrar en el proceso constructivo que como elementos prefabricados, ya que para su empleo se requiere un gran compo nente de man o de obra. Algunos ejemplos son: bloques y casetones, partes de fachadas , guarniciones y tubos de albai'tal. • En concreto reforzado se tienen: zapatas, columnas, muros, piezas grandes d e fachadas , registros, postes y tubos de grán diámet ro. • En conc reto presforzado: losas , muros y trabes de diversas secciones como son las tipo: te (T ), doble te (TT) , i griega (Y), i latina (1) o en cajón. El concreto presforzado supera al concreto refo rza do en la op timizac ión del uso de los materiales. produ ciend o para situaciones simila-

res elementos más esbel tos con me nor peso y ue, aunado a las mayores resistencias que en él ;e emplean , le permite cubrir claros más grandes. Sin embargo, junto a esta ventaja incorpora restricciones económicas y de proceso constructivo debidas fundamentalmente a su transporte y montaje, o el limitante de qu e al fabricarse en forma de piezas individuales se favorece su fun cionamiento en estructuras isostáticas, y los edificios, al di señarse en la mayoría de los casos como ma rcos con tinuos , exigen un comportamiento hiperestático. Pese a estas restricciones, las ventajas superan frecuentemente los inconvenientes haciendo que se use cada vez más.

f

I

4.4.1.

VIGUETA y BOVEDILLA

Dentro de los elementos de concreto reforzado, y en algunos casos presforzado, se encuentra el sistema de t echado vigueta y bovedilla, muy usado en edificios de hasta 4 o 5 niveles. El conjlmto está integrarlo por tres partes: las viguetas, q ue soportarán la carga; las bovedillas, que cubrirán los claros entre éstas, y un firme armado que unirá todos los elementos y tomará los esfuerzos de compresión. • Las viguetas o elementos longitudinales son de: ace ro, concreto reforzado o conc reto presforzado. • Apoyadas en las vigu etas se colocan las bovedillas, cuya función es cubrir el hueco dejado e ntre ellas. Pueden ser : placas de

barro, de madera o de concreto; casetones de concreto vibrocomprimido, o bloques de poliuretano expandido. • Se completa el sistema con W1 firme armado con espesor ITÚnimo de 5 centímetros y colado sob re viguetas y bovedillas. Al utilizar un sistema de vigueta y bovedilla se recomienda que se clm1pla con: • Estar calculado tomando en cuenta sus particularidades. • Tener diseñado un anclaje o un empotramiento adecuado de las viguetas con las dalas de remate o las trabes portantes. • Ligar convenientemente las viguetas y el armado del firme . • Colar monolíticamente el firme y los elementos estructurales y de ser posible, si son de concreto, el área de compresión de las viguetas (véase figura 4.58). Al seleccionar el sistema que se va a usar debe tomarse en cuenta que: • Dentro de las viguetas de concreto las hay reforzadas o pretensadas y colada toda su sección o sólo parcialmente; de ambos casos es mejor el segundo, que permite al acero de compresión quedar al1ogado en el firme logrando un comportamie n to monolítico entre éste y la vigueta. Además es recomendable, aW1que no indispe nsable, que en sus extremos tengan varillas que permitan ama-

Figura 4.58

147

rrarse al ace ro de la dala o de la trabe y garantizar un anclaje adecuado. • La vigueta y bovedilla puede formar parte indistintamente de una estru ctura de concreto o de muros de carga. Su t rabajo es particularmente d ébil ant~1icitációnes en sentido perpendicular a las viguetas, por lo que no deberá usarse como diafragma horizontal. • Conviene tener especial cu id ado con el anclaje entre la vigueta y el elemento estructural en que se apoya, por existir el riesgo de que durante un temblor se desprenda algWla. • Se vigilará el apoyo de las boved illas construidas con base en concreto vibrocomprimido , d eb id o al p eligro que entrafla su desprendimiento p or ser tan pesadas. Se segu irá el sigLúente procedimiento constructivo: • Colocar de manera provisional las viguetas respetando entre ellas la separación especificada. • Colocar puntales en el centro del claro de las viguetas, teniendo cu id ado de no eje rce r presión hacia arriba, ya que puede romperse la sección ya colada del concreto. • Colocar los casetones, los bloques o las placas que irán en t re una vigueta y otra. Se

recomienda poner tablones sobre las \iguetas para evita r accidente s al pisar algún casetón. • Cuando las viguetas traigan acero e n sus extremos, deben amarrarse a las trab es o a las dalas. • Colocar la malla del firm e de compresión. • Colar el conc reto del firm e monolíticamente con la zona de compresión de las viguetas v la totalidad de las trabes o dalas, según se~ el caso ((léanse figuras 4.59 a y b) .

4.4.2. N OCION ES DE PRESFUERZO (véase sección 4.4.5 pág. 156) El presfuerzo consiste en crear un estado de esfuerzos y deformaciones dentro de un material a fin de mejorar su comportamiento y permitir mayores cargas que las que resistirían las mismas secciones en situaciones normales. Para obtener esta nueva condición de trabajo se aplica un esfuerzo de compresión al material, en este caso al concreto, con el que se equilibrarán total o parcialmente los esfuerzos de tensión que surgirán en él durante las condiciones de servicio. Así, el conc reto presforzado puede defi nirse como concreto precomprimido.

Ma lla

Copo de compresión

Bovedilla

(LJDD~LJDD

Cadena

Mura Trabe

Molla

Firme de compresión

o) Corte transversal.

bl Carie long itudinal

Figura 4.59

148

El presfuerzo dota a la viga de una gran resistencia a la fatiga. Se ha demostrado que pueden hacerse inversiones de carga (carga y descarga) en forma prácticamente ilimitada sin reducir su resistencia última. Existen dos métodos para el presforzado: el pretensado y el postensado. Es fácil comprender los principios del presfuerzo observando algunas interacciones mecánicas que se presentan en situaciones o cosas a las que se está muy acostwnbrado; por ejemplo, un barril de duelas y zlillchos metálicos, donde por la forma de paraboloide que tiene el barril al bajar los zunchos éstos se aprietan y generan en sí mismos esfuerzos de tensión que a su vez trasmiten a las duelas en forma de efectos de precompresión (v éase figura 4.60).

( I \

m \

PI

V

\

II I

Figura 4.61

4.4 .3.

c -----+ \\ c- I c-

) -


C

-c
C

i Figura 4.60

Otro ejemplo se da al tornar un conjunto de libros, c ompr imirlo con las manos por ambos extremos y gracias a las fuerzas aplicadas sobre él. levantarlo de la superficie en que está coloe'l clo sin que pierda su forma de conj unto aun estando compuesto de bloques independientes y sin ninguna liga entre sí. El conjunto anterior adquirió capac idad para aceptar carga perpendicular a su eje principal como se representa en la figura 4.61. Esta analogía muestra el comportamiento de una viga presforzada con una carga encima de ella.

CONCRETO PRETENSADO

Es el más usado de los concretos presforzados por la economía y facilidad de construcción que significa el que la pieza se fabrique y tense en p lanta, dejando para ejecución en ob ra exclusivamente su montaje . Es conveniente su uso cuando: • Los elementos prefabricados tienen la s dimensiones adecuadas para su transporte. • Los esfuet·zos generados en la pieza durante las maniobras y colocación se pueden prever. • El transporte entre planta y obra no incre menta su costo al grado de ser desplazado por otras alternativas.

4.4.3.1. Proceso de fabricación Se requiere contar con mesas de gran dim ensión que permitan ha cer varias piezas s imul táneamente y con moldes útiles para emplearse

149

Galo

Ancla ie

Muerla

Figura 4.62

repelidamente. Generalmente estas mesas están ubicadas en plantas construidas exprofeso; sin rmbargo. si la ob ra es muy grande y los costos dI" transporte son excesivos puede ser económien hacerlas en ella misma. Estas mesas tienen en ,l l S caheceras bloques de conc reto denominados "liluer os", que sujetarán las anclas de los cables " i:ts ";rrillas del presfuerzo par<J tensa rlos ade4

'll
1'" 1';) ]>n r("( 'tler a la fabricac ión de las piez<Js se

1:;0

colocan los cables o (r),'fJIW~ ¡¡pI presfu e rz() :-; se tensan con gatos . segLIl1 el proyecto. Después se cuela el concreto dejando ahogados en él los cables. Cua ndo ya se tiene la resistenc i<J de proyecto se cortan los cables en los extremos de la piez<J. Al quedar elimi nadas las fuerzas que tensaron el cable éste trata de recuperar su fOl'm<J inici<J1 en d iámetro y longit ud , con lo cual incrementa su <Jdhe renci<J y genera un presfuerzo <Jla pieza (",iO.';f' figura -1. 62).

4.4.3.2. Secciones comerciales más usuales para trabes (véase tabla 4.14) Tabla 4 .14 a

Sección

a

:>1'

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1 eL

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0.200 a 0.600

20.00

1.800 a 2.500

0.1 50 a 0.400

40.00

0.1 00 a 1.250

0.075 a 0.200

10.00

0.450 a 0.750

OAOOa 1.250

25.00

0.1 50 a 0.300

0.200 a 0.400

8.00

0. 150 a 0.250

0.250 a 1.500

50.00

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1.200 a 2.000 D0ble "T"

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Vigil portante ----,f-

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el

Vigue ta "1"

J.-

4.4.3.3. Apoyos en tra bes presforzadas (véase figu ra 4.63) Detalle I

Junto elástico

Firme armado con eleclromolla

Firme de concreto ./

o o

o o

Vigo dable ''1''

Viga dable

.''1''

o

0 r-;::=~~~===~~

Viga doble ''1''

'---..

/'

"--

,-/

Trabe portante

It Detalle I

o~o

L

]1 PresfuerLo

Figura 4 .63

151

4.4 .3.4. Uniones en columnas (véase figura 4.64) Toro nes de pretensodo Ref uerzo de acero ~v en lo col umna

p 1

1i 1:

Concreto colado en sitio

loso precolado

1: 1:

:

I 1 1

11 1I

I

I

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Duetos

11

,

¡ Pilote o columna de concreto precolado y pretensado

~

I

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1

Mo riera de embeco

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,

mo rtero

.;~ '. , ~ \ ;< odeoncl~ J !j , l II

' ~ .;

Pern

Relleno de

I

~

. . ',

Soldadura de tapón 01 Construcción compuesto .

""

Tuercas de nive lación

bl Detalle de lo base de uno col umna presforzodo .

Figura 4.64

4.4.3.5 . Montaje El tipo de montaje para estas estructuras estará en fun ción de los elementos presforzados qu e se va n a colocar. Lo us u al es q u e zapa tas y columnas sean coladas en el sitio y las t rabes sean presforzadas. Para el montaje se realizará el siguiente proceso: a) Se colocarán las trabes portantes sobre las

columnas. Por lo delicado de la maniobra se recomienda: • Seleccionar c uidadosamente la grúa que se usará .

• Izar engan chando de las arrobas colocadas para el efecto.

152

• Al apoyarlas hacerlo en las placas que traen para base. b) Se p ond rán las varillas longitudinales que

indiquen los planos par-a ligar las trabes entre sí y éstas con las columnas. e) Se montarán las trabes perpendiculares que gen e ralmente serán de tipo "T T" o la losa presforzada. el) Si es necesario se cimbrarán los costados dI'> la trabe. e) Se armará el fi rme ele compresión y se colal'á monolíticamente con cualquier concreto qu~ se necesite ar1aclir a tr-abe o columna ( n 'f/'if' fig ura 4.65).

4.4.3.6. Estructuración con elementos presforzados La estructu ración con elementos presforzados tiende a usar principalmente apoyos libres, pro~ ducienclo, si no se toma el debido cuidado, estructuras inestables. Para evitar lo anterior se d ebe vigilar tanto la estabilidad de los marcos individualmente como la estructura en general. Sin mayor pretensión que dar una idea al respec~ to en las figuras 4.66, 4.67, 4.68 Y 4.69 se ilustran croquis de diversas soluciones esquematizadas. Figura 4.65

<;r ---- ~

- -----<;>

,

t

[ II 1 l 1 l Eslrucluro con elemenlos presfarzodos en los que se ha colocado en obra uno ampliación de los Ira bes en su ligo con los columnas. Esle edificio es propio poro lugares con muy boja sismicidod .

Figura 4.66

Eslrucluro con Irobes presforzodos y muros y columnas colocados en obra . Los muros se ubicaron orlagonalmenle enlre sí paro rigidizar el edificio.

Figura 4.67

153

Es frecuente que al aprovechar en lo posible el espacio de los edificios los muros de concreto de rigidizaci ón se coloquen donde cump lan con su función j" arquitectónicamente sean aceptables.

En los siguientes casos están puestos en las cabeceras del edificio y en ell1lkleo de escaleras y ele\"adores.

Figura 4.68

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Figura 4.69

154

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I

I I

I I

-- . -. _ . .

,

4.4.4.

C ON CRETO PRESFORZADO TIPO

POSTENSADO

Su uso en edificación no es común debido a que pocas veces se requiere techar áreas con claros muy grand es, lo cual sólo este tipo de conc r eto o las a rmadu ras me t álicas po drían cubrir. P or eje mpl o, en ves tíbul os d e hot eles excepcionalmente amplios, auditorios o alguna nave indu strial dond e se requiere ese es pacio libre sin columnas intermedias.

4.4.4. 1. Proceso de fabricación y colocación

que se van a pos tensar se dejarán placas y preparaciones para anc lar el presfuerzo. • Una vez que la pieza esté en el sitio definitivo. se in troducen los cables o torones en los ductos y se tensan con gatos hasta que adquieran el esfuerzo requerido. • Por medio de una mordaza se sujeta el cable o torón contra la placa de uno de los extremos y, en el ot ro, usand o un gato se da la te nsión especificada; por último, se sujeta ese extremo del cable de fo rma similar al anterior. • Des p ués d e t e nsa r, se inyecta lec had a de cemento con aditivo a fin de evitar la corrosión y dar adherencia entre el cable y el ducto. • Fund amen t almente los tipos de gato, mordaza y anclaje son los que definen el sistema d e postensado que se emplea. Algunos de los más conocidos son Freissinet, BBRV, Prescon , St r ess t ee l, Mo n te rban , etc. ( v éase fig ur a 470).

• Es similar al de las piezas pretensadas, salvo que en lugar d e dejar ah ogados los torones en el concreto se d ejan ductos donde se alojará posten ormente e l acero de I:2resfuer ~o~s",Jo . • Previamente, en los extremoseiOSJementos

~~

~ f::

-

'" -

01 Etopo de tensado.

bl Postensada.

Figura 4.70

155

4.4.4.2. Caracte rísticas de los ca bles de presfuerzo

Ta bla 4.15

La capacid ad de los cables a la tensión y su config uración qu edan espec ifi cados en la ta bla

:hil

SQ '/ llll11

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I ~Q l lnll l

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-I $ l !~

4.4.5.

E SFUERZOS EN UNA TRABE PRESFORZADA (véanse figuras

I ," !

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J~QI /~

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al Viga sImplemente apoyado con cargo un iformemente reportida

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-----'I~

1 = P/A

P

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± NI/S

21

11 'I ~ JW bl

Vigo igualo a, pero can fuerzas axiales de compresIón_

1= PI A

21

el Vigo sImilar o

b, con los fuerzos axiales excéntricos _ Figura 4.71

156

± Pe/ S ± M/ S 1

p

4.4.5.1. Ejemplo (véase figura 4.72)

w= 250 kg/m l

Eje neulro _¡-- . _

. _

. _

. _

. _

.

---f P=

28 600

.

~I'-

065 . -

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-~

O 30

kg

P = 28 600

0 . 10

kg

,., .;,.

,., ~

f

?f

800 cm

63 .6

neulro Fib roEje superior

:jll[=+~~~~~+~~~~~~=l~~

Fibra inferior

o

+

Figura 4.72

WT = Wp p W c v; Weone ,. = 2400 kg/m'J = 0.0024 kg/cm 3 w pp = 15 x 30 x 0.0024 = 1.08 kg/cm W cv = 250 kg/ml = 2.5 kg/cm W T = 1.08 + 2.5 = 3.58 kg/cm P = 28600 kg; A = 15 x 30 = 450 cmZ z z S I = bh /6 = 15 x 30 = 2 250 cm 3 M = wl z/8 = 3.58 x 800 z/8 = 286400 kg/cm

JI = PIA = 28600/450 = 63.6 kg/cmz Jz = P * elB = 28600 x 5/2250 = 63.6 kg/cm z

J3 =

F2 =Pe/s

concibe ningún edificio moderno. Se puede valorar su importancia sabiendo que su empleo con respecto a la totalidad de los metales es superior al 80 % , de alú que hasta los años cincuenta era frecuente que junto con el cemento fueran los principales indicadores del desarrollo industrial de un país. Actualmente, aunque importan tes, es necesario añadir a ellos otros rubros como la capacidad que se tiene en procesamiento de información y el porcentaje de fabricac ión automatizada y robotizada. Para tener una idea de la producción mundial de este metal, en seguida se da la de alglillos países prod uctores a finales de 1990:

MIS = 286400/2250 = 127.3 kg/cm z

4.5. ESTRUCTURAS DE ACERO 4.5.1. EL

ACERO

4.5.1.1. Generalidades En la construcción actual el acero es el material de mayor impo rtancia, sea que se utilice, solo o asoc iado con otros; sin su presencia no se

ExUnión Soviética Japón Estados Unidos de América China Alemania Italia Brasil Polonia México

160 millones de toneladas 110 millones de toneladas 90 millones de 70 millones de 45 millones de 30 millones de 21 millones de 13 millones de 10 millones de

toneladas toneladas toneladas toneladas toneladas toneladas toneladas

157

La producción ele acero en forma intensiva se inicia apenas en el siglo pasado con la aparición de los altos hornos de fundi ción que, mediante p rocesos continuos, generaron un material con meno r cos to y mayor calidad , gracias a que se controlaron las altas temp eratm as requeridas du rante el proceso de fabricación y con ello se bajó la can tidad d e imp m ezas. Actualmente el ace ro con tiene men os del 1.8 % de carbono cambiand o sus p ropiedades de acuerdo con el uso que se le dará, para ell o pu ede aliarse con man gan eso, para d ar le d u reza, co n t un gste n o y cromo para acep t ar altas temp e ratu ras y con molibden o, níquel, vanadio, cobalto o silicio para p rop orcionarle las caracte rísticas necesarias en algu nas esp ec iali dad es d e la const ru cción , la fabricación de maquinaria, la de aparatos eléctricos, etcétera. En la nat uraleza, casi el 5 % de las rocas contiene alguna proporción de acero, pero para su producción se emplean sólo aqu ellos minerales de hi erro en qu e es ren table s u ext racción al conten erlo en mayor proporción, como son: La magnetita ( Fe 30,); con 65 a 80 % de hierro. La hematita ( Fe~ 03); con 40 a 65 % de hierro. La limonita ( F e~ O'J H ~ O); con 20 a 55 % de hierro . La sidenita (Fe CO'J); con 10 % de hierro.

Conductibilidad: Es trasmisor de temperatli ras y electricidael lo qUe en co nstrucción es des fa_ vorable. Oxi dación: Entra en composic ión con el oxígen o, lo que igualmente es una característica inadecuada.

Cortado:

P uede hacerse con facilidad.

4.5.1.3. Manufactura del acero La m an ufact u ra del acero se log ra en altos hornos y por diversos procesos como: Besseme r. Siemens, eléctrico, hogar abierto o inyección d~ oxigeno, empl eando como materias pri mas pa ra s u fabri cac i ón: m in e r al de h ie rr o, ca rbón (coque) y pi edra caliza. En el proceso p ara la fab ri cac ión de materiales útiles en constru cción se vacía la colada del crisol a moldes que le darán al acero la forma de: lingotes, varillas o piezas especiales. Los lingotes posteriormente pasan a través de rodülos y se pueden obtener viguetas y placas.

4.5 .1.4. Tipos de acero usados en construcción Los aceros más usados en estructuras son:

4.5.1.2. Propiedades físicas Las p ropiedades del acero, que se conjuntan con un bajo costo e n comparac ión con el d e otr os m e tal es, han pr opi ciado su ap rovec h amien to industrial intensivo. Elasticidad : Ductilidad: Forjabilidad : Maleabilidad Tenacidad: Sold abilidacl:

158

Rec up e ració n d e s u for ma inicial. Capac id a d p a ra a la rga rse, estirarse y adelgazarse. Ace pta nu eva s formas por medio de martillazos. Pu ede aplastarse en láminas. Es resistente a la ruptu ra. Se pu e de p ega r m e di a n t e ar c o vol t a ico o fusión con calor y presión.

• Los tipos ASTM A-7, A- 36, A- 42 y A-50 . El primero se utiliza en elementos estructural es de men or calidad y los d em ás pa ra estructu ras que requieren altos esfuerzos. • El d e alta resistencia. Por lo general se usa en forma de varillas lisas o corrugadas, estas últimas empleadas como refuerzo del concreto armad o. • Los templados. Para usos especiales.

4.5.1.5. Características del acero ASTM-A-36 • S u límite de flu encia mínimo es de 2 5:30 kglcm~ (36 000 lb/in~). • Su resistencia (¡ltima a la tensión va de 4 060 a 5 600 kg/cm".

• El alargami e nto mínimo es 50 mm e n un metro de longitud calibrada para placas, de 23 mm en barras y de 21 mm en perfiles. El resultado se tomará en porcentaje. • Cuando se use en este ace ro so ld adura manual con electrodo recubierto será E 60 XX o E 70 XX , Y si se emplea soldadura automática con electrodo sumergido deberán ser F 6X EXXX o F 7X EXXX (véase figura 4 73).

el) El empleo más usual de las estructuras me-

tálicas es en: • Estructuras de edificios urbanos e industriales en: columnas, trabes , marcos , armaduras, sistemas de contratrabes, apoyos , etc. • Estructuras de puentes: igual que el anterior más diafragmas y parapetos. • Estructuras especiales corno: tanques, compuertas, ductos, etcétera. e) Las uniones ele mayor uso en las estructuras

f

metálicas son: • Con base en soldadura de a rco: La más usual. • Atornilladas: En estructuras en que se desea evitar la soldadura de campo. • Remachada: Empleada de manera selectiva para algunos elementos aislados o para fijar láminas de revestlrruento. • Por fusión: Empleando calor a altas temperaturas y presión. Se usa en situaciones muy controladas en el taller o fábrica. 8 Figura 4.73

4.5.2.

CARACTERíSTICAS DE LAS

ESTRUCTURAS DE ACERO

4.5.2.1. Generalidades a) La fabri cación se reali za en ta ll er en con-

diciones fácilmente controladas y su colocación y montaje, en campo. b) La calidad final de la estructura depende de: material + fabricación + montaje + uniones. e) Las condiciones severas para una estructura serán durante: • Su fabricación: por el empleo del calor. • Su erección y montaje: por el riesgo de quedar sujetos a requerimientos no previstos. • Esporádicamente durante su vida útil: por la aplicación de cargas y empujes máximos.

4.5.2.2. Comparación entre estructuras de acero y de concreto • Menor peso: sus elementos tienen menor sección y son más ligeros. • Esbeltez: permite disponer de mayores espacios verticales y horizontales. • Rigidez: puesto que requiere menor sección que los elementos de concreto se tendrán mayores deformaciones. • Construcción: el montaje representa una simplificación en campo con respecto a la fabricación masiva en concreto. • Recuperación: es mayor que el de las estructuras de concreto armado. • Modificaciones: son más sencillas de realizar que en las de concreto armado. • Tiempo de ejecución: generalmente es menor debido a que se realizan simultáneamente las primeras etapas de la fabricación de la estructura y de la construcción de la cimentación del edificio.

159

o

o

o

Protección: eO ITen mayor I·i esgo dI;' ser daÚ¡l da s por el fu ego y la co rrosión. obligando ::t rec ubrimienws costosos. Fabricación: la calidad de estas estru ctu ras se encuentra directamente ligada a la capacidad de los operarios, sobre todo de los soldadores que deben se r obligaelamente caliticados. Transporte: su costo puede encarecerla hasta volverla inconveniente.

Estructuras tipo 1

Son las d es ignad as co mo mal· cos rígidos y requieren: o

o

o

4.5.3.

ASPECTOS QUE SE DEBEN VIGILAR EN LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS o

El m etal que se rvirá para la fabricación de la estructura, así como las uniones que se hagan y la protección que se le brinde a la estructura una vez concluido e l montaje serán definitivos en la calidad de ésta, por lo que se recomienda verificar: o o

o o

o

o

La composición mineralógica del acero. La curva de esfuerzo/deformación que presenta. Si la ductilidad está acorde con lo especificado. Si no existen daúos generados en el metal como consecuencia de haber sido sometid o antes a cargas de larga duración. Que las uniones cumplan con las dimensiones exigidas y que la soldadura con que se realizaron esté acorde con las especificaciones del metal base. Que la selección de la protección contra la corrosión sea la adecuada.

4.5.3.1. Tipos básicos de estructuras Para garantizar qu e una estructura de acero sat isface los requisito s de estabilidad, deformaciones menores a las permisibles y durabilidad ante los efectos combinados a que le sujetan las cargas verticales y horiz ontales qu e actúan sobre ella, el Reglamento ele constru.cción las clasifica según su imp or tanc ia y les impone el cumplimiento ele lo siguiente:

160

Que las co nex ione s entre sus mi emb ros sean rígidas. Que como consecuencia de lo anterior no exista rotación entre los miembros que llegan a un nodo. Que sus conexiones sean capaces de trasmitir como mínimo 1.25 veces el momento ele disefio que haya en el extremo de caela barra. Que las mismas conexiones puedan aceptar 1.25 veces las fuerzas co rtantes y normales que lleguen a ellas a través de las barras.

Estructuras tipo 2

En este tipo qu e dan ubicadas fundamentalmente las armaduras y lo s mi e mbro s secundarios. En caso de que se desee usar en marcos principales se requerirá combinarlos con muros o colocarles contraventeos. En cuanto a sus conexiones deberán satisfacer lo siguiente: o o

Qu e sean capaces de p ermitir pec¡u ei'ias rotaciones relativas. Que pu edan t rasmi ti r la totalidad de las fuerzas normales y cortantes (véase figura 474).

~==

= = = = = = =

El

= ~ = = = = = =

M uro

=

= = = = = = = = = = = = = = = c:::J

C::J

~

....,-

~.B

Figura 4.74

Los elementos sujetos a flexi ón deben cLUnplir los siguientes requisitos:

4.5.3.2. Requisitos geométricos En vigas sólo se aceptan secciones ''j'', "cajón" o armaduras (véanse figuras 4.75 a y b) .

En trabes de sección "1" a) Vigas I

donde: h v = Peralte de la viga. b v = Ancho del patín de la viga.

be = Ancho del patín de la colLUnl1a. h e = Peralte de la colLUnl1a. h we = Peralte del alma de la colLUnl1a. h w = Peralte del alma de la viga. tI<' = Espesor del alma. e = Excentricidad entre los ejes de viga y

b) Sección hueco o "ca¡ón"

Figura 4.75

colLUnl1a.

E¡e de columna ,..-r-

I

I~ r'I I 'I Il '

¡/ V

~

I I Iw --+I 1I 1,----

E¡e de vigo

~

}.

II

++ le

I hwe I

I

Figura 4.76

161

Otros requisitos so n:

4.5.4.

• Las secciones d e be rán tener dos ejes d e simetría. • Los patines de una sección 1 deberán estar conectados en toda su longitud al alma. • Las trabes y columnas no tendrán agujeros o emp almes en las zonas d e art ic ulaciones plásticas (véase figura 4.77) . • Las conexiones de las est ruct uras t ipo 1 d e berán satisfacer la rigid ez requerida d e ellas (v éase figura 4.78).

4.5.4.1. Clasificación de las estructuras por su peso

lap

=

F ABRICACiÓN DE LA ESTRUCTURA

• Estructura ligera. Es aquella en que el 80 % o más de los perfiles utilizados pesan menos ele 12 kg/mL • Estructura mediana. El 80 % o más de sus perfiles oscilan entre 12.0 1 y 60 kg/mL • Estructura pesada. El 80 % o más de sus perfi les pesan más de 60 kg/rnl.

2hy Recomendable

lap

=

Inaceptable

hy Articulaciones plásti-

Figura 4.77. Zonas de articulaciones plásticos.

I

I I

l

+¡ +

+1+ +1 +

Figura 4.78 . Conexiones recomendadas de viga a trabe.

162

4.5.4.2. Procesos previos a la fabricación Para llevar a cabo una correcta ejecución de las estructuras metálicas es necesaria una coordinación entre la empresa especialista que llevará a cabo el trabajo y los demás responsables de la obra de acuerdo con el siguiente proceso: o

o

o

o

El contratista de estructuras revisará el proyecto cotejando medidas, determinando el proceso constructivo y fijando el trabajo que se realizará en taller y el que se ejecutará en campo. Con esta información elaborará los planos de taller y los sujetará a la aprobación del diseñador, mismos que contendrán dimensiones reales de cada elemento, cortes, conexiones y soldaduras indicando su posición, tipo, garganta, y longitud. Se adqu irirán los materiales y mediante muestreo se verificará en laboratorio la calidad de cada lote. Se certificará la capacidad de los soldadores empleados mediante los documentos que presenten para avalar sus conocimientos y experiencia y se evaluará su trabajo con un examen en campo realizado por el laboratorio de materiales. Se procederá a la fabricación de la estructura.

4.5.4.3. Fabricación de la estructura en taller Recomendaciones para la fabricación: • El enderezado y forjado del material deberá hacerse de preferencia en frío y en caso de requerirse calor se vigilará que no exceda de 650 oC. • Los cortes del material pueden hacerse con cizalla, sierra o soplete, pe ro el material debe tener un acabado liso y sin rebabas. • Cuando se requieren agujeros y éstos se hagan mediante punzado se les dará un menor diámetro y se ampliará al definitivo limándolos. Queda estrictamente prohibido el uso de soplete para hacer agujeros.

4.5.5.

UNIONES EN LAS ESTRUCTURAS

4.5.5.1. Uniones atornilladas • Tornillos comunes. Se conocen como A- 307 y su aplicación en obra es limitada debido a sus bajas capacidades de carga y resistencia. • Tornillos de alta resistencia. Son del tipo A -325 y A-490, y se obtienen de acere al carbón tratado térmicamente. • Lograr que los tornillos de una unión tengan un soporte uniforme depend e en gran medida de la presión de las tuercas por lo cual se recomienda apretar todas ligeramente, después en fo rma alternada hacerlo al máximo con la llave sin extensión y, por último, añadiéndole la extensión, dar media vuelta más, siguiendo la misma sec uencia con las tuercas que en e l paso anterior. En caso de usar aprietatuercas automático, el procedimiento se repetirá dos veces para asegurarse de que recibieron la misma presión.

4.5.5.2. Uniones soldadas La soldadura tiene un papel decisivo en la calidad de las estructuras, por lo que se exigirá de ellas especificaciones superiores a las del metal base . Se recomienda revisar lo expuesto en el tema d e soldadura en acero de refuerz o para concreto. La participación aproximada de la soldadura para la fabricación de estructuras metálicas de acuerdo con su clasificación por peso es: • Estructuras ligeras = 3 % del peso total. • Estructuras medianas = 5 % del peso total. • Estructuras pesadas = 7 % del peso total.

4.5.5.2.1. Propiedades mecánicas del electrodo Los electrodos pu eden ser para so ld adura manual, automática o semiautomática. Los primeros son del tipo bajo en hidrógeno y se representan con la letra E, los segundos son de arco sumergido y se representan con la letra F, y los terceros son de arco metálico protegido con gas.

163

4.5.5.2.2. Tipos de soldadura

Por su colocación Se considero soldadura de penetración completo cuando el metal de apartación entro en todo el espesor del elemento y se logro su fusión total.

+ + Se considera soldadura de penetración incom pleto cuando se deposito por un solo lodo o bien por ambos, pero no se limpio lo raíz del primer depósi to impidiendo lo uni~n de los dos.

Por el tipo de electrodo a) Manual (baja en hidrógeno ): E -60 XX

E-70 XX. b) Automático (arco sumergido): F6C, F7X. e) Semiautomática:

• (Arco metálico protegido con gas): E - 70 U- l , E-79 S-X . • (Electrodo con núcleo fundente): E -60 T X, E-70 T X. Por la junta en que se coloca (véase figura 4.80). Por su posición (véase figura 4.81).

lo soldadura o tope y de filete se realizo en los extremos de dos elementos colocados juntos y paralelos. junto en ''1''

lo soldadura de ranura se hoce entre dos perfi les paralelos con uno placo abajo del respaldo.

cM>

junto en doble "1"

Uno soldadura par posos es lo que requiere colocar cordones paralelos hasta formar lo garganta solicitado. 4

t

2 ~6 13

Figura 4.79

164

t

'

junto en esquino

Figura 4.80

Junto o traslape

I

I Planto

t

~I Corte

Perfil Figura 4.80. ¡Continuación. )

Plano

Horizontal

Sobre cabezo

Vertica l

Figura 4.81

165

4.5.5.2.3. Soldadura en campo

e

El procedimiento es el siguiente: Preparar el material. Que esté bien perfilado, sin rebaba y limpio de grasa o humedad. • Comprobar que los biseles corresponden a los indicados en el plano. o Verificar detalles y tolerancias de la junta. e Identificar el procedimi ento de operación: Dete rminar la posición de la soldadura. e Revisar tipo y tamai'to del electrodo . e Ve rificar el tipo de fundente. e Determinar el voltaje de acuerdo con el diámetro del electrodo y comprobar si se puede suministrar. • Ver si es necesario precalentar el metal. e Dete rminar la secuencia de pases con el electrodo. • Verificar que no haya ind icaciones adicio nales. e Llevar a cabo el proceso.

Se ap li carán dos manos de pintura antl'O XI" dante o alquidálica y después la pintura que se desee como acabado final.

e

4.5.6.2. Almacenaje e

e

e

4.5.6.3. Transporte e

e

4.5.5.2.4. Inspección de calidad e

• Después de soldar se revisará que la soldadura no presente defectos de importancia como cráteres o socavaciones y que se hayan respetado los tamai'tos de la garganta y la longitud de la soldadura . • Las so ldaduras que se seleccionen por ser importantes, presenten dudas o correspondan al espécimen seleccionado aleatoriamente, se revisarán con radiografías , líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonido o cualquier otr o método que se considere bueno para detectar una falla.

Se marcará cada uno d e los elementos para evitar confu sión. Al estibar se p reve rá el orden de salida de los elementos para evitar dobles maniobras. En caso de que se estiben unos elem entos sobre otros vigilar se coloquen en forma que no se lastimen entre sí.

Las plataformas en que se muevan los elementos de la estructura deberán tener la longitud necesaria para evitar que se generen da¡'\os durante el transporte. En caso de colocar unas piezas encima de otras, procu rar que se inserten bloques de madera intermedios . Cuando sean piezas muy grandes revisar previamente las rutas que seguirán los vehículos para asegurarse que no se presentarán obstáculos.

4.5.6.4. Grúas Son los equipos que permiten colocar en su lugar diversos elementos de la estructura. Su elección debe permitir que las maniobras se realicen con la rapidez y eficiencia que exija el procedimiento constructivo, además de proporcionar seguridad a trabajadores y estructura. TIpos de grúas

4.5.6 .

PREPARAC iÓN

y MANEJO • Estacionarias: pluma sola, pluma y mástil y grúa torre. e Móviles sobre: vehículos, plataformas y embarcaciones.

DE LA ESTRUCTURA

4.5.6.1. Pintura de taller e

."J terminar la fab ricación de

elemento completo se procederá a limpiarlo con chorro de arena o cepillo de metal y se le quitarán escorias y rebabas; después, mediante compuestos químicos se eliminará el óxido y la grasa.

166

W1

Grúas estacionarias de una pluma

Constan de una pluma metálica, tres o cuatro cables, una garrucha, una rótula inferior y en

Figura 4.82

algunos casos un malacate. Su utilización se limita a elementos de poco peso (véase figura 4.82).

miento más utilizado entre los montadores hasta la aparición de las torres grúa; actualmente, aunque de manera más restringida , continúa empleándose cuando es necesario el montaje en alturas a las cuales ya no alcanzan las grúas móviles, ya que tiene la facilidad de elevarse por sí misma a niveles superiores conforme avanza la obra (véase figura 4.83).

,Grúas de pluma y mástil Están constituidas por un mástil y una pluma articuladas en su extremo inferior a fin de poder girar. Por su adaptabilidad fue el equipo de iza-

IÍ \ /

L L Ir-

~

1

11

2

3

Figura 4.83

167

Grúa torre

Está constituida por una to rre ve rtical y una plLUna horizontal qu e acepta rotación de :360 0 . e n un o de c uyos extremos se e n c uen t ra la polea para el cable de izamiento y en el otro un contrapeso. F u nciona con motor eléctrico de 220 o 440 volts. Conforme el edificio se const r uye hacia arriba se le añaden t ramos para logra r que siemp r e lo sobrepase en altura (véase figura 4.84).

't

• Se denomina segú n el número de lo rones y de a lambres que tIen e cada uno de éstos. asi por ejemplo: 6 x 19,6 x :3í ... e) Para el manejo de cables se recomienda cuidar especialmente que: • No se formen "lazos" o "cocas" que dañen los alambres. • Al enrollarlos en LUl carrete, se e'-iten cruzamientos para no permitir que cercenen sus alambres. • Protegerlos de la intemperie. • No usar poleas lastimadas o de menor diámetro y abertura de la especificada.

4.5.7.

MONTAJ E

P ara un adecuado montaj e se h acen las siguientes recomendaciones:

Figura 4.8 4. Grúa torre.

4.5.6.5. Cables para carga Los cables que se usan generalmente son de acero, aun que para cargas pequeñas pueden ser de fibra vegetal, a los que se denomina comúnmente de Manila. a} Características mecánicas de los cables útiles

para grú as: • Resi stentes a la tensión. • Flexibles. • Res istentes a la abrasión. b} Constit ución del cable:

• Está formado por torones trenzados alrededor de un alma. • El alma puede ser de acero, fi bra vegetal o sintética.

168

• Toda la estructu ra deberá quedar a plomo y nivel y con el alineamiento indicado en el plano constructivo. • Se colocarán tornillos o soldaduras provisionales. El cordón definitivo sólo se procederá a realizarlo hasta el final. • Se aLLxiliará la estabilidad y sujeción de las piezas mediante contraventeos temporales. Tanto en este punto como en el anteri or es importante tomar en cuenta todas las fu erzas a que quedará sujeta la estructura mientras se fija definitivamente. • Los primeros elementos que se deben montar serán las columnas y para su fijación a la cimentación traerán una placa de base con perforaciones dond e entrarán los tornillos de las anclas inmersas e n los ciad os. Se aprietan las tuercas ligeramente y se auxilia su estabilidad mediante un apu ntalamiento. Un topógrafo ve rifi cará su alineamiento y plomeo. • Antes de apretar los tornillos o sol dar la placa de base, se rell enará el espacio entre ésta y el lecho s uperior del elemento de la cimentación inyectando un mo rtero de alta resistencia con aclitivo expansor. • Fijada en su sitio la columna y manteniendo el apuntalamiento se colocarán las trabes

o

principales, después las se cundarias y por último el sistema de piso o de techo. A juicio del ingeniero responsab le se secciona la estructura para proceder a su rigidización , con lo que al terminar el montaje de sus elementos h orizontales y verificar que su ubicación es la correcta, se procede a colocar los tornillos o las soldaduras definitivas, reducien do así los riesgos de colapso.

4.5.8.

4.6.2. PR OTECCIÓN DEFINITIVA

a ) Se limpia y aplica nuevamen te pintura anti-

corros iva a la estructura y encima de ella se coloca la pintura d efini t iva o la prot ección que vaya a llevar. b) Para proteger la estructura contra un incendi o se p u e d e ut ili za r c u al q uie r a d e los siguientes procesos: o

o

o

Contenido de humedad . Se considera como made ra seca aquella que tiene una h umedad menor o igual a 18 % ::':: 2 % en peso, y húmeda la que pase de ese límite sin exceder del 50%; la experiencia indica que a mayor humedad menor resistencia, por lo que en estos casos se acostwnbra reducir los esfue rzos aceptados para su trabajo.

Ahogar los elementos metálicos en concreto; que es efectivo pero increm enta notable mente el peso y reduce las áreas útiles. Rec ubrir con asbesto; material que mezclado con cemento y adherido a la estructura tiene un comportamiento adec uado en sus tim ciones aislantes, pero actualmente está prohibido su uso por sus características carcinógenas. Recubrir con p rod uctos qLúrni cos que sean aislantes térmicos, por ejemplo una mezcla de lana mineral con cemento blanco, (ticatite, bento nita yagua, producto que se lanza contra la estructura disparándola desde un tanque a presión a través de una manguera con boquilla.

4.6. ESTRUCTURAS DE MADERA (PARA CIMBRAS) 4.6.1. TIPOS

DE MADERAS

Las que autoriza el RCDF a usar son coníferas y latifoliadas. Se subdividen en:

MADERA o o o o

Al ta ductilidad. Capacidad de deformarse sin fallar. Alta relación resistencia-peso. Homogeneidad . Facilidad de aceptar conexiones de alta resistencia.

4.6.3.

o o

Grupo 1 E hasta: 120 000 (kg/cm2). Grupo II E 85 000 a 11 9 000 (kg/cm2) . Grupo III E de 50 000 a 84 000 (kg/cm 2).

CARACTER íSTICAS DE UNA CIMBRA

ADECUADA

a) Se r suficientemente resistente y rígida para

evitar deformaciones . b) Tener apoyos firmes q ue eviten sufra h un -

dimientos. e) Unir convenientemente las d uelas o las h ojas de triplay para que las juntas queden cerradas y p uedan garantizar la reten ción de la lechada. d) Estar saturada para que n o reste agua al concreto que se deposite en ella. e) Tener un disei'lo que le imp ida deformarse d urante el tiempo que el conc reto requiera de fraguado hasta ser a utosoportable. J) Se r capaz de resisti r las cargas mue rtas y vivas que se presenten durante el colado. g) Usar una madera adecuada para estructu ras y de la cual se conozcan sus propiedades . En México la madera más usada para cimbras es la de pino de segunda del tipo V-40, cuyos esfuerzos permisi bles son: o o

o

P ROPIEDADES DESEADAS EN LA

o

o

Flexión y tensión: 40 kg/cm 2 . Compresión paralela a la fi bra: 30 kg/cm 2 . Comp res ión pe rp en d icula r a la fi bra: 11 kg/cm 2. Cortante paralelo a la fibra: 6 kg/c m".

169

• Módulo de elasticidad:

• Sepa ra c ión entre apoyos pa ra cada el mento de la cimb ra. e-

Medio: 70 kg/cm 2 . Mínimo: 50 kg/cm2

4.6.5.

CÁLCULO DE CIMBRAS

h) La madera se revisará a fin de que visual-

mente re úna las características siguientes: • No tener nud os perdidos. Esto es, que quede visible e l hue co donde se alojó el nudo en caso de que hubiere existido. • Los nudos existentes no deben tener más de 2 cm d e diámetro y estar espaciados entre sí cuando menos un metro. • No tene r grietas perpendiculares a la fibra de la madera. • Las grietas longitudinales paralelas a la fibra de la madera no tendrán una longitud superior a 5 cm. • Si la madera presenta una Hecha como consecuencia de alguna curvatura, que no sea superior a 3 mm por cada metro de longitud del elemento.

4.6.4.

DATOS BÁSICOS PARA EL CÁLCULO

En el cálculo se deben tener presentes los aspectos tratados en los pW1tOS siguientes.

4.6.5.1. Recomendaciones generales • Ajustarse a las secciones comerciales, lo qu e hará la adquisición más económica. • Dado que normalmente no hay restricciones para ubicar los apoyos , su separación quedará determinada por la resistencia de los elementos que la conformarán; por ahorro se recomienda que sea múltiplo de 2.40 m u 8 pies, que es la longitud estándar con que venden las piezas de madera reduciendo así los desperdicios.

4.6.5.2. Separación entre apoyos en elementos sujetos a flexión

DE CIMBRAS

Del concreto: • Peso volumétrico. • Tiempo para alcanzar el 60 % de la resistencia de proyecto. De la madera: • • • •

Tipo y clasificación. Esfu erzos permisibles. Módulo de elasticidad. Contenid o de humedad.

La separación máxima entre los apoyos de un elemento horizontal de la cimbra sujeto a cargas verticales, estará dado por la máxima longitud que permita la sección considerada por deflexión, fl exión o co rtante. De./lexión. Para una viga de tres o más apoyos se permite que tenga una flecha de 1/300 del claro. Igualando esta restri cción con la expresión de la flecha máxima queda:

Omcu

= 0.0069 w L"IEl = L/300,

de donde:

Del medio ambiente:

L"",.,. = 0.78 .i!j El/w

• Temperatura en el momento del coladu. • Velocidad del viento.

Fle:ción: El claro permisible será el obtenido

para el momento resisteme máximo: ¡Il

Del proyecto: • Geometría de la pieza qu e se colocará. • Cargas durante el colado.

170

m".,· =

de donde: )~

L",(ü' = 3.53 v./S/w

0.08 wL"

=

I

*S'

Cortante. Igualando las expresiones para el cortante máximo:

v = 2v bh/3 = 0.6wL' de donde: L

= vbh/0.9w

4.6.5.3. Arriostramientos en elementos verticales

Esfuerzos de la madera:

Modificación de sus resistencias de acuerdo con las características propias del tipo de madera que se va a usar: • Contenido de humedad: 25 %; reducción: 30 % . • Duración de la carga 5 días; incremento: 15 %. Esfuerzo a flexión y tensión:

Longitud entre arriostramientos en elementos verticales como los puntales, se toma:

f

=

P/A ± Pe/S,

y la fórmula de Euler modificada para calcular el pandeo: PIA = 4.3E/(LlD)';

despejando: L = d

~(43EA)/P,

que en este caso dará la longitud sin arriostramiento , la cual debe ser menor de 15 veces el menor lado de la sección usada para limitarla por esbeltez.

f = 40 kglcm 2 * (0.70

+ 0.15)

= 34.0 kglcm 2

Esfuerzo al cortante:

v

=

6 kglcm2 * (0. 70

t O 15)

=

5.1 kglcm'

Esfuerzo de compresión paralelo a la fibra: e

=

30 kglcm 2 * (0.70 + 0.15)

=

25.5 kglcm 2

Módulo de elasticidad : E = 70000 kglcm' kglcm 2

* (0.70 + 0. 15)

=

59500

Cálculo de la cimbra

Cubierta o car-a en contacto:

4.6.5.4. Ejemplo del cálculo de una cimbra Se desea diseñar la cimbra para una losa reticular de 45 cm de peralte con un volumen real de concreto, también llamado densidad del concreto con respecto a la cimbra, de 0.267 m3/m 2 y la de los bloques para el aligeramiento de 0.144 m3/m2.

Peso del concreto incluyendo el armado: X

2 400 kglm 3

=

640 kglm 2

Carga viva:

Momento de inercia:

1 = bh3/12 = (lOO

* 1.63.'3)/12 = 36. 1 cm'

Módulo el e sección:

Peso de los casetones: 0. 144 m 2 x 1 170 kglm3

El espesor:

e = (3/4 - 7/64)" = 41/64" = 1.63 cm

Datos base del proyecto:

0.267 m 2

Se utilizará triplay de 3/4" (19 mm) (véase figura 4.85). Las especificaciones piden que en caso del triplay se reduzca su espesor en 7/64", con lo cual quedan sus propiedades físicas como sigue.

=

168 kglm 2 250 kglm 2 1058 kglm 2

S = bh'/6 = (100

* 1.63 2)/6 = 44.3 cm3

Carga en una franja de 1 m ele ancho:

w = (l 100 kglm)/ (lOO cm/m) = 11 kglcm

Se toma 1 100 kglm'

171

w=

II kg / cm

Mome nto ele inercia:

Módul o de sección:

Triploy

19 mm (3/4")

s = bII"/6 =

Figura 4 .85

5" 9.12 1 6 = 78.-1 cm'

Carga tributa ria (franjas ele 40 cm): SeparociÓI/ en! re 10$ apoyos de la CC/I'[( (' 11 cOllloclO:

/1'

=

0.-1 m * 11 kg/cmlm = 4.4 kg/cm (('éase figura -1.87).

P or det1exión: L', = 0.781Ef/w = 0. 18 )/ 59500

L'l

=

* 36. 1111

45.3 cm

Por flexión: L ''¡ = 3 .53 ~jS/¡I' = 3.53 "/34 L "l = 41.3 cm

* 44.3111

Por cor tante: L ''' , = 1,{¡I/I09 /1 ' = 5.1 * 100 '" l. 63/.9 '" 11 L "', = 8-1. 0 cm Figura 4.87

Se toma la separación dada por t1exión red uciéndola ;1 -10 cm que es el múltipl o más cercano a 3.40 m. 1)02 donde: Ll = -1 0 cm (I'éase figura 4.86).

SeparociúlI (,/III-c' CIpayos C!(' los Iwgue ms:

Por cleflexión: L'é = 0. 78 :;;EIIlc = 0.78 1 59 500' 380.3/4.4 L'é = 172.6 cm.

Por flexión: "~

Figura 4.86

él

L "c = :3.5:3 'ÍJ /51/1 ' = :3.53 'ÍJ3-1 '" í8.6 /-1 ."

L"c = 87.0 cm. Por cortante:

Se utilizar:in uarro¡ es de 3" x -l" (5 x 1O cm). El espeso r: (' = ( 4 - 11:32) " = :1 .8" =

172

9.7 cm

L" 'é = ¡,1¡/1 /0.9 w = 5. 1 '" 5 '" 9.110.9"'-1-1 L " 'é = 62.5 cm.

La longitud míni ma está dacia por co rtante y es ele 62.5 cm Luego: '"" = 60 cm (/'('(1-'(' figura 4.88).

Por cortante:

/+-'

L"'3 = v bh/0.9 w L"'3 = 170.6 cm.

---t--- Aa cm

/

= 94 * 10 * 14.7/ (0.9 * 9)

La separación m!nima es de 130.2 cm y el múltiplo más cercano es de 120 cm, que será el espaciamiento entre puntales. Queda: LI = 120 cm.

Resumen de las secciones obtenidas:

Figura 4.88

Puntales o pies derechos:

Vigas madrinas: Se utilizarán vigas de 4" x 6" (lO x 15 cm) El espesor:

e = (6 - 7/32)" = 5.8" = 14.7 cm. Momento de inercia:

1 = bh3/ 12

Cubierta: Triplay de 19 mm; separación entre apoyos: 40 cm. Largueros: Barrote de 5 x 10 cm; separación entre apoyos: 80 cm. Madrinas: Vigas de 10 x 15 cm; separación entre apoyos: 120 cm.

= 10" 14.7 3/12 = 2 64 7 cm'

Si se pudiera garantizar que todos los pW1tales que se usarán en la obra son polines de madera de 10 x 10 cm (9. 7 cm x 10 cm = 97 cm 2 ) en perfectas condiciones, esto es: sin nudos ni rajaduras, que la sección teórica co rresp onde a la real y que además estarán bien plomeados: su capacidad de carga sería igual a:

j = PIA; P = jA = 25.5 kg/cm2 * 97 cm 2 = 2473.5 kg.

Módulo de sección:

Área tributaria (quedan franjas ele 80 cm):

w

= 0.8 m * 11 kg/cmlm = 9.0 kg/cm

Separación entre los apoyos de las madrinas:

Por d eflexi ón: }J

L'3 = 0.78 '1 El /w L'3 = 202.5 cm.

= 0.78 .{j 59500 * 2 647/9

j = PIA + (P

A real = 97

Por fl exión :

L"3 = 3.53 ~ jS / w L"3 = 130.2 cm.

Pero esta situac ión no es la real, ya que por prácticas viciadas a l co r tar la madera o por exceso en el número de usos, ésta se deteriora generando secciones mucho m enores que las supuestas en el cálc ulo , por lo cual convi en e castigar el área al 75 % de su valor y considerar que además hay una excentricidad el e la viga sobre el puntal, o que carece eJe un plomeo adecuado, que supone un corrimiento sobre el área elel elemento vertical hasta en una tercera parte del lado correspondiente; esto da: l.65 cm.

cm 2

* e )/S;

* 0.75

=

72.7 cm2 ;

s ustit uyenelo: =

3.53

~34 * 360/9

25.5 kg/cm2 = (PI72. 7 cm2) P = 1 050.3 kg .

::'::

(P

* l. 65/156.8) 173

Comparando con las condiciones el e proyec to donde para caela p untal se tiene un área tri bu taria de:

~

P = 80 cm ':' 120 cm ':' 0.11 kg/cm" 1050.3 kg.

=

1 056 kg

Se concluye que es escasa el área pero aceptable. En cuanto a la longitud máxima sin arriostramiento si se toma igual a 15 veces el lado menor de la sección, queda: 15 x 9.7 cm = 145 cm, o sea a la mitad del elemento.

4.6.6.

P RESiÓN ESPERADA DEL CONCRETO SOBRE LAS CIMBRAS DE COLUM NAS Y MUROS (en kg/m 2 )

En el cálculo de cimb ras para columnas y muros es necesario tener como información pre-

via la presi ón qu e se espera actúe sob re ella. Su determinación se ha realizado en forma experi_ mental midiendo la presión del concreto durante diversos lapsos, ya que inicialmente al depositar_ se es simi lar a la hidrostática, p ero conforme pasa el tiempo se inicia su fraguado generándose una capacidad autosoportante, co nsec uencia ele ser paulatinamente más un mate rial sólido qUe uno fluid o. Así , el empuje real sobre la cimbra estará en función de la altura ele la collU1ll1a fluida qu e actúe sobre ella. Lo anteri or indica qUe adquiere importancia fundamental la velocidad con qu e se deposite el con creto y su temperatu_ ra (véase tabla 4.16). Habrá que comparar la presión dad a en la tabla con la hidrostática para tomar la mayor de ellas (1 l éase figura 4.89). Adicionalmente hay que considerar el empuje del viento en caso de que la obra esté ubicada en una zona des protegida o e n alturas superiores a la de los edificios colindantes.

Tabla 4.16. Presión del conc reto sobre cimbras verticales (kg/m c) 1'cTnj)e /,(/(Ul'a

Velocid.ad de

30 oC

co lado ( m/ h)

25"C

del

CO / le l"'¡ U

20 oc

15 ~'C

0.,,0

1 580

l 700

1 790

l 940

LOO

2

~.5 0

2680

2950

3 470

L"O

3 290

3 630

3 950

4 390

2.00

3 980

4 590

5 010

5 600

2.50

5 160

5 730

6 290

7 100

------ -- ---1 (Presión de I ----------, diseño) :

- ----- - - --j I I - - - - - - - -1 I I ____ _ _ J

I I

____ .J (Presión real )

:

- -~------~-----~

Figura 4.89

174

Demoliciones

Objetivo: Conocer los diversos procesos de demolición a fin de seleccionar el más adecuado

para suprimir total o parcialmente una estructura.

Frecuentemente es necesario demoler construcciones, bien sea porque han llegado al final de su vid a útil, porque económicamente ya no son rentables, porque presentan algún tipo de riesgo o porque al llevar a cabo un proceso const ructivo parte de la obra n o cumplió con las especificaciones requeridas y es necesario eliminarla para volverla a hacer. En estos casos, al realizar la demolición se deberá proceder a ejecutar el trabajo garantizando la vida e integridad física de quienes participarán en esa labor y que durante su ejec ución no se afectará a construcciones o elementos colindantes. Las demoliciones pueden ser de dive r sos tipos: man uales, mecánicas , con explos ivos o especiales , como son las térmi cas , las hidráu licas, las de microondas o las de rayo láser. Cada una requiere su propio proceso y cuidado. Antes de iniciar cualquier demolición es preciso estudiar cuidadosamente la estructura de que se trata, la fun ción de cada uno de los elementos que la configuran y con base en ello diseñar un procedimiento que evite que al eliminar uno indispensable para el conjunto se genere la caída incontrolada de otros. Durante la demolición se tomarán las debidas precauciones como son contar con tapiales, ademes y mallas. Para el proceso se recomienda: • Desconectar previamente todas las instalaciones internas y exte rnas próximas.

• Vigilar que la caída de la estructura no dañe personas u obj etos. • Prever la seguridad de los trabaj adores cuidando qu e no permanezcan debajo de elementos en proceso d e demolición y otorgándoles el equipo y la protección adecuadas. • Iniciar el proceso de arriba a abajo. • Salvo con explosivos, hacerlo en forma paulatina. • En el caso de usar explosivos se iniciará del interior del edificio hacia el exterior para gene rar un efecto similar a la implosión, haciendo que la caída de material se concentre en el centro limitando su dispersión.

5.1. DEMOLICIONES MANUALES Son ejec utadas directamente por personas mediante el empleo de herramientas o equipos sobre los elementos que se van a demoler, sin el auxilio de mecanismos de control a distancia. Entre las herramientas sobresalen la cuña y el marro, y entre el equipo las rompedoras manuales d e percusión, las sierras y los taladros con puntas de diamante, así como los sopletes de corte de oxiacetileno. En estas demoliciones siempre se procederá de arriba abajo , tomando todas las precauciones del caso para evitar que algún elemento caiga por descuido sobre los trabajadores. Quienes par-

175

ticipan tendrán apoyos firmes. bien sea en la propia estructura o, cuando la demolición es parcial, en algún elemento superior que vaya a permanecer después de ella, aprovechándolo para suj etar los cables de las "hamacas", que son vigas ligeras con piso y barandal que quedan colgadas; también se pueden usar "torres para cimbra" siempre que queden separadas del edificio; en caso de no poder utilizar estos sistemas, es conveniente emplear canastillas sujetas a plumas telescópicas. Rec urrir a Lm método manual rara vez significa tener el costo más económico, por lo que sólo debe emplearse e n los casos en que se desee salvar la mayor parte de materiales e instalaciones existentes, hacer W1a demolición parcial sin dañar el resto de la estructu ra o cuando es imposible utilizar cualquier otro método. Los taladros y las sierras se emplean en cortes de gran precisión y como complemento de otros equipos, para eliminar un elemento sin dai'lar al que está próximo, o para debastar parte de él a fin de hacerle aúadidos. Requieren de sLmUnistro de agua para lubri car la superficie de co rte y enfriar la broca o la sierra; el trabaja realizado con ellos tiene un costo alto. Las rompedoras manuales de percusión pueden ser eléctricas, muy usuales para cortes o devastamientos y las accionadas con el aire suministrado por una compresora; su empleo es preferentemente en grandes masas de concreto y su mayor limitación es la necesidad de ubicar el compresor cerca del sitio de demolición.

5.2. DEMOLICIONES MECÁNICAS Los principales equipos para este tipo de demolición son las grúas dotadas de bolas de 1/4 a 1 tonelada de peso, los gatos hidrá ulicos, los expansores hidráulicos, los romp edo res ne umáticos s uj etos por el brazo de retroexcavado ras y las mandíbulas o tenazas operadas con brazos adaptados a tractores o a las propias re troexcavadoras. • Grúa con bola o "pilón". Por la facilidad para disponer de este equipo y por su efectividad en edific ios hasta de 6 u 8 niveles es de los sistemas más comunes; es económico y competitivo, con la ventaja adicional de que deja fu era de la zona de peligro al operador y a la

176

máquina , requie re que quien lo ejecute ten sufi ciente habilidad y experiencia. La bo~a que es el elemento demoledor, se estrellar: contra la co nstru cción soltándola vertical~ mente al ser izada encima de la pieza que se va a demol er y posteriormente soltada, LI horizontalmente con un sistema de péndulo haciendo oscilar el pilón mediante el cabl~ de arrastre y sosteniéndolo con el de eleva_ ción. • Gatos hidráulicos. Muy útil para hacer fallar los elementos de concreto de una estructw-a sujetos a flexión o f1 exocompresión. Aplicándolos en el lugar donde se encuenrre ubicado el máximo momento y después cortando con oxiacetileno el acero de refuerzo se pueden lograr falJas totales. Se recomienda sostener previamente la pieza mediante cables o prever el sitio en que caerá. Para inducir la línea de falla es conveniente, con taladro o sierra, perforar varios agujeros o cortarla parcialm ente sig uiend o el trazo deseado. • Expansor es hidr áulicos. Son de tipo d e é mbolo o d e cuñ a; para su ope rac ión se introd ucen en una perforación previamente hecha y despu és se les apl ica la presión hidráulica, la que es trasmitida al émbolo o a la camisa de la cu!'ia, generando la fractura del concreto. • Rompedores neumáticos con retroexcavadora. En el extremo del brazo de las retroexcavadoras se coloca una pistola rompedora accionada neumática o hidráulicamente, generando un efecto de percusión en la cuúa que trae, la que actuará sobre la masa que se va a demoler, el efecto se incrementa al presionar el brazo de la retroexcavadora. • Manclíbulas o tenazas hidráulicas. Son grandes pinzas cuya acción se ejec uta por medio de W1 pistón hidráulico que las abre o cierra. e l dispositivo está sujeto al brazo de una retroexcavadora o adaptado a un tractor. Entre las mandíbulas prensan al co ncreto triturándolo hasta permitir que la parte restante, aún sin demoler, sea removida conjuntamente con el ace ro de refuerzo, desprendiéndolo del resto por el propio brazo de lil re tro excavadora y colocándolo sobre el camión que extrae e l escombro.

• Cable abrasivo. Este procedimiento es de uso intensivo en canteras que requieren un corte exacto, pero puede usarse en el concreto a condición de que esté poco armado y con varillas de diámetro pequeño. El equipo está dotado de un cable continuo que al girar corta la masa de concreto, gracias al material abrasivo que recoge de una solución en la que constantemente está inmerso.

5.3. OTROS TIPOS DE DEMOLICiÓN Dentro de los diversos tipos de demoliciones especiales sobresalen las efectuadas con explosivos, las que se realizan con equipos térmicos y las que se llevan a cabo con equipos complejos cuyo uso a(m no es común.

Demolición con explosivos Es un sistema que exige mucha experiencia por e l riesgo qu e con ll eva. En la ciudad de México se había prohibido su uso hasta que en 1985, como consecuencia del sismo de ese año, fue indispen sable demoler en un corto lapso gran cantidad de edificios que representaban un peligro para s us habitantes, con lo que de una forma apremiante se requirió adquirir práctica para su empleo. Con el fm de evitar dañ os en colindancias se requiere que el edificio "caiga" en el propio predio que ocupa, para lograrlo se generan las fallas en la estr uctura de su centro hacia la periferia y de arriba hacia abajo. El procedimiento descrito en forma general consiste en dinamitar con el auxilio de fulminantes eléctricos de diverso tiempo de detonación , primero las columnas cent rales del piso más alto y después las que le continúan hacia la periferia; la operación se repite hacia abajo con el penúltimo y posiblemente con el antepenúltimo piso, posteriormente, aprovechando el impacto generado por la caída de los pisos superiores , se van alternando varios pisos sin carga con alguno en que se vuelve a colocar y así hasta llegar a la planta baja. Si los ele mentos por demoler son de gran dimensión es necesario , de forma similar a la colocación d e exp losivos para rocas, provocar la salida del con creto mediante la expulsión de

una cuña cónica que generará el espacio hacia el que recurrirá el material que le rodea impul sado por explosivos ubicados en forma concéntrica a ella; en elementos menores se hace una sola cuña similar a la provocada en un árbol que será talado o incluso sólo una línea de falla para columnas pequeñas o la mayoría de los muros que después de la d etonación se colapsarán . Los sitios que se van a barrenar, la forma de hac erlo y el tipo d e explo s ivos que deberán usarse , qu eda n en gran medida sujetos a la experie n cia de la e mpr esa especialista y del ingeniero responsable que envíe, ya que por lo delicado del trabajo éste no podrá ser ejecutad o por un contratista general. Son diversos los explosivos usados pero continúa predomínando la nitroglicerína; también se emplean los de tipo líquido que contienen sensibilizantes, oxidantes y combustibles; en algunas ocasiones, para demoliciones menores se recu rre al uso de la pólvora negra. La presentación que tienen puede ser en polvo o en gelatinas. Su empleo requiere gran cuidado y apego a lo recomendado por el fabricante en cuanto a manejo, almacenamiento y colocación. Además , el responsable vigilará que la empresa demoledora cumpla lo exigido por la autoridad y procure que la permanencia en obra d e los explosivos se reduzca al rrúnimo necesario. Entre las ventajas en el empleo de este procedimiento están su rapidez y costo, que generalmente es menor que e l de ot r os pr ocesos, requiere poco equipo de apoyo y, salvo por la detonación final, es meno s molesto par a e l vecindari o. Sus desventajas son el riesgo que implica el manejo de los explosivos, la oposición a aceptar s u uso por quienes viven o trab ajan cerca del sitio, pues en el momento de la caída del inmu ebl e se provocan vibrac iones de gran magnitud que pueden dañar edificios e instalaciones adyacentes, que gene ra una gran cantidad de polvo; además, si la cantidad de explosivo es grande puede generar una ráfaga de aire que afecte o lastime vidrios de inmuebles distantes.

Lanza térmica Se emplea mediante un tubo de acero sim ilar al de las boquillas de corte pero de gran longitud por el que se hace pasar oxiacetileno como COIl1 -

177

bus tibIe, y en la salida se coloca una varilla de ace ro dulce bajo en carbono que gracias a la alta temperatura que genera el soplete prod uce la fu s ión entre el acero y el s íli ce de l concreto, gene rand o una escoria de silicato de acero, la que se deja drenar libremente fuera de la perforación; al e nfriarse se convierte en un material frágil , fácil de eliminar. El método se emplea en una serie d e perfo raciones qu e generan una línea de falla. Este sistema tiene la ventaja de producir poco ruido, es co nveni ente en cortes horizontales y difícil para verticales, además es riesgos o por la alta t emperatura que ge nera y la cantidad de gases que se producen. Su empleo es costoso. Chorro de agua

No es un sistema práctico para demoler edificios ya que obliga a proporcionar y drenar un considerable vollunen de agua, se basa en lanzar un chorro de agua a gran presión y concentrado

178

en una pequeña área para producir lUl lavado del agregado desprendiéndole el cemento qu e tenga adhendo. Se req weren preslOnes del agua entre 350 y 1 000 kg/cm2 y gastos próximos a los 50 lis. Microondas

Mediante ondas guiadas hacia el interior de la masa de conc reto se busca generar evaporación del agua que hay en su interior provocando Con ello presiones superiores a su capacidad de tensión. Rayo láser

Es probable que en el futur o s u uso se incremente para cortes de g ran precisión, ap rovechando que en el concreto, por ser un mal condu cto r térmico, se puede producir un choque que le genere una fractura guiada. Actualmente se está usando como elemento de corte para el acero, princi palmente en varillas de refuerzo.

Albañilería y acabados Objetivos: • Diseñar y construir mamposterías según lo indicado por el RCDF y la práctica . • Conocer los principales acabados y su forma de colocarlos en 105 edificios.

Relación de volúmenes:

6.1. MORTEROS 6.1.1.

MORTEROS A BASE DE CEMENTO Y CAL

Los morteros son mezclas hechas de aglomerant es y áridos para ser utilizados como el elemento adherente de las piezas de mampostería o para recubrir superficies a fin de darles textura e impermeabilidad. Los aglomerantes más usados son el cemento y la cal o una mezcla balanceada de ambos que es el mortero plástico o cemento de albañilería. Como árido generalmente se usa la arena. El proporcionamiento se dosifica en volumen de acuerdo con tablas dictadas por la experiencia y confirmadas en laboratorio, en cada caso para su selección se recurre a esa información dond e se proporciona la resistencia esperada. Todas las mezclas deberán poseer las siguientes propiedades: • Manejabilidad durante su aplicación. • Resisten cia adecuada después del fraguado. • Baja con tracción para evitar se agriete una vez seco.

6.1.2.

ESPECIFICACIONES SEGUN EL

Resistencia minima:

1'e ~ 40 kg/cm 2

RCDF

V arena 2.25 S - - - - - - S 3.0 V cementos

Tipos de mortero (véase tabla 6.1). Los morteros se usarán de acuerelo con su tipo: • Los ele tipo 1 en mamposterías expuestas a agentes externos agresivos y que soportarán altas cargas. En el caso ele los cimientos de piedra o de aquellas mamposterías que estarán en medios altamente hlunedos conviene sean preparados exclusivamente con cemento y arena. • Los de tipo II se usarán en la mayoría de los muros de mampostería incluyendo a los ele carga. • Los de tipo III funcionan en muros con poca carga, como los divisorios en que soportan sólo su peso propio. Estos morteros por la gran cantielad de cal que t ien en son muy plásticos lo que favorece su empleo en aplanados, facilitando su aplicación y posteriormente comportándose elásticamente ante cambios el e temperatura. Res iste n cia ele diseño a compre s ión para mamposterías (véanse tablas 6. 1 y 6.2):

179

Tabla 6.1 Tipo c/C' morlr'ro

Parles Ceill8'1 ¡(O

Parles

porfia ud

Pu /, ( ,'.'1 de

Cf'11l('u(O

(la

2.50 \"(""'11\ + iclem

1/2 3 I

\ "('al

1/4 a 112

111

Tabla 6.2. Piezas de concreto

Tabla 6.3. Piezas de concreto

J*m (kglcm 2)

200

Nf H i/S!('lI(' io fr (kglr,»")

ideH1

In a 1/2

11

25 50 75 100 150

rnl(¡

:2.~5 \ ;o:m -:- '"c;,]

1/4

oa 1/4

f"p ( kglcm 2)

(1

albafliler/o

f"m (kgk¡¡¡2)

f"p

Morl.

15 25

40 50 75

100

Morl. 11

Morl. IlJ

10 20 35

10 20 30 40 60 S0

-l5

60 90

(kglcm~)

Morl.

Mo r/. 11

ti/orl o /11

211

10

50

10 20

10 20

75

1f1

'lO

~.~)

411

·111

:311

60 íO

50

25

Ion 150

GO

200

80

41}

f"p = Resist.encia de diseño en compresión de las piez..1.s referida al área bruta. = Resistencia de disei\o en compresión de la mampostería refenda al área brut;\.

J~l

6.1.3.

C ÁLCULO DE VOLÚMENES DE LOS

INGREDIENTES POR METRO CÚBICO

A parti r de un proporcionamiento dado es n ecesario calc ular los volúmenes en que por metro cúbico participarán cada uno de los elementos Esto permitirá hace r las dosifi cac iones de ac uerdo con el volumen final deseado y calcular el costo básico correspondiente. El proceso se ejemplifica mediante el cálculo ele un metro cúbico ele mortero 1: 1:6, lo que significa una participación ele cada uno de los materiales como sigue: Cemento: Cal: Arena: Ag ua:

180

1 meelida en volumen. 1 meel ida en volu men. 6 meclida en volumen. La necesaria para formar una pasta manejable.

Cálculo ele compcu: id acles

Cemento: Peso volumétrico: 1 515 kg/m 3 Peso especLfico: 3.1. I 515 kg/m'l

Compacidad

x 100 = 48.9 %

=

3. 1 x 1000 kg/m3

Cal: Peso volumétrico: 700 kg/m'J. Peso específico: 2.3. Compacidad

=

700 kg/m3 x 100 2.3 x 1 000 kg/m'J

= 30.4 %

Arena:

Agua:

PeSO volumétrico: 1 600 kglm'l. Peso especifico: 2.65.

La necesaria para volver pasta el cemento: 1.0 - 0.49 = 0.5 1 m3 La requ erida para volver pasta la cal: 1.0 - 0.30 = 0.70 rn3 Para saturar los agregados, según su hLUnedad: (Toma: 7 % del volumen) : 0.07 x 6.00 = 0.42 m3

Compacidad

1 600 kglm3

=

x 100 2.65 x 1 000 kglm 3

= 60.4 %

8mna: 1.63 rn3

Cálculo ele pesos y volúmenes (véase tabla 6.4).

Tabla 6.4 Propo rción

Porcen. volumen

vol. aparente

absoluto total

Porcen. volumen absoluto relati"vo

Volumen aparente por m 3

Peso húmedo

Material

(kg)

Proporciona· miento 1

Cemento

1.00 1.00 6.00 1.63

.489 .304 3.624 1.630

0.081 0.050 0599 0.270

0. 166 0. 164 0.992 0.270

25 1 11 5 1587 270

10 botes 10 botes 60 botes 18 botes

9.81

6.047

1.000

1.592

222:3

98 botes

Cal Arena Agua SlUllD.

I Nota: botes de 16 l cJu.

6.1.4.

T ABLA DE PROPORCIONAMIENTOS DE

LOS MORTEROS

Morteros cemento-arena (por m3 de mortero) (véase tabla 6.5)

Tabla 6.5 Peso (kg)

Volumen (1) ProporcióN

Arlna ( l) cemento

arena

cemento

arena

660 850 9:30 1000 1 030 1 050

1 000 645

1055 1 360 1490 1600 1 650 1 680

I:l

660

1:2 1::¡

425

1:4

250

1:5 1:6

210 17;:)

~11O

470 380 318 265

260 255 2:)0

250 245 24:j

181

Morteros cemento-cal-arena (por m :l de mortero) (véase tabla 6.6 ) .

Tabla 6.6 { 'o IUiaC/I

(/)

P"su (ky )

{', 'OJ1(J/'C i Ó JI

:líl ll rt ( el/U?! l tl)

ro l

(/ rello

rr'/ II t' H /o

( 0 1

l:l:6

lliU

161)

880

1: 1.í 1: 1:3 1:1:9 1: 1: 111

141l

140

970

110 l(iU

1:25

l ~:)

115

115

1 1.110 1040

10~

105

1 (l(lO

2-16 210 19O 11:5 16U

6.2. MAMPOSTERíAS 6.2.1.

S(,

76

(1 )

1 ;:-lj l)

~8:j

1 ():30 1 ín(J 1 í -In 1 7S!)

~ 7l)

~GCI ~~)n

~--Fj

M ATERIALES QUE COMPONEN UN

MURO DE MAMPOSTERíA M UROS DE MAM POSTERíA

Los m uros d e mampostería d eben cumplir con lo siguiente: • Estar refOl'zados perimetralmen te por dalas y castillos o por colunmas y trabes. • Interiormente tend rán castillos y dalas con una separación que no exceda los 3 metros. • Si están ubicados dentro de un marco formado por column as y trabes la unión entre el marco y el muro debe asegurar que no se volteará perpendicularmente a su pl3110 . • Cuando p erimetralmen te existan vigas y columnas puede o no haber adicionalmente dalas y castillos, d epend iendo d el tipo d e trabajo que se exija de ellos. • Si el muro forma parte de la estructura como e leme nto resistente d ebe rá queda r pe r fec tamente ligado a ell a, en caso cont rario entre ambos se pond rá material elástico como celotex o poliu retano en s us costados y pa rte su¡lNior, a fin de pe rmitir que la estructura se deforme lib remente. • En el caso de ser mu ro d iviso ri o aunque no culabonlrá a la resistencia de la estr uctu l'a del""rá armarse de manera que no presente tlingLlI1 peligro.

182

6.2.2 .

90

(/ ren o

Los muros se construyen con bloques macizos o h uecos en cuyo caso requ eri rán que se refuer, cen con elem entos armados con acer o, o bien con pi ed ra adhe rid a con mo r tero y gene ralmente sin ninglm refuerzo adicionaL Por el tipo de material las mamposterías pueden ser de: • Tabiques y bloques cerámicos de barro, arcill a o similares. • Bloques, ladrillos, tabiques y tabicones de conc reto. • Piedra.

6.2.3.

M UR OS CON TABIQU ES Y BLOQ UES

MACIZOS

Se consideran piezas macizas las que satisfacen:

donde: Al = Área total de la sección de la pieza. Al = eL x b. A,w lC<

=

1"

=

Área neta de la secc ión transversal más desfavorable. Espesor de las paredes de la pieza.

De 12 cm

De 6 cm

De 18 cm

De 24 cm

Figura 6.1. Tipos de muros con tabique recocido.

Tipos de muros con tabique recocido

¡

1/25 L

(véase figura 6.1)

t

~

10 cm 1/30 H ,

Recome ndaciones para su construcción

donde: No usar morteros de cemento con más de 1 hora o de cal con 12 horas de fabricado. o El espesor de las juntas entre 2 hiladas no deberá exceder de 1 cm. o Cuando sean de barro humedecer previamente los tabiques. o Hacer un cuatrapeo horizontal mínimo de 1/4 de la longitud de la pieza. o Ligar y rigidizar los muros a través de castillos y columnas. o Cuando los tabiques vayan a estar en contacto con un castillo hacerles muescas o saques corno los indicados en la figura 6.2 para incrementar su adherencia. o

t L

= =

H =

Tolerancias

Desplome $: (1/200)H Desnivel en una hilada $: (1 /200)H Desviación horizontal $: (1/100)L Diferencia en el espesor ele lilla junta $: 2 mm Mortero: o

Espesor mínimo de los muros o

No debe rá ser meno r de cualquiera de los siguientes valores: ~

1

espesor del muro. separación entre castillos o entre colW1\I\as. Separación entre dalas o entre trabes.

2 ele cada 3 muestras tendrán un f'e ~ f'e de cliseño. Ninguna muestra tendrá unf'e $: 0.8f'e ele diseño.

II

1

11

JJ

11

IC=

11

IC=

11 11

1

L~

11 11 11

IC=

11 1I

1

1I

Figura 6.2

183

6.2.4.

61

MUROS CON BLOQUES HUECOS

l'< (

Se consideran como piezas hue cas (véase figura 6.3) aquellas que cumplen con: A netc< ¿ 0.45 A, te ¿ 1.5 cm

e) En lugar de una se colocarán dos barras 1 1as StgLUentes . . · cua lqwera (e posibilidades: en o

donde:

o

te

o

=

Espesor de las paredes exteriores de la pieza.

SO cm

o

Cuando es el extremo de un muro. Cuando haya tres metros a partir del último refuerzo doble. En las esquinas en que coinciden dos muros. Se colocarán tres barras cuando un muro llegue a tope con otro (véase figura 6.4).

d) Para fijar adecuadamente las varillas se colo-

carán conectores que con separación máximade: 1.5 1. 20.0 cm

Figura 6.3

El refuerzo horizontal deberá cumplir con 10 siguiente:

Estructuración de muros con block hueco

Ser de acero grado 42 si fue lamínado en caliente o de 60 si lo fue en frío. • Ser continuo y sin traslapes entre castillos. o Estar anclado en sus extremos. o

Se aprovechan los huecos de los propios bloques para en ellos insertar el refuerzo vertical; el refuerzo horizontal se hace con varillas o mallas colocadas en las jW1tas entre bloques. Para considerar que está adecuadamente reforzado un muro de estas características deberá cumplir lo siguiente: a) Independientemente de lo señalado para pie-

zas huecas o macizas, los huecos deben tener ciertas dimensiones que permitan alojar en ellas los castillos ahogados: [~" ¿ 5 cm; b" ¿ 5 cm A, = ah x b"

A , ¿30cmz

b) El refuerzo interior se d ebe rá ajustar a lo

siguiente: o o

Ser de gt·ado 42. Tene r como mínimo una barra del número 3 a la menor de las siguientes distancias: Figura 6.4

184

6.2.5.

MUR OS DE MAMPOSTER íA DE PIED RA

6.2.6.

CASTILLOS y DALAS

Características de los materiales que se deben usar

Son elementos de concr eto reforzad o cuya función es rigidizar los muros de mampostería.

Las piedras que se empleen en elementos estructmales deberán cumplir con lo siguiente:

6.2.6.1. Anchos y peraltes

• Resistencia a la compresión en la dirección normal a los planos de formación: f p " ~ 150 kglcm 2 . • Resistencia a la compresión en la dirección paralela a los planos de formación:fpp ~ 100 kglcm 2 . • Absorción máxima: 4 % . • Resistencia el intemperismo. Se mide por diferencia en peso después de cinco ciclos de inversión y secado en solución saturada de sodio: 10 %. • El tamaño de las piedras principales será mfnimo de 30 cm y el 70 % de ellas tendrán un peso superior a 30 kg. • Las piedras deberán estar limpias y sin rajadura. No se emplearán piedras en forma de laja. • El mortero cumplirá con los mismos requisitos pedidos para los muros de block.

Anchos:

donde:

t

=

Espesor del muro.

Peraltes: Como mínimo serán de 15 cm (7 ·énse figura 6.5).

Procedimiento constructivo

Como recomendaciones para la construcción conviene observar las siguientes: • La mampostería deberá desplantarse sobre un firme de concretof'c = 100 kglcm2 . • Las piedras se mojarán antes de usarlas. • La construcción de un mmo se recomienda ini ciarla por los extremos y terminarla en el centro. • Las juntas entre las piedras serán de 5 cm. • Se deberá hacer un cuatrapeo con las piedras para buscar el amarre de unas con otras. • Los hue cos entre piedras se red ucirán al mínimo mediante un adecuado acomodo. Los vacíos se rellenarán completamente con piedra chica y mortero. • Las tolerancias para mampostería no labrada serán de: ± 2 cm en el nivel y en el ancho de la corona e igual cantidad en su desplome máximo.

Figura 6.5

6.2.6.2. Resistencia del concreto f'e

~

150 kglcm 2

6.2.6.3. El acero de refuerzo longitudinal • Un área mínima dada por: A s = (0.2 f'c(fy) As~ 4 Vs <\> 3. • Estará anclado en sus extremos a los elementos coli ndantes.

185

6.2.6.4. El acero de refuerzo transversal (véase figura 6.6) • Área mínima donde:

= 1 000 s(f;,dr ;

Se recomienda que las dalas:

s = Separación entre estribos. (( =

Peralte del elemento.

• Separación minima en tre estribos:

1.5 d r sS

hace rl es una saliente (nariz) y bajo ella insertar LU1a ranura (gotero) para evitar escu rrimientos sobre los muros. Cuando la dala tiene esta caracte rísticas se denomina repisón. s

• Cuando vayan a quedar sobre LU1 hueco tengan apoyos laterales cuando menos de 1 1/2 veces su peralte. • Estén ligadas a la estructura mediante varillas ancladas (conectores) salvo que se especifique lo contrario.

( 20.0 cm

6.2.6.6. Castillos 6.2.6.5. Dalas Las dalas son e lementos de concreto refor zado que se colocan en forma horizontal o inclinada a fin d e : • Trasmitir las cargas de manera uniJorme. • Ligar l::t estructura permitiendo una resis tencia homogénea ante movimientos horizontales. • Dist ribuir los esfuerzos debidos a pequeños asentamientos. • Soportar cargas verticales sobre pequei'tas aberturas como ventanas o puertas (dalas de ce rramiento) . • Rematar y proteger la parte superior de los muros (de remate) pudiendo en estos casos

La separación ent re castillos será la que dé la menor longitud entre las siguientes alternativas: 0.75 H; y: H = altura muro.

Ss

186

4.0m

En los extremos d e un muro deberá habe r un castillo independientemente de su longitud. En los castillos se considera como su dimensión mínima en el sentido longitudinal la separación entre los d entellones del tabiqu e (1'éase figura 6.7).

6.3. ACABADOS 6.3.1.

Figura 6.6

(

GENERALIDADES

Los acabados de un inmueble dan en gran medida su presentación final aportando la te,,"tura y el color y frecuentemente la protección que junto con los espacios proporcionarán al observador y al usuario la sensación y confo rt que busca el disei'tador desde el inicio del proyecto. Es importante en ocasiones que los acabados se limiten a recubrir los elementos de la estructura e incluso dejar aparente el material con que se construyeron para respetar la impresión de seguridad que manifiestan aquellas que están bien proporcionadas y correctamente fabricadas. No es forzoso que para lograr lo anterior los acabados sean costosos, se pueden tener buenos efectos con simplemente trabajar bien la p ropia

bd

I I ~alas JEll ~ T T

1 -,

1

TTT

1

TTT

1/

/

~

o o

I

1dd T

S

1 L

IIIIIIT

Figura 6.7

estructura, obteniendo así excelente presentación en los concretos, los muros de tabique o cualquier otro material utilizado en su fabricación En la selección del tipo de acabados, es recomendable e n lo posible utilizar productos de la región que respetarán con mayor facilidad el estilo predominante en el med io y están probados en cuanto a durabilidad, ya que el comportamiento de un material puede variar de una región a otra como consecuencia de características climatológicas, de temperatura, humedad, salinidad, etc., que afectarán su composición. Además, frecuentemente tienen los más bajos costos. Algunos de los acabados que se emplean predominantemente son: • Aplanados en muros y plafones con morteros o pastas de cemento, de cal, mixtos o de yeso. • Pisos y zoclos de cemento, de mosaico , de terrazo, de mármol o cualquier otro que su colocación requiera albafulería. • Lamb rines de azulejo, cintilla vitrificada o materiales colocados po r medio de albañilería. • Lambri nes de made ra, de placas de yeso comp rim ido, de plástico o cualqu ier otro

material que requiera fabricación de un bastidor para su colocación. • Plafones especiales. • Fachadas y acabados exte riores.

6 .3.2. T ABLA DE ACABADOS (véase tabla 6.7) 6.3.3.

ASPECTOS QUE SE DEBEN CUIDAR EN

LOS ACABADOS

Para qu e los acabados sean du rables, con buena apariencia y seguros, conviene: • Que garanticen su adherencia a la base en que se apliquen. • Que tengan durabilidad y resistencia al uso. • Con características de impermeabilidad si son usados en pisos y techos. • Que sean fác iles de limpiar. • Si están sobre pisos que tengan las pendientes adecuadas para un rápido desagüe. • Si se usan como piso que sean antiderrapantes. • Que todos los mate ri ales empleados cumplan las normas NOM.

187

Tabla 6.7 ,"';11 / 11' ¡.lie f('

J "'(' ,{

Pisos

dd uri ¡Ii ir '/1 ti /

Uf'II(J)lú1llfl('l r ;U

CO !l (Tl'I n it

regla

C(l!ICTf'l u

pbna

i.l

COIl crClo f'sco llillado CO!lc re to pulid o a llalla i\losaico T C ITi.IZn

L tlSl'l i.l clp Ixurn

Lose ta

\illí[¡ C~1

[\'l rql1 et

Alfo lllbri.l r. fad e ri.l

Azo'e~lS

Ento r tado [mpcrmenhilizacióll

Enbdrillado

r..luros

Concre to
[lJoc k de harro Cl'iosía barro/co ller. Bloc k CQn c r. aparent e Aptanado a ¡atoc ha A¡ Jlal lado grueso Aplanad o fino Aplanado pulido y('~o p uli d o AZld ejo L
PlaforH's

i{(,t·lIh ri· Illi C' llTOS

188

C;IJIH· r l' I()

a¡la rl' lil l'

DIl.-;('<;"AJ/"(' lu ' / !.I(' .'W

'\/01('01/( 11 "11 rI(I 1'11

aplico Fi rm c d e c.;om:rptn FirmE' de co ncreto

i.l

l"l' gIJ

Firme de conc re t.o a regla Fi rm e de (:(Jl H.: r elO

,.¡

[>r(',5 f 'II {W 'ir.J/I 111.'1

fl coll(trlr,

~l

regla

Firllle de conc re to a regla Firm e de CO JlCr e tO ..1 regla Firme d e Cflnc r et o ¡¡ regla Fi!"me d e concrelo pulido firm e d e cn llCfCro pulido Firme d (' ('1IJ1(Tt'lo ¿¡ plana Basl idnr ello mad e ra

81 p rop io COIlCTCfo El propio cunc reto Ce mento en polvo CelllC'nlo en POI\'fl

Cemento co n color Grann má rmol:-.' celllt o.

(/ caundo

Superficie

rllgo~a

Apbl13t lo rugoso Ligeramente ~lslJ e rlJ Liso.Y nivelndo Liso o eOIl figuras Pulido ~"

brillante

t3.:l!TO (' xl

ruíd n Polímeros 1\1acle ra IllUY clura Fib ras sintéti('~s Duela o rahlún

Al n<1tu ral () COll rolü r Liso o con figuras Al natura l barnizadl) Diversa lextura.r enl!)!" Al natural o pint.:1c1a

Lose ta d e azo tea Cubierta azolea/EnloJ". IllIpr J"m eabilizam e

Ceol. cal-arelw- pómez Asfalt.o y m embrana

Apli.1llado a plana Pint.uraJalllmini o/arella

Ladrillo recocido

Lechaela ele ce ment o

El m is mo conc reto El mi s mo co nc reto Ta bique seleccionado Olo c l-.: d e barro e xt.ruid r) Ce los ías El mismo bl oc k

Cimbra + \i brado C imbra + vibrado Tnbique ~r m a n ero Bloc k ~. m ortero Celosias.\' m orl ero Bloc k y m o rt e ro r.. lo !"1 Pro m ix to r..l or ler o mixt o Are na c-e rnida.Y ce m. Pasta d e cem e nt o Pas ta de yeso-agua Azul ej n blanco/color l'\'lnclera , pkís ti co, e tc.

TeXf. de cimbra Picad o y d escascaradlj .Junt.a gusa n eada Junta gusaneada ,Jull ta gusaneada Junta gusaneada

Ci mbra + vibrad o Pas ta de y eso-agua Ni\"l2'1 e hi e lo

Text. d e ci mbra A nive l, regla r llana Clw lquier reCllIJ rimi ellt Ll

Pinll lra a n ticnrrnsi\"a Pinl u ra epó xi c;:1 Pilllllra. \inili c..:¡l Pintura dnílica t\ lá rlll ol , CE' nl. ~. rf'silla Yeso, (:e l11. y res ina Solución asfálti ca 11 pl,í.sti ea ~. flIf'lIlhra na
Te rsa Según la base SE'gúll la b"1S€ Según la b;:¡se Ch ino o p la nc hado Lisas o rayadas Pi nt.u rala 111m i 11 ¡ola retKl

Tabique. block. etc. Tabique. bloc k, et.c. Aplan<1c1o gmeso Aplanado fino

Tabique. bloc k, ele. Ap lanado gllleso Bastido r

81 mis mo CLlIl cret0

Yeso

LOs..1 de lec ho

Falsn plafón

nast icl o r

1Jil1 lllra anl kn rrosiva Pill ttlra l' póx ir-a l 'il\l \l r,1 \·inílici.l Pi nt ura d p pS IIKlI IC Tirn l Pas tas 11111 )f'rn IPa!Ji! iZ,lf"il '1 11

Cua lquie r me l al Cua lquie r sl lpe rfic ie Ctlalquier s uperfi cie Clwlquie r SI IJ le rfi c- ie Aplanado de y f'SU Aplanado de yeso Cllalquil r s u per fic il-'"

Aplanaclo burdo Aplanado a plomo .\. regla Aplanado con mínimo poro Cemento pulido

A plomo. regla y llana Azulejo chacleaclo Propio r ecubrimi enro

6.3.4.

TIPos DE PUERTAS

Las puertas pueden ser: • Metálicas con lámina troquelada y bastidor de re forzam iento con base en perfiles estructurales o tubulares. • De aluminio con bastidor con base en perfiles tubulares y lámina troqu elada del mismo material. • De madera maciza o con bastidor o tambor, también de madera de buena calidad pero más barata, generalmente de pino, formando un marco y colocando tres peinazos o travesaños intermedios y una cubierta de triplay de 6 mm, o si son de menor calidad fibracel de4mm.

6.3.5.

TIPOS DE VENTANAS

Las ventanas, salv o casos excepcionales en que se use la madera o el plástico, son generalmente de aluminio o de perfiles tubulares.

6.3.6.

CERRAJERíA

Para el ex te rio r se recomienda usar cerraduras de buena calidad que garanticen su inviolabilidad y sean de doble cilindro y de preferencia con perilla o manija fija hacia afuera. Para el interior con perilla y llave en ambos lados y si es de baño con seguro en el interior.

189

Instalaciones Objetivo: Interpretar adecuadamente los proyectos de instalaciones de un edificio a través de sus planos y especificaciones.

Así como la estr uctura de un edifi cio es la base de su seguridad y los acabados de su apariencia, las instalaciones lo vuelven funcional e incluso habitable. Como ya se indicó, los edificios pueden ser destinados a servir como: habitacionales, oficinas, h ospitales, laboratorios , naves industriales, centros comerciales, centros de espectáculos, iglesias, bodegas, hangares, estadios, etc. Cada uno requiere de instalaciones que lo hagan funcionar adecuadamente, ello llevará a prever la integración instalaciones hidráulicas, sanitarias, eléctricas y su sistema de tierra, de aire, de gases, de alumbrado, de intercomunicación, de elevadores, de pararrayos, de corriente regulada, contra incendio, etc. En este trabajo se abordan las instalaciones más comunes.

bombas, etc. El uso que se hace del agua en las ciudades es diverso, entre los principales se encuentran para servicio doméstico, industrial, coerciales, en jardines y zonas verdes , en la limpieza de calles y para apagar incendios. El agua que se suministre debe ser totalmente potable (véase figura 7. 1).

-----------------_. -------------------~~~~~---~~~-- --- --

alumbre clara Tanque de mezclada

Primer tanque de sedimentación

Tanque de mezclada

/

sulfata férrica cal clara sosa

7.1. INSTALACiÓN HIDRÁULICA 7.1.1.

INTRODUCCiÓN

Una instalación hidráulica es la prolongación dentro del edificio de la red municipal de distribución de agua potable, y su eficiencia y calidad en gran medida estarán determinadas por ella, aunque desde luego se pueden hacer modificaciones; por ejemplo para mejorar la calidad es frec uente poner filtros y por excepción plantas de tratamiento, si el suministro no es continuo o le falta presión se harán cisternas y colocarán

Tanque de flaculación

Segunda tanque de sedimentación Filtración ormonioco

A la red de distribución

claro

Figura 7.1

191

7.1.2.

7.1.3.

RE QUERIMIENTOS PARA EL

SUM INISTRO DE AGUA POTABLE

INSTALACiÓN HIDRÁULICA

7.1.2.1 . Consumos de ag ua potable Los consumos mínimos ele una persona son: Bebiela y comida Uso ele muebles sanitarios Bal'lo con regadera Limpi eza ele ute nsilios y casa Otros se rvicios

5I 45 I 30 I 30 1 40 l. 150 l/día

Cantielad similar a la que piel e el RCDF como COnS LUTIO diario por persona en edificios habitacionales. En la ta bl a 7. 1 se especifican los consumos diarios en diversos sitios.

Tabla 7.1 Habitac iona! .. Ofic inas..

...... .. ... 150 lIhabitn!1te/clb . .. ... ................. 0 l/empleado/día Auditorios, cines, teat.ros. ett . ..... .. .. .5l1espect.lfunci ón Espect:icul os depon ¡vos .. . ...... 2 /lespect..lfu llció n Escuelas ....... ... ... .. . 100 l/alumno/día Restau rantes .. ....... 15/:30 l/comensal Lav,:mclerÍas .... ........ ........ AO /lkg/ropa seca. Hospitales ... .... .. ......... ....... ...... 1()n/) 50 l/cama/día. Mercados ........ 150 Uloca tmio/día .Jard ines .. .............. ~ /1m" o

••

•

•• ••

•

•••••••••

7.1 .2.2. Servicios mínimos de ag ua potable Las vivie ndas d e menos ele 45 m" co ntarán con un mínimo de muebles o salidas como sigue: • Un excusado • Una regadera • Una de las sigui entes posibilid ades: lavabo , fr egadero o lavadero. Las viviendas de más de 45 m" conta rán con toel os los mue bles; es ob ligatori o que c uenten con lavabo, fregad ero y lavadero.

192

SUBSISTEMAS QUE INTEGRAN UNA

Alimentac ión . Consta de una abrazadera que se coloca al tubo de la red municipal , una llave de inserción, un tubo de acero que lJega hasta la llave de banqueta, un tubo flexible entre ésta v el "cuadro o caballete" qu e forme la tubería a entrada en donde se colocará una llave de paso para con t rol , el medidor y una llave de nariz (/léase figura 7. 2) . Alm acenami ento . Una t ub e ría irá desd e el c uadro del medidor hasta la cisterna o al tanque elevado o bien dire cto a la red de d istribu ción dentro del edifi cio; en partic ular en la ciudad de México se exige que haya un de pósito con capacidad mínima para 48 horas de servicio y dependiendo del tipo de edificio una dotac ión para incendio . Es posible contar con un siste ma mixto q ue almacene el agua en la cisterna y de ahí mediante una bomba regulada automáticamente por un electronivel se llene el tanqu e elevado y de él se distribuya por gravedad. Otra alte rnativa es usar la cisterna como almacén y de ella alimentar un pequeflo depósito h e rmético al que se le inyecta aire a presión que t rasmítirá al agua de toda la red. Red de distribución. Del tanqu e elevado, del her mético o de la calle se iniciará la distribución del agua fr ía para alimentar cada uno de los muebl es, las salidas ele la r ed o e l eq ui po de calentamiento, elel que a su vez se iniciará la red de agua caliente.

1;

7.1.4.

EQ UIPO

y

PARTES DE LA

INSTALACiÓN HIDRÁULICA

7.1 .4.1 . Característ icas del sistema hidráulico Algunas recomendaciones que se deben conside rar en un sistema hid rá ulico son: • Proteger la instalación pma evitar cualquier contaminación del agua. • Suministra r el agua con la presión y el volumen necesarios sin que esto provoque ruidos Íl1deseados, evitándolo mediante accesorios y cámaras de expansión el golpe de ariete.

LLave de poso

LLa ve de

Medidor de aguo LLave de banqueta Tubería de distribución municipal

Oir1=::::;;",==/-=:;-t~==========;=~~~~':/

LLave de incersión

Figura 7.2

• Diseií.ar el sistema de manera que ahorre el consumo de agua. • Instalar las suficientes válvulas para independizar zonas y núcleos de baií.os e incluso muebles sanitarios a fin de dar un adecuado mantenimiento y limpieza. • Limitar la veloc id ad del agua dentro de la tubería a 3 mis.

7.1.4.2. Manejo del agua en la red de distribución interna 7.1.4.2.1. Suministro directo Se conoce así al sistema que opera en forma directa de la red exterior a la interior.

7.1.4.2.2. Suministro por gravedad El almacenamiento se hace en un tanque elevado , desde el cual se surte por gravedad a la red de distribución; es conveniente completar el sistema con una cisterna que reciba el agua, y desde ella enviarla al tanque elevado mediante una bomba eléctrica, que arranque y pare automáticamente por medio de un juego de electroniveles colocados en el tanque y en la cisterna. La operación es más eficiente con una conexión por medio de una "T" en la tubería de alimentación, de tal forma que cuando la presión externa lo permita, y si se ha llenado la cisterna, el agua se desviará al tanque elevado reduciendo el consumo de energía eléctrica. Ventajas:

Ventajas: • No requiere bombas ni depósitos. • Menor costo inicial. • No se contamina el agua como consecue ncia de tanques mal lavados.

• Se proporciona W1a presión regulada. • Se independiza el servicio interior del municipal. • Se asegura una reserva de agua. • Se puede satisfacer la demanda en horas de máximo requerimiento.

Desventajas:

Inconvenientes:

• Si se suspende el suministro no hay servicio hidráulico en el edificio. • La presión en la red inter ior es desigual siend o menor en los pisos superiores que en los inferiores.

• Sobrecarga de techos • Existen mayores posibilidades de comaminación. • Hay un incremento en el costo con respecto a la alimentación directa. 193

7.1.4.2.3. Suministro por medio de un sistema hidroneumático Es el sistema más completo, consta de un tanque hermético al que se le s uministra agua de la ciste rna m ed iante una bomba y aire a presión gen erado por un compresor.

Areno # 16 Areno # 12

Ventajas:

Gravo fino Gravo med iano

• Proporciona una presión uniforme y regulada a las necesidades de cada edificio. • No se recargan las azoteas con peso adicionaL

Gravo grueso

Desventajas: Figura 7.4. Filtro de a reno.

• Tiene lm mayor costo de adquisición y mantenimiento. • Es forzoso contar con lma cisterna. • Generalmente su ubicación bloquea espacios útiles ele planta baja o de alguno de los niveles. • Su descompostw'a requiere de técnicos especia lizadas y refacc ion es s umini stradas de inmediato (véase figura 7.3).

Tanque o p resión

!

A ire

Aguo o lo red Aguo

Bombo

Compresora

Figura 7.3. Sistema hidroneumótico.

7.1.4.3. Filtros y suavizadores En ocas iones es n ecesario mejorar las caracte rísticas de l agua que se suministra, lo que se logra e n parte a través de fil tros y suavizadores.

194

Filtros La utilización de filtros mecánicos de grava y arena resulta útil para separar algLmos sólidos en suspensión arrastrados por el agua qu e se va a distribuir en el edificio. Además se usan filtros de carbón activado para eliminar olores y sabores que contenga, y en ocasiones cuando se desea agua absolutamente purifi cada para industrias qu e fabrican alimentos se hace un bombardeo con rayos ultravioleta (1'éase figura 7.4). Ablandadores El agua potable, provenga de la red municipal o de pozos, viene mezclada con sales de calcio y magn esio, según los lugares por los que h aya pasado antes de su extracción. Estas sales cambian sus características proporcionándole lo que se co noce como "dureza del agua". La dureza en el agua provoca diversos problemas como son incrustaciones en tuberías y calderas, reduciendo diámetros y modificando velocidad es de proyecto, disminuye la trasferencia de calor al formar una capa térmica, o dificulta la formación de esp uma en el jabón, ento rpeciendo las labores de limpieza. Para suavizar o ablandar el agua se utilizan los equipos denominados suavizadores, que funci onan p or med io de un intercamb io iónico. Su diseño permite qu e en su interior existan resinas

• E n las horas pi co la demanda es superior que el gasto que aporta la red. • La presión en la red pública es menor que la necesaria para llegar a salida más alta, más de 2.0 m, generalmente la regadera del (útimo piso, si la hubiere. • La presión en la red es m enor de 10 m de altura.

Agu o crudo

"~~ Salmuero

El volumen de la cisterna en un eclificio habitacional estará dado por la expresión:

2xA xBxCx 150 + 5D E= ;

,donde:

1000

Aguo crudo

Aguo suavizado

A

Número de viviendas

B

Densidad (hab/viv)

5 hab/viv

Dotación por habitante

150 l/hab

Área de riego

511m2

C

Figura 7.5

D satmadas por iones de sodio proporcionados por una salmuera, que en contacto con las sales de calcio y magnesio, producen el intercambio iónica. En el agua quedan disueltas sales de sodio que no son pe/judiciales, y a cambio los compuestos de calcio y magnesio se precipitan al fondo del tanque del suavizador, los cuales son retirados de ahí ap lica ndo presión, trabajo que se co noce como "pmgas". Para que el sistema mantenga su eficiencia hay que regenerar las resinas renovando la salmuera (véase figura 7.5).

7.1.4.4. Cisternas Para garantizar el suministro de agua las 24 horas del día se requiere de una cisterna, la que según especificaciones del RCDF debe existir si: • El suministro no es continuo las 24 horas del día.

E

Volumen cisterna

Recomendaciones: • Ubicar la cisterna en un luga r de fácil acceso. • Evitar que exista tubería de concreto para aguas negras a menos de 3 m de ella. • Si existe tubería de fierro fundido o galvanizado a menos de 3 m de distancia, recubrirla o alojarla de manera que garantice que no habrá fu gas que puedan contaminar el agua de la cisterna. • Alojar la bomba lo más cerca de la cisterna procurando que tenga succión ahogada, o en su defecto succ ión libre lo más directa posible.

195

7.1.4.5. Tubería, accesorios 7.1 .4.5.1. Tipos de tubería • De acero galvanizado cédula 40. • De cobre tipo "M". • De polivinilo PVC tipo hidráulica RD26 .

7.1.4.5.2. Soportería La so portería debe estar diseftada para fijar con seguridad y economía la tubería, procurando qu e su di sefto permita su revisión y en caso necesario s u reparación de manera fácil (!léase figura 7.6).

7.1.4.5.3. Accesorios de cobre y sus longitudes equivalentes en metros (véase tabla 7.2) Figura 7 .6

Tabla 7.2

,

I

D i.á1netro 111m

in

4-5'-'

I

T

Codo

90° Corto

L(i rgl)

Paso

Pu.so (¡

TUr!/'cf/

recro

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1/2

0.2.5

1). -1-7

1),:32

0.:32

1\95

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19

:314

0.33

0.6:3

0,42

0,-12

Ur.

11,42

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I I I I

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11.:32 I) A~

2::)

I

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0.5:3

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(J, í ll

0,71)

2,11)

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0.65

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n,62

0.62

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1.56

1.05

1.05

3.1.;

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1,05

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1.86

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1.25

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l. ~¿;

1.25

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1.24

2.33

1.56

1.56

4.66

1.5fJ

1.5(;

I

196

I

I

11.5:3 U.TU O.S~

7.1.4.5.4. Válvulas y sus longitudes equivalentes en metros de tubería de cobre (véase tabla 7.3) Tabla 7.3 1 Válvula

Diárnelro

Val1'. globo

Váll'ula de "check"

Válvula de macho

compue rta Sin guia

in

'm m

Con

g~da

H orizontal

De globo slguía

d guía

13

1/2

0.2

5.4

7.1

2.1

5.4

7.1

0.3

19

3/~

0.3

7.1

9.4

2.8

7.1

9.4

0.4

25

1

0.4

9. 1

12.0

3.6

9. 1

12.0

0.5

32

1 114

0.5

11.9

15.8

4.7

11.9

15.8

0.6

38

1 1/2

0.5

13.9

18.4

5.5

13.9

18.4

0.7

50

2

0.7

17.9

23.6

7.1

17.9

23.6

1.0

6~

2 1/2

0.8

21.3

28.2

8.5

21.3

28.2

l.l

75

3

1.0

26.5

35.1

10.5

26.5

35.1

1.4

I adaptada de las Normas de diseno de ingenieria del IMSS.

7. 1.5.

M UEBLES

(véase figura 7.7)

lavaba

Excusada

'\

"

""" 11

" 11

11

Figura 7.7

197

Tabla 7.5 .!tllleN,·

{""id. ti,·

0/;//1 (ill)

CXClISJ.c!O con lllL'\ óme rro

lO

8xclIsacln con t.:lI1qu e

;)

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5

r.. !Illgitorio eDil llave el e paso

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I

Lavado públ ico

2

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15

Lavado doméstico

I

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Regad era pública

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Regad era domést ic.1

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Fregadero domésri12o

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1/2

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Tilla ele bailo

2

La.vaclora ele ropa o el e plat.os

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I/~

:)11

IlA

Lu\'acl ero

3

W

2:)

II.-!

7.1.6.

C ALCU LO DE DIAMETR OS DE TUBERIA

7.1.6.1. Un idades de consumo El caudal por minuto para la alimentación de los muebles y las salidas se medirán en unidades de consumo. las que equivalen a proximadamente a un gasto de 25 I/min. La tabla 7.4 da información sobre consumos y diámetros de tubería para muebles.

7.1.6.2. Velocidades recomendadas Con el objeto de evitar ruidos y golpes de arie te en la tubería la velocidad debe ser limitada a ~.50 mIs. Se recomienda ajustarse a los datos de la tabla t .5).

7.1.6.3. Determinación del gasto Para calcular el gasto aplicamos a muebles y salidas del edificio las unidades de consumo antes indicadas. Con el resultado obtenido se ingresa en la tabla 7.6. (Unidades de consumo/gasto esperado). en la cual ya se ha considerado un fact or probabilístico por frecuencia de uso simultáneo de los aparatos. La columna 1 es para inst~lacio­ nes en que predominan los tanques y ji' 2 cuando en su mayoría existen flUXÓ·lll'!t !·:oS o v1Jvalas de descarga en los excusados. Los gastos probables están en fun ción del nLlmero de unidades mueble y fueron tomad os de las Normos [/,. ingeniería de el ¿sella del IMSS; están calculados por el método de Hu mer y dad os en litros por segundo.

Tabla 7.5

Dhi lnprro / \"C! oc jrlad = Itllloinal dpseacla

198

mis.

¡:3mm

f),D

ID mm

l.:} III/S.

:25 Itlm

l.fj mis.

:32

~.2 mis.

I11Ill

7.1.6.3.1. Tabla de unidades de consumo-gasto esperado (l/s) (véase tabla 7.6)

Tabla 7.6 Gasto probable

Unidades de

Unidades

ele consumo

Gasto probable

Tanque

Váltlula

15 20

0.10 0.3S 0.57 0.73 0.89

1.5 1 1.77 1.99 2.2 1

200 205 210 215 220

4. 15 4.23 4.29 4.34 4.39

5.63 5.70 5.76 5.S0 5.84

25 30 35 40 45

1.07 1.26 1.39 1.52 1.66

2.40 2.59 2.74 2.90 3.06

225 230 235 240 245

4.42 4.45 4.50 4.54 4.59

5.92 6.00 6.10 6.20 6.3 1

50 55 60 65 70

I.S0 1.94 2.08 2.1 S 2.27

3.22 3.35 :).47 3.57 3.66

250 275 300 325 350

4.64 5.00 5.36 5.67 6.00

6.37 6.66 6.94 7.18 7.37

75

2.34 2.40 2.48

3.7S 3.91 4.00 4.10 4.20

400 450 500 600 650

6.62 7.24 7.85 9.02 9.57

7.90 8.38 8.85 9.72 10.13

consumo 5

lO

80 85 90 95

2.57

2.6S

TCLnqve

Válvula

100 105 110 115 120

2. 78

2.SS 2.97 3.06 3.15

4.29 4.36 4.42 4.52 4.61

700 750 800 S50 900

10.10 10.65 11.20 1 LíO 12.20

10.55 11.03 11.50 11.88 12.30

125 130 135 140 145

3.22 :3 .28 :3.:35 3.4 1 3.48

4.71 4.80 4.86 4.92 5.m

950 1 000 1 050 1 100 1 150

12.64 13.07 13.49 13.90 14.98

12 .75

150

3.5 ~

155

:3.60 3.66 3.73 3.79

5.11 5.18 5.24 5.30 5.36

1 200 1250 1 :300 1 350 1400

14.85 15.1S 15.50 15.90 16.20

14.05 15. 10 IO.50

:3.S5 3.91 3.98 4.04 4. 10

5.4 1 5,42 5.55 5.58 5.60

1 450 1 500 1500 1700 2000

16.60 17.00 17.70 11\.5(1 20.4n

10.(;0

160 165 170 175

180 185 190 195

13. 10 13.50 ]:],90 1..L38

15.9(1 J(j . ~(¡

¡T .1I0

17,ífl 1K.:-ll) ~I! .. ¡¡)

199

7.1. 6.3.2. Gráfica de unidades de consumo/gasto

"''""

3230

T I

e

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Para instalaciones con Y sin válvu las de desca rga (l'é(~5e figura í .S)

-.8O

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83 1

1.- Muebles con tanque 2 .- Muebles can válvula

2 I-t 1

500

1000

1500

2000

2500

3000

Número de unidodes de cosmumo

"-e 583 6 67 R=R=R ~mmmE~~ffIm '"'" a

..D ..D

o

54 00 17

a

3 33

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100

120

140

160

180

200

220

240

Número de unidades de casmuma

7.1.6.4 Determinación del diámetro de la tubería • Se toma la tubería de alimentación indicada para los muebles. • Se calculan las t ube rías de alime ntac ión para cada núcleo ele muebles sanitarios. • Se eletermina el número ele unidades ele cons umo en cada caso. • En función de las unidades de consumo se obtiene el gasto. • Se fija la pres ión a qu e saldrá el ag ua en caela salida. • Se aumenta la longitud de tubería por pérdidas. • En e l n omogra ma se obt ie ne el diám e tro correspondiente.

200

Figura 7.8

Se utiliza la fórm ula d e Chezy pa ra calcular las pérdidas .

h¡=I

d 20,

donele:

Iy= P é rdid a de pres ió n po r fr icc ión, en metros.

I

= Coefi ciente de rugosidad de la tube ría

empleada. L = Longit ud de la tubería, en metros. el = Diámetro de la tubería, en metros. V = Velocidad del agua, en mIs. O = Aceleración de la gravedad , en mIs" ,

7.1.6.5. Confi guración de la red en los edificios

Que para una tubería de cob re tipo M puede quedar:

h1 = 2.865 * (V i sa " dI");

Co mo orientación para el uso ele t ubería en pequ eflOs edificios se inclu ye la LabIa 7.7 en la que se con sid eró pa ra una tubería de 32 mm . una velocidad máxima de 2.5 mis, que está en el límite d e incomodidad es por ruido , y se tomó u na p é rd ida de p re s ión d e 10.0 m e t r os d e c ol u mna d e agu a, o 1 kg/c m 2 po r cada 100 metros de longit ud de la t ubería (véanse figu ras 7.10 y 7 11 ) .

h1 = Pérdida de presión en metros por cada 100 m. d = Diám etro interior real en milímetros.

7.1.6.4.1. Nomograma gasto/diámetro en tuberías de cobre (véase figura 7.9) 2 3 4

0 1

lOO 90 80

~

50 40

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V

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1\

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5 6 7 8 9 1.0

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8 7

1.0 0.9 0.8 07 0.6 0.5

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10.0

2

2

3 4 5 6 7 8 9 10.0

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30 20

2

5 6 7 8 9 10

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3 4 5 6 7 8 910 O

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1.0 0 .9 0 .8 0.7 0.6 0 .5

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V

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02

01 4

5 6 789 100.0

Figura 7.9

201

Tabla 7 .7 ('¡dl'fu

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(' 111/1 )

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( 1111/1)

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Lrlll!J 11/1,,/',(11/)

1;:)

Figura 7.10. Corte esquemótico de lo instalación hidróulico de aguo frío.

Med idor A lo rEd de aguo frío Aguo de lo calle

C isterna

de ag uo trotado

Red contra incendio

j

Cisterna de aguo crudo

Tanq ue o presión

Cisterna de aguo potable

I

Salmuero Filtro a reno

Suavizador

Tanq ue de aguo calien te

Tuberia de

Red poro ri ego

retorno

Poro usos industri a les

~~===JJII=h Re'c~o

d. 0900>

planto de tratamien to

Figura 7 . 11

202

Compresor

~9m>

A lo red de aguo callenr::;

o

7.2. SERVICIO DE AGUA CALIENTE 7.2.1.

C ONSIDERACIONES INICIALES

• El agua cuando eleva su temperatura a más de 4 0 e empieza a perder peso y tener dilatación, esta propiedad hace que se desplace hacia arriba gene rá nd ose un movimiento como pu ede verse en el te rmosifón de la figura 7. 12. • La propiedad desc ri ta se aprovecha en las instalaciones hidráulicas para agua caliente colocando una tubería de retorno, de manera que el agua no utilizada regrese a la fu ente calorífica. Este sistema es empleado en edificios con alto consumo como hospitales y hoteles. • Ot ro sistema para el suministro de agua caliente es en forma directa sin C" 'e exista retorno , el cual es empleado en lugares de p oco cons umo como casas habi tac ión (véase figura 7.13) .

C D ¡

B

Retorno

A

Termosi fón

¡I I

Corte en un edificio

Figura 7.12

Vólvulo eliminadora de ai re A lo red de ag uo caliente

Vólvulo alivio Tanque de aguo caliente Alimentac ión de aguo frío

Caldero

Ser entin Vólvulo "check "

Bombo

Bombo

Retorno de aguo ca liente

Figura 7.13

203

7.2 .2.

C ONSUMOS DE AGUA CA LI ENTE

(véase tabla 7.8) Tabla 7 .8

TiprJ di' lId U,rll l

CI II18UIIIU rll '

no rOrtll1l

dd

0[111(/ ('af;"/ l/ r'

1"'rio,I,) dI.'

['I'I ·s.nllo/eI ro

,', /l/su 111'" Ill á.o "'"

(1)

('fI/xwidllrl ¡fe!

ro I/r¡ltr' d,' miento (1 (lI'rso}w)

(/[l/lUCI '/lO

~.

"ivie nda

í ;")11 :)11

hoteles nn('illa~

15/:311

.,

7/11

Illdust ria

~o

Res rauranl cs

(po r comensal )

7

Consumos de agua calien t e ( a 6 0 OC ) por mue ble (l/h) (véase tabla 7.9) Tabla 7.9 Mueble

La vnbo T ina el e hallo

["regadero Lavadero I~ ega der"

7.2.3.

P r;l'CLdu

8" lU I "151 ~ O a 50 I 751 11 51

Públicn 1 5,, ~"i 1

1"i11 a ~OO 1 í 5a 1201 250 a 5001

D ILATACiÓN TÉRMICA DE LOS TUBOS

En las instalaciones de ag ua caliente es muy im portante contar con una firm e s uj ec ión de los tubos ya que los cambios de tempe ratura los harán tender a desplazarse; dicho movimiento se tomará con bucles ele dilatac ión fabricaelos con el mismo tubo como se ve en la figura 7. 14 y en la tabla 7.10.

7.2.4.

COMPOSICiÓN DEL SISTEMA DE AGUA

CALIENTE

Los sistemas el e agua calie nte pueclen tener tube ría de retorno o carece r ele ell a; los primeros se utiliza en los sitios doncle se necesita que el ag ua salga ele inmediato y además su cons umo es intensivo durante toclo el día , en es te caso es

20 4

Figura 7.14. Bucles de dilalac ión

Tabla 7. 10 Incrementu de la (f'mpl 'rCllura eC)

Di/u/orióJI

Ace ro ( mm/ m)

Cnbrr (mm/m)

10

0.12

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0.23

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0.\12

(lO ¡OO

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l :lG 1. 5:3 1.711

I.I ~

mayor el gasto de combustible y energía eléctrica, dado qu e caldera y bombas funcionan continuamente. Los segundos se emplean en sitios donde el agua se requiere sólo por períodos relativamente pequeños, como pueden se r casas o departamentos ; el consumo de comb ustible y energía es menor pero el del agua es mayor dado que para cada servicio hay que descargar previamente el agua fría de la t ubería. Dependiend o de cuál de los dos sistemas se emplee será la configuración que se le dé al conjunto. Los sistemas están constituidos por: • Un calentador o una caldera. • Un tanque de almacenamiento. En pequeños sistemas que emplean calentadores domésticos están integrados a él. • Una red de servicio para distribuir el agua. • Una red de retorno para devolver el agua no usada. En el segundo sistema esta tubería no existe. • Accesorios como conexiones, válvulas, mezcladoras y bombas. • Dispositivos de eme rg e n cia y recambio como las válvulas de seguridad y los drenes de purga. • Dispositi vos de control para regular la temperat ura y arrancar o parar el equipo, tales como el termostato y los arrancadores.

7.3. INSTALACiÓN 7.3.1.

CONTRA INCENDIO

INTRODUCCiÓN

El diseño d el sistema d e protección contra incendios en un edificio d ebe tomar en cuenta diversos fac tores como son: • Recubrir a la estructura contra el fuego. • Evitar usar materiales combustibles o altamente inflamables. • Delimitar las áreas con alto riesgo. • Dividir el edifi cio en secc iones que limiten su propagación. • Diseñar vías de escape horizontales y verticales. • Planear y difundir las medidas de combate a un presunto in cendio y la evacuació n del inmueble.

7.3.2.

CLASIFICACiÓN DE LOS EDIFICIOS

De alto riesgo • Centros de reunión social: bibliotecas, auditorios, cines, clubes y museos. • Educacionales: todo tipo de escuelas y academias. • Institucionales: hospitales, orfanatos, asilos , etcéte ra.

Con riesgo medio • Habitacional: hoteles, apartamentos, viviendas, etcétera. • Comercial: tiendas, mercados, etcétera. • Oficinas. • Industrial: fáb ricas, laborato ri os y bodegas.

De riesgo bajo • Se considera así a los d e tipo industrial si manejan poca gente y no procesan materiales de alto riesgo ni de costo elevado.

7.3.3.

TIPOS DE ACABADOS EN LOS

EDIFICIOS

Se clasifican de acuerdo con la velocidad de propagación que en ellos tenga el fuego: • Clase A: velocidad de propagación menor de 7.60 mJmin. • Clas e B: ve loc idad de propagac ión e ntre 7.60 y 22.90. • Clase C: velocidad de propagación entre 22.90 y 61.00. • Clase D: velocidad de propagación entre 61 y 152.40. • Clase E : velocidad de propagación mayor de 152.40 mJmin.

7.3.4.

SALIDAS DE EMERGENCIA

Esta rán en func ión del tamañ o del lo cal y siempre buscando estén estratégicamente ubicadas (véase tabla 7.11 )

205

Tabla 7.11 j

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Oc 1 a (jI) De {j I o 61)11 P e {jO I a I (¡ni.!

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7.3.5.

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M ATERIALES EXTINGUIDORES

Las sustancias que se usen como extinguid oras en el ed ificio serán colocadas en depósitos d isefiados para ello; se selecciona rán según la composición del material susceptible de incendiarse para que al combinarse con él a altas tempe ratu r as no provoquen una explosión, y en cambio logren una reacción química o física que lo apaguen al hmnedecerlo, neutralizarlo, o sofocarlo p or falta de oxígeno. A contin uación se presenta una selección recomendable entre material comb ustible y extintor: • Incendios clase A . Son los que se generan en materiales como mad eras, papel, telas, hule, etc. Para ell os se recomienda agua y materias humectantes. • Incendios clase B. Se producen en aceites, grasas y líquidos flamables. Para combatirlos es n ecesario eliminar el oxígeno. • Incendios clase C. Se generan en conducto res y material eléctrico. Su extinción se hace con materiales no conductores de la electri-cidad. • Incendios clase D . Cuando se queman metales comb ustibles ca mo magnesio, titanía, sodio, potasio, etc. Se requieren agentes abso rbe ntes qu e no reaccionen con estos metales.

Nota: Las áreas cubie rtas por cada extingui da r osci lan de 150 a 300 me de superfi c ie , dependiendo del uso que tenga el ed ific io.

206

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7.3.6.

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1.1 n

H IDRANTES

7.3.6.1. Tipos de hidrantes y su ubicación Los hidrantes se dividen en: • Fij os o móviles: los primeros tienen rociador y los segundos mangue ra. • Chicos, medianos o grandes, según su diámetro sea de 38.5 a 63.0 mm. • Interiores o exteriores.

7.3.6.1.1. Hidrantes con manguera Si es posible los hidratantes con manguera deben separarse 5 m del edificio . Los hielrantes deben colocarse de tal manera Cjue: • En los ele tipo chico la boquilla de la manguera Cjuede a un máximo de 6 m de cual· quier punto del edificio. • Los de tipo grande a 10m. La distribución de los hidrantes debe qu edar como se muestra en la tabla 7.12.

7.3.6.1.2. Hidrantes con rociador Los rociadores consisten en redes de tuberías instaladas encima de los plafones que a espacios iguales tienen colocadas válvulas a través de las cuales se impele agua por as pe rsión. Las redes están distri buidas por áreas independien tes para que d e se r ne cesa rio actúe excl usivamente la qu e se requie ra .

Tabla 7.12 Tipo de edificio

SUJ)C/j/de pwn

Radio de Clccióp

cada lticlra7lte Fábricas con solventes o maderas Tiendas, fábricas y bodegas. Oficinas, escuelas y habitacionales

Cuando se detectan humos excesivos o la temperatura del local sube de 70 oC la qu e puede variar según se programe , se funde el fusib le provocando que suene una alarma y el sistema se dispare automáticamente en la zona de emergencia.

7.3.6.2. Presión en los hidrantes La presión del agua en la tubería contra incendio debe ser tal que p ermita probar simultáneamen te los dos hidrantes m ás a ltos y además cumplir con lo pedido para incendios A, B o C.

7.3.6.3. Fuentes de agua a) El agua debe ser de buena calidad, preferen-

temente potable sin sustancias químicas que dañen los equipos o las instalaciones o puedan reaccionar con el fuego. b ) Las fuentes de agua pu eden ser primarias o directas: • Las fuentes primarias p ueden ser de ríos, pozos, ciste rnas, etc., y requieren de una bomba espec ial que arranqu e automáticamente en el momento de abrir la llave. • Las fuentes d irectas son aquellas que permanentemente mantienen presión en la red contra incendio, y actúan bien sea por gravedad o por un sistema hidrone umático. c) Cuando haya más de una fuente de agua se recomienda que una sea directa y por gravedad, de n o ser posible esto, las bombas que alimentarán el sistema tendrán diferente tipo

1 50 m~

12.5 m

300

m~

15.0 111

500

m'

30.0 01

de energía, siendo preferentemente una eléctrica y otra de combustión interna. el) Si las dos fu entes de agu a son primarias por los menos una de ellas tendrá equipo hidroneumático con arrancador automático al abrir la válvula . En este tipo de suministro cualquier bomba que forme parte de él debe tener las siguientes características: • Ser autocebante. • Rendir 150 % de su capacidad normal a 65 % de presión. • Tener su succión a menos de 4.50 m arriba de la torna y estar dotada de válvula de pie y pichancha.

7.3.6.4. Almacenamiento de agua • En los edificios de riesgo baja debe haber ser 7 500 l o el necesario para que funcione durante 60 minutos. • En los edificios de riesgo medio 11 500 1 o 100 minutos de fun cionamiento del equipo. • En los edifi cios de riesgo alto se requieren cuando menos de 20 000 m 3 , o el que res ulte de multiplicar el área construida por un ITÚnimo de 5Um' .

7.3.6.5. Toma siamesa Es una toma doble con diámetro de 1al mm (4") que se coloca próxima al edificio y conectada a su red contra incendio, para que a ella puedan inyectar agua los camiones cisterna. Debe tener una válvula check que impida que el agu a que se introd uzca a través de ella se desvíe hacia la cisterna.

207

7.3.6.6. Red de distribución I~eco mendac iones

para su construcción: •

• Inco rporar juntas flexibles cuando la tubería pase por juntas de construcción; también se puede dejarla dentro de otro tubo con un diámetro 3 cm mayor y rellenar ambos con una sustancia flexible • Usar colgantes dobles para evitar desplazamiento de la tubería. Procurar que el espaciamiento máximo entre soportes no exceda de 3 m. • Dar a la tubería una pendiente de 2 % para los casos en que se desee vaciarla.

7.4. INSTALACiÓN PARA GAS LP Se conoce como talla red de tanques, tuberías, válvulas y aparatos de consumo que permiten almacenar, medir, conduci r y cons umir el gas propano, el gas butano y los gases licuados del petróleo. Su uso, selección de materiales y const.rucción de la instalación se debe supeditar a lo especificado por la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial en el [nslnlclivo panl el d'¡seFw y aprnvecln¿-¡n-ienla de gas Ncvada ele pelTólea.

7.4.1.

•

•

•

7.4.2.

PR ES IONES DE TRABAJO

7.4.2.1. Baja presión regulada Será la que dé el regulador antes de su distribución a los aparatos domésticos o similares (¡léase tabla 7. 13).

DISTRI BUC iÓN DE GAS NATU RAL

Para el disefi o y construcción de la red conviene tomar en cuenta los siguientes aspectos: • La capacidad del tanque estará dada por la suma de lo s consumos de cada uno de los aparatos que suminist ra rá, dados éstos en m3/h y multiplicados por el número de horas que trabajan d iariamente, y el resultado a su vez por los días que se espera tenga el período entr e llenados consecutivos afectados por un factor de seguridad. • Hay que considerar que dentro de los tanques ex iste evapo ración cuya int ensidad depende de la temperatu ra ambiental y de la cantidad de gas existente en él. • Toda la t ubería que conduzca el gas, inclu yendo la d e llenado , distribución y retorn o

208

•

se rá de cobre rígid o tipo 'L " y su diámetro est.ará en función del gast.o y de las pérdidas por fri cción. Antes de la conexión de la tube ría a un mueble es obligatorio colocar un rizo de 1.50 m de longitud. La tubería debe ser siempre visible y suspendida por soportes adecuados, además deberá pintarse de rojo si es de llenado y de amarillo si es de distribución o de retorno. En las conexiones se usará soldadura de baja temperatura d e fusión fabricada con una aleac ión de 95 % de estalla y 5 % de antimonio. Si las conexiones son roscadas se usará un material sellante adecuado como litargirio. glicerina o con base e n plomo. Se colocarán válvulas de seccionamiento a la salida del tanque de d epósito , a la entrada de la red a una zona de distribución y antes de la conexión a cada mueble.

Tabla 7.13 Ti po dI>

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Cnn gas to = 2S0 ¡¡¡:i/h

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Con gast(l:: 2S1 n¡:J/h

~:;.!)

21.(

7.4.2.2. Alta presión regulada En caso de que entre el tanque y el aparato donde se vaya a efectuar el consumo haya una distancia grande será necesario suministrar con una presión superior a la antes descrita, a la cllal se le denomina alta presión regubda y se conside rará equivalent.e a 1.5 kg/cm'.

7.4.3. CON SUMOS DE GAS POR DIVERSOS APARATOS (véase tabla 7.14) Tabla 7.14 Aparato

Esprea

EstvJa doméstica Comal

BTUlh

'm'J1h

0.062 0,062 0,170

Qu edado!" incli'Jiclual

70 70

Horno

56

5490 5490 15 100

66 56 50

7600 15100 34200

0,860 0,170 0,366

74

3540

0,040

56

15 100

0, 170

Estura reslaU1unte Quemador individual

Plancha Horno

Vaporera bcuio 'maria Por Quemador

Incinerador Calentadores de agua De paso l sencill o

0.930

De paso, doble

1.500

7.4.4.

RELACIONES ENT RE UNIDADES

Propano: 2500 BTUlft3 = 88 267,5 BTUlm3 = 22243,41 callm 3 Presión en la esprea: 1.1 " Columna de agua = 27.94 g/cm 2 , con un coeficiente de esprea = 0.8

7.4.5.

7.5. INSTALACiÓ N SANITARIA 7.5.1.

SATISFACERSE

a) Hace r que las aguas servidas desaparezcan

PÉRDIDAS DE PRESiÓN POR FRICCiÓN

b)

Para su cálculo se toma la expresión:

s * L * Q2 c)

donde: h 1 = Pérdida por fricción en g/cm 2 por m. de tubo,

S

= Densidad relativa del gas; considerar: S S

= =

d)

2,0 para gas butano 0,6 para gas natural

=

Longit ud eq uivalente de la tubería en metros, Q = Gasto del gas en métros cLlbicos por hora a la presión de una atmósfera al nivel del mar, d = Diámetro inte rior del t ubo, L

REQUISITOS QUE DEBEN

e)

del edificio antes de herir los sentidos o provocar daños a la salud, Si hay alcantarillado público, toda instalación sanitaria se conectará a él. En caso contrario se eliminará med iante inyección al subsuelo de las aguas servidas tratadas en planta especializada, según lo requieran las autoridades correspondientes. Cualquiera que sea el sistema de eliminación de aguas se rvidas se deberá contar con servicios sanitarios conectados a una red que las conduzcan fuera del edificio, Cuando el albañal del edi fi cio (salida d e la red) se encuentre abajo del nivel d el alcantarillado público, se hará un cárcamo de aguas negras y se le instalará un doble sistema de bombeo para garantizar la permanente salida de las aguas, En caso de que el nivel de aguas transportado por el alcantarillado pueda esporádicamente subir hasta generar un reflujO, se instalará una vál vula de contención (check).

209

r antes de conectar a la red pública , se construirá un registro con sello hidráulico que evite el paso de alimal1as hacia el interior del edificio. g) Se colocarán registros para revisar la red en puntos conflictivos como uniones o a distancias periódicas h) Toda la red funcionará evitando se creen taponamientos para lo cual se recomienda:

J ) Dentro del p redio

• Dar pendientes mínimas de 1.5 % . • Que las conexiones de un tubo a otro se hagan a 45° y no perpendiculares. • Se seleccionen los diámetros adecuados. • Que los excusados se colocaquen próximos a las bajadas (ele mentos ver ticales de la tubería) . i) A toda la red sanitaria así como a los muebles

inmueble, indicando diámetros, profundidades niveles de tapa en pozos de visita, cárcamos \: arrastre hidráulico en los tubos . .

7.5.2.2. Albañal colector Conducto colocado en el nivel más bajo del edificio y al que se conectan todos los bajantes. Tendrá una pendiente entre 1. 5 y 3 % Y el material con que esté construido dependerá de la durabilidad que se le desee dar ; en su parte exterio r puede ser de concreto.

7.5 .2.3. Albañal pluvial Los albai'tales pluviales deben ser capaces de desalojar el siguiente gasto:

se les dotará de la ventilación necesaria para evitar efe ctos de succión y eliminar los gases que se generen. j) Todos los muebles, equipos, coladeras y bajadas de agua pluvial se dotarán de sifones, los que proporcionaran un sello hidráulico contra alimal1as y malos olores. k) El tipo de material usado variará según el riesgo que signifique su falla ante agentes internos y externos siendo los más usados el fierro galvanizado, el fierro fundido, el cobre, el plástico rígido y en lugares sin riesgo el concreto y el barro vitrificado. l) Se usará en la red material y conexiones entre tubos que garanticen W1 sello absoluto que evite cualquier fuga de aguas usadas o de los gases que de ellas se desprendan.

7.5.2.4. Bajantes

7.5.2.

Son tuberías ve rticales que conducen las aguas pluviales, las aguas servidas o ambas.

RE D DE CANALIZACiÓN

c* 'l*A

Q=

lis 3600

donde: Q = Gasto pI uvial en lis. e = Coefi ciente de escurrimiento: 0.90 para azoteas lechadeadas y pisos de concreto; 0.20 para jardines. i = Intensidad de la lluvia en mmlh (en la ciudad de México una cifra aproximada es 70 mmlh). A = Área en m'.

7.5.2.1. Acometida a la alcantarilla

a) Los bajantes ele aguas pluviales conectan las

Su func ión es t ransportar las aguas servidas del edificio a la alcantarilla y unir el registro de Lern1inación del albañal con la red pública; se construye con tubo de concreto simple con una pendiente minima del 2 % . A solicitud del usuado el municipio debe proporcionar lm plano que indique la o las redes de drenaje que pueden usa rse para co nectar a ellas la o las salidas del

coladeras de la azotea a los ramales de planta baja que van al colector del edificio. En el valle ele México un bajante con tubo de 101 mm de diámetro drena aproximadamente 200 m' . b) Los bajantes de aguas servidas conducen el agua usada que vierten los muebles sanitarios , los céspoles o las coladeras llevándolas al albal1aL Por economía su número debe ser rninimo y cumplir con lo siguiente:

210

o

o o

o o o

Ser de lm material resistente como el fierro galvanizado, el fierro fundido o el polivinilo. Deben ser rectos y sujetos al muro y de preferencia a una columna. Su diámetro mínimo será de 101 mm (4") y la prolongación de su parte superior convertirse en toma de aire. Su empalme al colector estará a 45° haciendo una bisectriz entre ambos. Estar alejados de ventanas y tomas del aire inyectado al edificio. No rebasar su capacidad (véase tabla 7.15).

Tabla 7.15 Diámetro (mm)

32 38 50 75

100 150

7.5.2.5. Tubos de ventilación La red necesitará que junto a las bajadas se coloquen tubos de ventilación de los que tomará el aire necesario para evitar efectos de succión y sifonaje, así como taponamientos y acumulación d e gases, fun damen talmente el metano. Esto producirá u na red en paralelo qu e unirá muebles, coladeras y llegadas de otros t ubos con el exterior permitiendo que a t ravés de ellos ci rculen libremente aire y gases. En el RCDF se indica sobre los tubos de ventilación lo siguiente: o

Número de wlidades de descarga

o

2 4

o

!O

50 240 960

Deberá existir uno encima d e cada descarga de aguas resid uales o pluviales. Su diámetro oscilará entre 5 y l a cm y para determinarlo se restarán 2.5 cm al diámetro del albañal. Tenderán una longitud tal q ue el nivel de su ext remo superior esté l.50 m en cima d el nivel de azotea.

7.5.2.6. Ramaleo Nota: No es necesario limitar la altura de los bajantes por efecto de la velocidad del agua, ya que se mantiene en un cier to valor máximo gracias a un efe cto combinado entre el impulso dado por la aceleración de la gravedad y la retención que se genera por la fricción con las paredes del tubo.

Se conoce con este nombre la t ubería que une los muebles y las coladeras con los céspoles y a su vez éstos con los bajantes; la cual puede quedar oc ulta bajo el piso o colganteada en la p arte inferior de la losa.

Figura 7.15

211

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Ventilación

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D

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Figura 7. 16. Ramales y tubos de ventilación poro lo conexión de un excusado

La pendiente mínima recomendable para un ramal en función de su diámetro se enc uentra en la tabla 7.16).

7.5.2.7. Materiales recomendables para la tu bería san itaria (véase tabla 7.17)

Tabla 7.16 P"lld. ir:> nle 'J'nlHima

DiÓ;1ílPt r o

(cm)

( plg)

1 114 1 It2 2

:3.0 ')1, :2.0 %

8

2,n %

:32

li1.0

4

15.0

6

(;..tu

~n.t)

S

1.5% 1.5 % 1.5 %

3.2 :3.8 5.0 í. 5

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Tabla 7.17 Ih'sc ri/l(' iO '1 Tl I1)('rÍi. ls

( 'rlTlI ' Xltllll'.S

11!"(I~

212

Fit~ ¡TO

Ji.! lIriie/o

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Fierro gah'anizaclo li po A cédu la 40

Cobn rigirlo T ipo

(' <.11 11 pana

Fi e rro fundido co n c<1 mpana

Fierro galvanizado

Co bre. brunce

ruS(';)

Drenaje 5..1.lliwrio y phl\ial

Drr l\aj e sallitario y plll\;,:J!

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rvc sanila r ilJ ('{) 11 /'~linpalla

Dn'1l3je stlnil anu

Il n-'Il ~lj l' sUlll l ari q .\'

I ,1 1I \'i~d

Tabla 7.18 ¡\f Ileble

DiámCI ro salida

Coladera de piso

Excusado Excusado público Fregadero Fregadero con tri turador

Lavabo desagüe pequei'lo Lavabo desagüe gr::mcle Lavadero Regadera

Regadera pública Tina

7.5.2.8. Muebles y accesorios sanitarios Son aqu e llos que permiten propo'rcionar los servicios sanitarios específicos qu e requie re un edificio. Su boca de desagüe no será men or d e 32 mm , co mo puede verse en la tabla 7.18. Los muebles sanitarios traen integrados sifones o se colocan éstos entre ellos y los ramales; tienen por objet o oponer un cierre hidráulico al paso de gases y olores. Los principales tipos de sifón son: Y, S, 3/4 S Y 1/2 S con las siguien tes características: • • • •

Profundidad ITÚnima del cierre: 5 cm. ProfW1didad máxima del cierre: 10 cm. Ser autolimpiables. Que el tubo de ventilación esté 10 o 15 cm encima de él.

Los caudales de desagüe que se generan en cada mueble están indicados en la misma tabla 7.18.

7.5.2.9. Registros Son abe rtu ras que se prepa ran en una red para inspeccionar su interior y están dotadas de una tapa móvil. La ub icación de los registros se aj usta rá a cualquiera de las siguientes: • En cada extremo del t ubo de albañal. • A cada 10m de distancia si no existe otra restricción.

UILiclades de clescarga

50mm lOOmm I OOmm 38 mm 3Smm

I

4 6 2 n

.J

32 mm 2 2 2

38mm 38mm 38mm 50 mm 50 mm

3 2

• Cuando se cambie de dirección o de pendiente. • Cuand o se cambie de di ámetro en el tubo de albañal. • Cuando se requiera un arenero o Lma trampa de grasa. Dimensiones de los registros

De 40 1.00 m. De 50 1.50m. De 60 2.50 m. De 80 2.50m.

x 60 cm para profLmdidades de hasta x 70 cm para profundidades de hasta x 80 cm para profW1didades de hasta x 80 cm para profu n didad es más de

Areneros

Se colocarán cuando sea necesario detener el material sedimentable, para evitar taponaITÚentos y desgaste por roz?miento con las paredes del tubo (véase figura 7.17). Trampas de grasa

Permiten eliminar la grasa. Su diseño aprovecha que la grasa al se r más ligera que el agua , flota en ésta, al poner pantallas elevadas se obliga al agua a pasar por debajO y la grasa queda retenida en la parte s uperior. Se consiguen en el mercado trampas prefab ricadas de acero inoxi dable o en su defecto se pu eden fabricar en obra como se il ustra en la figura 7.18.

213

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Depósito de oreno

Figura 7 .1 7. Reg istro orenero .

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Entrada

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cm

m

Figura 7. 18. Trampo de g roso .

7.5.3.

T RATAMIENTO y REÚSO DE AGUAS

7.5.3. 1. Ta nques o fosas sépticas

NEGRAS

Cuando no existe red de alcantarillado de la municipalidad o el agua servida no presenta las características que exige el reglamento corres, pondiente, habrá que darle un tratamiento previo antes de deshace rse de ella. Este tratamiento puede ser simplemente haciéndola pasar a través de lma fosa séptica si las sustancias dalünas son orgánicas y existe la seguridad de no dañar man[Os freáti cos al inyectarla al subsuelo, o bien, en una planta de tratamiento de aguas negras, en la que s u proceso podrá ser primario, quitándole exc lu sh'amente las sustancias dañinas y devo l\iélldoia al d renaje, o un tratamiento seclU1dario que per mita su uso en procesos industriales o incluso agrícolas. Si se desea se dará un tratamiento terciario para volverla potable.

214

Es el más simple de los sistemas ele tratamiento y se basa en la descomposición de los integrantes orgánicos del agua gracias a la acción sob re ellos de bacterias anaeróbicas. No rmalmente se deja que la creación de bacterias se genere por sí misma, pero se recomienda. ele ser posible, trasplantarlas ele tanques en donele se producen colonias de 50 o más tipos diferentes que han sido creadas artificialmente buscando convi\'an establemente sin destruirse mutuamente y actuando de manera que complementan sus funciones , con lo que se mejoran los tiempos del proceso de descomposición y el agua resultante es de mejor calidad. El tratamiento del agua resid ual en estas fosas es elemental y para su buen fun cionamiento es necesa ri o separar las aguas producto de lo s

excusados , de las jabonosas o con solventes que pueden generar la muerte de las bacterias. Se termina el tratamiento del agua en campos de oxigenación donde las bacterias aeróbicas completa rán lo realizado por las anae róbicas. Esta agua puede utilizarse para riego de jardi nes colocando d r enes de conc r eto ahogados en grava Y arena Y poniendo encima una capa de lama en la que se sembrará pasto, flo res o árboles, n unca legumbres. El agua que aún persiste después de su paso por el campo de oxidación se inye cta al subsue lo en un pozo de abso rción (véase figu ra 7.19).

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11

11

11

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Tanque séplico

~ = = === == ~= = =J' Ca mpo de oxidación

n

....

Paza de absorción

Figura 7. 19

Condiciones para e l uso de fo sas sépticas

• Que el volumen de agua pueda usarse directamente en el campo anexo a él, o bien el subsuelo donde se encuentra la fosa sea permeable y permita la absorción del agua ya tratada. • Que se hagan instalaciones independientes para aguas negras y para el resto de las ag uas servidas: las primeras se enviarán a la fosa séptica y después a riego , y las segundas se pasarán por filtros y después se usarán en excusados. • La capacidad que tendrán estará dada por la expres ión: l' =

úmero de personas x 0.15 m,J

7.5.3.2. Plantas de tratamiento de aguas residuales Las plantas de tratamiento de Jguas netras se instalan actualmente en conjuntos de ed ificios habitacions e industriales y pueden se r:

• De materias orgánicas ( residenciales, de alimentos , de pieles , celul osas de madera . etcétera). • De materias inorgánicas (industriales: metálicas, textiles , plásticos, etcétera. • Combinadas Según el tipo y el tamaño de la planta y el nlunero de etapas de que conste, se fija rán los procesos por realizar, entre los que se encuentran: a) Separación de grandes sólidos. b) Adición de sustancias solventes, sedinlentan-

tes o floculantes para separar la materia orgánica de la inorgánica. Se recomienda tener drenajes separados de las aguas industriales y domésticas para evitar este costoso proceso. r) Tratamiento especial a la materia orgánica de las aguas industriales procurando r escata r metales y compuestos útiles para reciclar. (l) Tratamiento a la materia orgánica consistente en: • Mezclado, parta darle homogeneidad. • Oxidación, inyectándole aire por medio de compresores. • Sedinlentación de sólidos. • Floculación de materia en suspensión. • Tratamiento anaeróbico en digestores. • Separación de agua y sólidos. El agua se filtra, clarifica y se usa en agricultura o en la industria. Los sólidos se utilizan c omo abono o composta.

7.5.3.3. Condicionantes límite de las agu as residuales El agua que se devuelve a la red de alcantarillado debe cLunplir con requisitos mínimos como los que se sei\alan a continuación. Estas descargas deberán tener como valores máximos: Sólidos sedimentables: 1 mililitrollitro. Grasas y aceites: íO miligramosllitro. Materia flotante : Pasar la malla 3 nUll. Temperatura: i'vlenor de 35 oc. Potencial de hidrógeno: -l.;)::; ph::; 10. Restos de soh'entes no solubles en agua. nuros , metales pes;1dos. etcé tera.

"j;l -

2 15

7.5.3.4. Tipo de tratamiento de aguas residuales

• • • •

En caso de no cumplir con la especificación anterior se propond rá a las autoridades el tipo ele tratamiento que se dará a las aguas servid as, cuyo estudio contendrá lo siguiente:

Proceso. equipo, depósitos, ele. Ubicación ele la planta. Tipo ele operación y mantenimiento. Extracción y eliminación de desechos.

e) Estudio económica con ba,se . . de .factibilidad en l a mverslOn y operación propuesta v rel ción beneficio/costo esperada. . ael) .J ust ificación de la solución adoptada con relación a otras alternativas (l'éc¿¡¡s(' figuras 7.20 y 7.21).

Ci) Propuesta de reuso de agua resid ual. b) Tipo de tratamiento que se aplicará mencio-

nando:

Filtros biológ icos

:ID : : : : ::

Rotodor biológico

Aerador

Alcantarilla

------- ----- ----

~L.

11

Cla rificador

I

--- --~r=¡::::::::¡

Lodos

Aguo trotado Desi nfectodor

Material mayor no procesable Compresoras de aire

Composto Engrosador!or Digestor graveda anoeróbico

Digestor aeróbico

Decantodor

Figura 7.20. Proceso de tra tamiento de aguas residua les orgónicas.

Aereación

Mezclado

Filtrad o

Figura 7.21. Planto compacto de trabamiento de aguas residuales.

216

7.6. ALUMBRADO (véase "Características de la luz" pág 219)

Tipos de lámparas incandescentes o

7.6.1.

ILUMINACiÓN DE ESPACIOS

7.6.1.1. Sistemas de iluminación o

o

Iluminación de interio res: se presenta cuando ex iste co nfina mi ent o d e l espac io en t ocl as direcciones. Iluminación d e exteriores: existe cuando en el espacio que se va a ilumi nar falta el confinamiento en una o más direcciones.

o

Entre 15 y 150 watts: Son bombillas al alto vacío. En tre 200 y 2 000 watts: La s bombillas están llenas de gas inerte.

Luminos idad de las lámparas incand es cen tes (véase tabla 7.19)

Tabla 7.19

7.6.1.2. Tipos de iluminación o

o

o

o

Ilumina ción dir ecta: se presenta c uand o la fu ente luminosa está dirigida al plano d e trabajo en un 90 % como núnimo. Iluminación semidirecta: la fu ente luminosa a t ravés de páneles de difusión se emite hacia el plano de trabajo entre el 60 % Y el 90 % de la luz y el resto hacia arriba. Il uminación semiindirecta: la fue nte ilumina hacia arriba entre el 70 y el 90 % Y el resto al plano de trabajo. Iluminación indirec ta: cuando la fuente ilumina hacia arriba núnimo un 90 %.

Polencia

Luminosidad

(¡¡·ales)

(lLÍmenes)'

15

14U

25 60 100 500 1000 2000

260 836 1 630 9950 21600 42000

I Can tidades aproxi madas

,,~

I

rl.

i

V

7.6.2.

\

~\ \ } ,1

\..-

FUENTES LUMINOSAS

Las fuentes luminosas de tipo artificial para alumbra r un e difi ci o uti lizan la electrici dad corno energía; se consideran de dos t ipos: lámparas incandescentes y lámparas fluorescentes. En últimos añ os han salido variantes de ambos sistemas, sobre todo en el tipo de gas empleado, usand o ahora sodio o halógeno, entre otras.

Figura 7.22

7.6.2.2. Lámparas fluorescentes 7.6.2.1. Lámparas incandescentes Son bombillas cerradas al alto vacío o con un gas inerte que en su interior aloj an un fil amento cuya parte central t iene forma helicoidal para incrementar la resistencia que presenta al paso de la corriente eléctrica; al aumentar su temperatura gene ran luminosidad .

Son tubos ll enos d e un gas ine rte como e l argón y rec ubiertos de flú or en sus paredes interiores. En un extremo tien en un filamento de t ungsteno que emite elect rones y en el otro una placa que los recoge. El movimiento de éstos es lo que genera la luz. El tipo de luz esta dado por el recubrimiento de las paredes del tubo.

217

o

Bo bino de cargo

Tabla 7,20 (

li50220 V

d i'

P""'lIru /

1t11ll } /(II'((

(¡¡-(lUf ',;;)

'1'1/ )//

LII Z h l
Transformado r

I 0 1 Lámpa ro fl uorescente.

115 o

220 V

r;

IUII

"

:) 1111

:j(l

Luz ck cl ia

~

=J

E:=:

?Jl ========iJ=U¡

~~1______~1111~_ _ _ _~1

bl Ci rcuito con dos lámparas fluorescentes

el C ircui to con varios lámparos fl uorescentes.

Figura 7.23

Para el funcionamie nto de estas lámparas se requiere además del tubo, una bobina de carga y un tran sfo rmador qu e vienen dentro de un aparato d en ominado "balastra". Las lámpa ras se acostumbran pone r en circuitos de dos lámparas o var ias en serie (-l'éCII ISe figuras 7.23 a, l> y e). Luminosidad de las lámparas fluor e s centes

Las lámparas flu orescentes pueden ser blanco natu ral o blanco frío, tambi é n denominado luz de día. En el mercado se pu eden solicitar lám paras co n una longit ud de 122, 152, 183 Y ~ 4 -1 cm (1 ";(( I/.S" tabla 7.20 y figura 7.2-1) .

7.6.3

l

~ n ll

(\

155

S

~5(¡

:) 11 11111

l ~OO :) ~O O

C ONSIDERACIONES DE PROYECTO

7.6.3.1. Aspectos princi pa les al proyectar la iluminaci ón • Dete rminar el nivel de il uminación más adecuado. • Selecc ionar el tono de color más ad ecuado a las s up erfi cies según el nivel d e iJ urmnac loll deseado. • Selecciona r el tip o de lámparas más COl1\'eniente a caeJa caso. Vigilar su apa riencia final. • Distribui r las lámparas para obtener una ilum inación w1iforme. • Calcular la eJisipación calorífi ca que generarán las lámpa ras y su impact.o en el siste ma eJe aire acondicionado. • Hacer un estudio compa rativo el e cos tos eJe adquisición, colocación y mante ni m iento del sistema.

7.6.3.2. Reflexión de la luz en su perficies tersas Como un coadyuvante del nivel ele iluminación habrá qu e cons ide rar los colo res qu e se van ,1 usar e n techos, muros y plafones. La importancj¡1 de la elección puede ap reciarse en la tabla 7.'2 1.

Figura 7 .24

2 18

L /11/1 i }JI /,<; ¡ti'1' , (11/ 1J1!'I/ I'Sj1

Pa ra obt.ener el número ele lámparas apl icamos:

Tabla 7.21 Color de la supeJjkie

Porcentaje

d(~

reflc.ción

Blanco:

80 a 85 %

Crema:

65 él 70 % 50 a 65 % 40 a 55 % 35 a 50 % 15 a 40 % 2 a 10 %

Amarillo: Ve rd e:

Rojo: Azul: Negro:

N= N = Número de lámparas j = Cantidad de ](¡menes por lámpara.

7.6.4. CARACTERíSTICAS 7.6.3.3. Intensidad de la iluminación (véase tabla 7.22) Nota: La intensidad máxima es en el lugar más favorable y la núm ma en el más desfavorable.

7.6.3.4. Cálculo del flujo luminoso AE

$=--Ca· Cb

$

=

F lujo luminoso en lúmenes.

A = Superficie del piso en metros cuadrados. E = Nivel de iluminación en luxes según la

tabla dada. Ca

= Coeficiente

de uti lización (oscila entre

70 y 100 %). Cb = Coefic iente de mantenimiento (osc ila entre 70 y 100 %)

DE LA LUZ

¿Qué es la luz?: Para definir la luz hay que recu rri r a la desc ripción del fenómeno, así se puede decir que: • Es la claridad q ue ir radian los cuerpos en combustión o e n incandescencia como consecuencia de un aumento en su temperatura y que se supone provoca la emisión de fotones, partículas energéticas desprovistas de masa. • Es el refl ejo que se da en algunas superfic ies ser bombardeadas con rayos ultravioleta. • Es la porción del espectro electromagnético entre el violeta y el rojo, que es el único que percibe la vista humana. Ve locidad de la luz Las ondas luminosas se propagan a la velocidad 300 000 kmls.

Tabla 7.22 Activid.ad General

Trabajo burdo

Inl.I1/lsidrul (lu.ces)

Especifica [Jod egas

¡\/ecLia

;')0

21) " 40

111

lOO

411 a XO

~fl

Talleres mecáni cos

T rabajo med iano

Oficinas

Tiendas Trab~j o

lino

TrabajOde precisión

Bibliotecas Talle res de dibujo

'" n ISII

1 000

¡:jI)

a :lIH)

101J

Salas el e exposir;iólI

219

Unid ades de medición de la luz

• El [lujo luminoso SE' mirle pn lúmenes. • Lumen E'S la intensidad luminosa que difun elE' uniformemente en toelas elirecc iones una bujía ( unidael el e intensidad ele la luz artificial) . • Lux es un lumen por metro cuad rado. • Stilb es la unidad ele brillo que refleja una s upe r fic ie cuando es iluminaela por una fuente luminosa ele un lumen de intensielad el brillo que se manifiesta en la superficie ele la propia fuente lumin osa cuando en ella se proeluce ese flujo. Como refe rencia de la intensidad de diversas fuentes luminosas se elan las siguientes: - Sol 200 000 Stilb. - Lámpara incandescente: 1 200 Stilb. - Flama de una vela: 0.50 Stilb.

7 .7. IN STA LACIO NES ELÉCTRI CAS 7.7.1. CONFORMACiÓN DE UNA INSTALACiÓN ELÉCTRICA (véase su pra, "Anteced entes de electricidad" pág . 222) La tl'asmisión ele ene rgía eléctrica se hace en corriente alte rna con alto voltaje y baja intensidad. El consumo el entro de un edificio se efectúa, salvo excepciones, en corriente tipo alterno con bajo voltaje o tensión y alta intensidad, por lo que habrá que disponer de un transformaelor ubicado dentro o fuera del inmueble, según e l caso. Este equipo realizará la conve rsión de la co rr iente d e alta a baja tensión mediante dos bobinas y un núcleo de hierro. Las compaiiías p roveedoras de energía eléctrica disponen de transformadores ubicados en la calle para suministrarla a la mayoría de sus clientes en baja tensión, pero dado que comúnmente estos aparatos limitan su capacidad a 125 k11', la demanda de los consumidores deberá ser I·ed llcic!::t. Cuando la demanda es mayor la energía se suminist.ra en alta tensión y el usuario dispondrá internamente de una subestación y un transformado l' para hace r su co nve rsión. En ambos tipos de suministro el servicio se in icia con la acometi da llega a un med idor y des-

220

pu<'s a un interruptor gene ral de alLa o ele baja. seg ún el C,150, haciéndolfJ a tra\'és ele un circuito rI e entrad'l. Si el sistema es alimentado en baja te ns ión. del intE'ITuptor genenll se pasa directa_ mente al tablero gene ral de elistribu ción. Si es en alta tensión, el interruptor general será de alta \. el e él se pa sa a la subest.ación , a los transform;_ dores y a un inte rruptor de baja: de ahí nu e\'amente al tablero general de baja. A partir del tablero general d e baja tensión la instalación es similar para ambas posibilidades: ele él siguen los tableros de distribución, unidos por los cables de alimentación seClUldaria. a continuación los tableros de fuerza o los de alumbrad o, según se requiera, ya partir de ambos los circuitos donde se alojan las salidas que sea n necesarias para caela caso.

7.7.1.1. Acometida e léctrica Pu ede ser aérea o subterránea. En el primer caso, a la entrada del predio se colocará un tubo conduit de pared gruesa, galvanizado y rematado con una "mu fa", que es un codo que queda abierto en el otro extremo, y colocado a 4.50 m de altu ra; por ella se introducirá el cable de la acometida. En el segundo se hará LlI1 registro a donde llegará UD ducto elel exterior conteniendo los cables de la acometida y de ahí se conectarán a los medidores.

7.7. 1.2. Medidor Será colocado po r la compañía suministradora del servic io para registrar el consumo de electricidad que se haga en el predio y según se requi era puede ser para alta o para baja tensión. En el caso de que el suministro sea en baj a tensió¡, pe ro ele tipo trifás ico, la empresa puede elecidir pone r LIl1 med idor por cada fase o colocar LIIlO c! e tipo trifásico.

7.7. 1.3. C ircuito de entrada El ci rcuito de entrada conducirá la energía eléctrica desde los medidores ha sta los interruptores de entrada (,. ,'IISI' figura / . 25).

Tabla 7.23 Cables para oCfJmelido,lj cirruilos de olimenlación CaractcJ1.slicClS

A plicac ió II

Alumbrado, contactos y sis temas de control 127 V

127 Y, 1 fase,2 hilos

Alumbrado 220 V Fuerza 220 V

220 Y, 2 fases , 3 hilos 220 V, 2 fases, 3 hilos

Alimentaciones 220/ 127 ,. Distribución 220/127 V

2201127 V, 3 fases, 4 hil os 2201127 Y, 3 fases, 4 hilos

Al ta tensión

20 0001 2:3 000 Y, 3 fases

mentada al aplicarle factores de dive rsidad, y de carga si son principales, y el de demanda el de carga si son secundarios.

Figura 7.25

La magnitud del consumo de energía esperado indicará el número de fases necesarias, cada una de las cuales se suministrará a través de un hilo, al total ne cesario se añadirá otro co n el neutro. Corno indicación de los cables necesarios para el suministro se proporciona la tabla 7.23. Cable s alimentadores

Los cables alimentadores pueden ser principales o secundarios. Se consideran alimentadores pri ncipales los que van del medidor o ele la subestación, según sea el caso, al tablero principal y de éste a los tableros de distribución primaria y secundaria. Son alimentadores secundarios lo s que van del último tablero de distri bución a los tableros de alumbrado y de fuerza, o de este último a los centros de control. Los alimentadores deben diseñarse para permi tir el paso de la carga total instalada incre-

• Factor de diversidad. es la relación entre la SLUna de las demandas máximas individuales de cada una de las partes del sistema y la máxima demanda que puede tener en su conjunto. Este factor siempre será mayor que la unidad: para alumbrado puede considerarse entre 1.10 y 1. 50 Y para la combinación de alumbrado y fuerza entre 1.50 y 2.00. • Factor de demanda. es la relación entre la máxima demanda del sistema o parte de él, a la carga total instalada del sistema o parte de él. Este factor siempre tend rá como valor máximo la unidad. • Factor de carga. Es la relación de la carga promedio en LI11 inte rvalo de tiempo a la carga máxima en el mismo intervalo. • Densidades de carga probable (véase tabla 7.24). Tabla 7.24 Edificios de ojicú,,", Iluminación

Fuerza COlltactos OLros T otal Hospitales

Escuelas Centros comerciales

85.0 W/m ~ 45.0 W/m 2 21 .5 W/m2 8.5 W/m~ 160 IV/m 2

3000

IVlcama

de 80 a. 75 W/ m2 de 30 a 106 W/m 2

221

• La caída de tensión en los alimentadores será lal que desde el lugar de acometida hasta el labl ero primario no exceda en :3 'X) la demandCl y clescle el secunclario hasta la última aplica aplicación no sobrepase de 3 % del total para alumbrado y el -l % del total para fue rza: es decir las pé rdidas no pasarán del í % .

• Que se le elote de un sistema el e aparta rra_ yos y otro de tierras. • Que se protejan a los ope mcl ores con tarimas aislantes. • Que se dote al local con los extintores aelecuados y en el número com"eniente (ulose figura 7 26)

7.7.1.4. Subestación

7.7.2.

Este tipo de unidades es indispensable si la energía se recibe en alta tensión , consta de un compartimento donde la empresa proveedora la entregará y a continuación secciones para alojar med idores, interruptores, fu sib les, transfo rmadores y el equipo de control necesario. Se recomienda lo siguiente:

7.7.2.1. Recomendaciones generales

D ISTRIBUCiÓN

• Se deberán concentrar tableros, interruptores. equipos y cajas ele distribu ción de cada piso cerca de los cluctos vertical es. • Los du ctos se rán cle medidas adecuadas no deberán ser interrumpidos por trabes. • Todos los circuitos estarán protegidos por interr uptores termomagnéticos colocados en tableros para cada zona y situados de manera que sean accesibles. • La maquinaria que requiera corri ente trifásica deberá tener interruptores próximos al centro de control , por lo que se req ue rirán tuberías desde ahí hasta la casa de máquinas. • Los contactos podrán ser de piso o de pareel. Los de pared se colocaran a 30 cm de altura, salvo excepciones (1)éase figu ra 7.27) .

• Que s u localización esté lo más ce rca del centro de distribución de cargas del sistema, sin exceder la caída de voltaje permitida para el circuito de entrada. • Que quede fuera de zonas ele peligro, principalmente si hay presencia de gases o substancias inflamables; ele tráns ito ve hicular o peatonal; o fue ra ele peligro ele inundaciones. • Que el local tenga buena ventilación.

A Sección de medición.

f-

-1- = =

::J

f- -1

u

r14~.J

A

B

e

"----f---'

II L~

D

B. Sección de cuchillos de poso. C. Sección de cortocircui tos fusibles y oportorroyos. D. Sección de ocoplo meinlo. E. Trosnformodor.

E

C== ==_:J

ro ~

,; Ilnl!

222

~

-

~=i Ir ~

~

r1

II L

1

e ::=...

1

L

J

-==

l::J 1

el

1

J

_:::J

Figura 7.26. Portes de uno

subestoción.

,..o-'C:-

•

~

.~~

D~

•

rr

CJ

~

•

•

, Figura 7.27

7.7.2.2. Centros de distribución Se denomina así a los tableros principales, secundarios o de fu erza que permiten distribui r la energía eléctrica de baja tensión proveniente del servicio públi co o de la subestación. Constan d e un s istema interrup tor, generalmente d e cuchillas y fusibles que protegen la red contra sobrecargas y corto circuitos. Se clasifican como tales: • • • • •

Los Los Los Los Los

tableros de distribución primaria. tableros de distribución secundaria. tableros de fuerza. centros de control de motores. tableros de alumbrado.

Figura 7.28

controlar los motores y los ci rcuitos que alimentan a uno o a un grupo de moto res, como sucede en el sistema de aire acondicionado, en el bombeo, en las plantas de tratamiento o en los procesos de manufactura. Un circuito como el que aparece en la figura se coloca por seguridad y se protege con interruptores termomagnéticos ubicados dentro del tablero de baja tensión o el centro de control de motores. 4

3 3 2

3

Tableros principales, secundarios y de fuerza

Según el tamaño y los requerimientos del ed ificio o conjunto de edificios se diseJiará el número de tableros seclmdarios , de fuerza o de control de motores que sean necesarios, pero en cualquier· caso como minimo se tendrá un tablero prima rio y uno de alumbrado. Los tabl e ros estarán ubicados en gabinetes metálicos (véase figura 7.28). Centros de control para motores

Son t a ble ros integrad os por in te rrup tores, fusibles y arrancadores. Su misión es proteger y

6

1. Tablero generol de BT o tablero de d istribuci ón. 2. Interruptor general. 3. Interruptor derivado .

7

4 . CCM. 5 . Arrancadora. 6. Interruptor de cuchillos y fusibles ¡de seguridad) 7. Motor ¡cargo).

Figura 7.29

223

Tableros de alumbrado

Protege n los ci rc uitos de alumbrado y de contac tos por m edio d e inte lTup tores moldeaclos ( termomagnéti cos) , con operación manual y disparo automático cuand o se presenten sobrecargas o corto circ uitos. Tend rán una balTa para cada fas e y una barra neu t ra con capacid ad nominal igu al a las barras principales.

7.7.2.3. Ci rcuitos derivados Los circ uitos básicos derivados son aquellos que llevan directam ente la ene rgía del último tablero al s itio d onde es ne ce sario su emp leo para alumbrado o fuerza.

7.7.2.3.1. Circuitos derivados de fuerza mayor Se considera como tal el conjunto de conductores , registros , salidas, interruptores y arrancado res que integrando una red parten del tablero o del centro de control para alimentar a motores , hornos, r es iste n cias, soldado ras , equipos de cómputo, de aire acondicionado, etc., necesarios en edificios y fáb ricas.

7.7.2.3.2. Circuitos derivados de fuerza menor Estos ci rcuitos se derivan el e los table ros ele alumb rad o de través de los contactos y alimentan de carga eléctrica apa ratos domésticos, equipos pequeiios de laboratorio, máquinas electrónicas , calentado res chicos, etc. Generalmente requieren un neutro aislado y están diseñados en circuitos de 15, 30 Y 50 A de acuerdo con las necesi dad es p revistas. Se limita el número de salidas a 13 unidades. El número de hilos que se deben colocar será de acuerd o con lo indicado Tabla 7 .25 1:2 V 12() V

12U V 12í V ~~ ( ) V

224

eD eD CD

.2 hillJS (t>l! \prgt" ll c i0) 2 hilM (emergenho) :; hilos (l' B1 c: !'gell c ia)

(~ A

I rase, 2 hi los

CA

2

r"Sí'''';, :~

hil rlS

en la tabl;:¡ . 7<~5 . Se acepta una caiela de poten_ cial el e 1% elesele el [.abl ero hasta el último co tacto (('(OSI' figura 730). n

7.7.2.4. Circuitos derivados de alu mbrado Son aquell os que a parti r el el tablero correspondiente alimentan al eqlupo de ilLlmÍnación. La carga eléctrica ele caela uno de estos ci rcuitos estará constituida por lU1 máximo de 13 Lu1icíacles o el nlU11ero que permitrullimitarla a 2 400 \v. El subsistema de distribución quedará integrado por el número de circuitos que sean necesarios para satisfacer los requeri n1ientos de ilumi n ació n elel e elificio. Cada uno de e llo s se protegen con interruptores termomagnéticos de 15, 20, 30 y 50 A. La carga de operación de los ci rcuitos de alumbraelo no elebe exceder en más elel 80% la capaCidad nomin al los protege . El número ele hilos que se deberán colocar se detalla en la tabla 7.25. F N

--~/

---~

F

N

J27V 220 V 220 V

fose fo se 2 foses J

J

2 hilos 2 hilos 3 hilos

Figura 7.30

7.7.2.5. Protección y control de la red Todas las instalaciones y los eqlupos se protegerán de sobrecar gas y cortocirClutos y en algunos casos ele fallas a tierra por medio de sistemas ele protección total o local. Además las instalaciones de alta tensión se protegerán de bajos y altos voltajes, temperatura, rayos y falias a tierra.

7.7.2.6. Duetos

• El tubo metálico puede ser de tipo pesado o semip es ado (pa re d gruesa o delgada) y ambos pueden usarse en instalaciones visibles u oc ultas; dependiendo su selección de condicionantes ambientales y de seguridad , por ejemplo el ligero no debe usarse donde hay humedad

Los ductos dond e se aloja a los conductores son tubos denominados con duit; pueden ser de acero rígido y pared g ru esa o pared delgada; o de t ubería no metálica como el cloruro de polivinilo (PVC) o el tubo de polietileno. E l máximo número de conductores que entrarán en un tubo estará en función del á rea interior de él, proc urando dejar una cámara de aire que ayude a evitar sobrecalentamientos; así el espacio ocupado no debe excede r de los siguientes valores: 55 % para un solo conductor, 40 % cuando sean dos y 30 % en caso de tres o más conductores. Como orientación puede tomarse la tabla 7.26.

Tubo metálico flexible • Está hecho con cinta metálica engargolada en forma helicoidal. • Se usará en diámetros entre 13 mm y 10 cm. • Se soportará a cada 1.50 m como máximo o a 30 cm de sus extremos, caja o accesorio. • El t ubo metálico fl exible no debe utilizarse en lugares peligrosos, enterrado ni em bebido en concreto.

Tubo metálico rígido

Tubo rígido de PVC

• Se fabrican e n diámetros ent r e 13 mm (1 /2") y 10 cm (4"). • Su doblado se hará con las h erramientas adecuadas evitando con ello que su diámetro se reduzca de manera im portante. Se recomienda usar un mandril con diámetro 6 veces el diámetro exterior del tubo. • A lo largo de la tube ría se colocarán soportes cuando menos cada tres metros y ubicados a no menos de 90 centímetros de cada caja, accesorio o gabinete.

• De b e ser autoextinguib le, resistente al aplastamiento, a la humedad y a la mayoría de los agentes químicos. Se identifica por su color verde olivo. • Puede usarse en instalaciones oc ultas o visibles si no están expuestas a dai'lo mecánico, a ambientes húmedos o enterradas a profundidades mayores a los 50 cm. • No debe usarse en locales peligrosos, o en

Tabla 7.26. Conductores tipos T, TW, TWH, RHW Y RHH Cali bre J

Diámetro del tubo ( m m)

13 14 12 10 8

8 6 4 2

14 12 10 8

5

6 4 2 110 2/0 3/0 4/0 1 En AWGyenMCM

4 3 1

19

25

32

38

51

63

14 8 4

22 17 13 7

40 30 23 13

54 41 32 17

68 52 28

40

9 7 6 3

15 12 9 5

26 21 17 10

36 29 23 13

59 47 38 22

53 32

49

2 1 1

4 3 2

7 5 4

10

16 12 9

23 17 13

2 1 1 1

3 3 2

5 5 4 3

8 7

11

7

5

6

5

76

89

102

36 27 20

48 36 27

47 34

12 10 9 7

16 14 12

21 18 15 13

JO

c in es , t eat r os o luga r es similares . ni en c ualqui e ra ot ro expuesto a temper<1t uras ele más el e íO oC o para so portar luminarias o equipos. Tubo de polietile n o Figu ra 7 .31

• Debe ser resistente a la hlm1edad y a agentes químicos específicos, tener suficiente resistencia mecánica para soponar trato rudo d urante su instalación. • Sólo se pe r mite su uso pa ra corrientes men ores de 150 v, y si queda embebido en conc r eto o emb u tido en muros. pisos y techos. o No podrá usarse en plafones , oculto en duct os o en instalaciones visibles.

7.7.2.7. Conductores Los cond ucto res utilizados en instalaciones deben tener aislamiento de acuerdo con su tensión de servicio y condiciones de ope raci ón y sólo se usarán desnudos para puesta a tierra o en lineas aéreas en el exterior del edificio. Tocios los conductores deberán tene r las sigu iente s característ icas:

Cajas y acc e s o r ios de unión Su diámetro conocido como calibre se indicará: si es pequel'lo en AWG y si es grande en Circular Mils. • Los alambres y cables para ser utilizados en instalaciones no deben ser de calibre menor al número 14 A\VG (2.08 mm") ..-\partir e1 el calibre número 8 AWG (8.37 mm') sólo se utilizarán cables, esto es conductores formados por va ri os hilos trenzados , excep to cuando se usen corno barras colectoras. o La resistencia que opone a l paso de la cor riente eléctrica se mide en ohms por metro o por pie y será la principal causa de la caída de voltaje en la línea. • La capacidad de un condu ctor se mide en amperios y está en función elel tipo de material con que está construido, de su diámetro y de si está desnudo o recubierto. Para cond ucto res TW que son recubiertos , se tienen las siguientes capacidades (,-,pase tabla 7. 27). o

E n los dive r sos tubos sólo se usarán las uniones especificadas para ellos; en el caso de los metálicos de pared delgada queda terminantemen te prohibido el uso de conexiones roscadas al tubo. • En las cajas redondas no debe rán usarse con exiones que re q uieran contratuercas o monitores. • Las cajas n o metálicas pueden usarse en las instalacion es visibles con aislamiento total y si se emplea cable con cubierta no metálica. Prefe rentemente se evitará coloca rlas con tubos no metálicos. • Las cajas cuad radas metálicas se utili zarán en cualquie r caso salvo en ambientes muy húmedos. o Las cajas se ubicarán en cada salida o como máximo a cad a 15 m y debe rán esta r en lugares accesibles ('[léase figura 7.3 1). o

Tabla 7. 27 loS .4. 11 11 H.' n 's:

2 26

:)

lG

l~

12

í

I~

2(J

10

,

(.

1/1 )

·1

in

1 1(1

:!./O 1~l ;)

Clasificación de los conductores según su aisla miento (1 l éase tabla 7.28) .

Tabla 7.28 Tipo

Tempel-atnra má.1'ima

75°C

RH

Caracteristicas ele la cubierta e.1:terna

Material aislante

Hul e resistente a l calor

Uso

Resistencia a la humedad y

Locales secos

retEtrdad ora ele la flama no metálica

Locales secos

RHH

90 'C

RH\1i

75°C

T

60'C

TW

60'C

Locales húmedos/secos

TIVH

75°C

Locales húmedos/secos

Locales húm edos/secos Compuesto Lermoplástico

Retardad ora de la flama

Locales secos

--

7.7.3.

CONSUMOS ESPERADOS PARA

DIVERSOS APARATOS ELÉCTRICOS

(véase

tabla 7.29)

Tabla 7.29 Aparato eh;clrico

ConslLmo (A mperes)

Tipo de cables TIVD

TIV

Estufa eléctri ca Horma de microondas Honlo chico con resistencia L..'1vadora de ropa

Ln vaclora d e loza Secadora de ropa Ai re acondicionado ;3/4

Aire a condicionado 1.5

pe pe

Azadar/sa rtén Planchadora Calentado r d e agua Radiad or Refrigerador/co ngelador chico Refrigerador/co ngelador grand e Cafetera Tel evisión co lor

T riturador basura

55

:3 x 6

18 12 12 12 18 12 le 12 I.J 14 12 4 8 9 4

2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2

4

x x x x x x X x x x x x x x x x

CapaciclaclJúsible

la 12 12 12 10 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12

60 1x 1x 1x 1x 1x 1x

lO 12 12 12 lO 12

1x 1x 1x 1x 1x 1x 1x 1x I x

12 12 12 12 12 12 12 12 12

:30 20 20 20 30 20

30 20

20 20

20 20 20

211 20

211

227

7.7.4.

REQUI SITOS DEL PROYECTO DE UNA

INSTALACiÓN ELÉCTRICA

Todo proyecto eléctrico d ebe co nten e r lo siguiente:

Sistema de alimentación

Para el cable entre tablero gene t·ctl de baja tensión y los tab leros ele control ele circuitos se deberá indicar:

• Cuantificación • Ubicación

• Distancia. • Caída de tensión en porcentaje (su cálculo sólo es necesario si la distancia es mayor de 10 m). • Calibre de los cables.

Fuentes de abastecimiento:

Subestación

Demandas totales

a) Extern a. Generalmente la lín ea de la

Compaftía de Luz. b) Interna. Se considera como tal la planta de emergencia (de existir) y de ella deben señalarse:

Sólo cuando se requiera: si es el caso, debe contener: • Características. • Especificaciones. • Diagrama de conexiones.

• Características • Especificaciones

Planta de luz de emergencia

Acometida

También sólo si se requeriere, pidiendo de ella:

Se considera como tal al cable que viene de la in s talación externa de la Compañía de Lu z (1'éase figura 7.32).

• Características. • Especificaciones. Circuitos

a) Diagrama unifiJar del circuito de acometida. b) Cable:

• Tipo. • Calibre.

• Tablero con interruptores termomagnéticos. • Ubicación y tipo de salidas. • Número y calibre ele los cables. Cuadro de distribución de cargas

(AcometidoEH Medidor

~

Interruptor

Tablero

Figura 7.32

a) Número del circuito. b) Capacidad del interruptor automático ter-

momagnético. e) Salidas:

Tipo de medidores que se instalarán.

• Tipo. • Cantidad. • Total ele watts en el circuito (l'éClSe tabla 7.30) .

Interruptor

Croquis de localización de la construcción:

Debe indicarse:

• Nombre de la calle. • Nombres de las calles colindantes. • Ubicación elel predio en la manzana (réase figura 733).

Equipo de medición

• Capacidad y número de polos. • Capacid ad de los fusibl es.

228

,.. Cuadro de materiales

• • • •

Nombre del material o del equipo. Tipo del material o equ ipo. Marca del material o equipo. Registro Secofin de los materiales o equipos (véase tabla 7.31).

Tabla 7.30

Circuito nLÍ.m

I nte r '"¿¿pt.o r

~

r@

~

Otros

(Amperes)

12 5 W

75 W

180 W

00 IV

l x 20 l x 20 l x 20

í

2

7 7

2

6 6

l 2 3

Totales (waus) 2105 2105 2105

Suma

Tabla 7.31 Tipo Interruptor

De cuchillas 30 A

Tablero Placas (pastillas)

2 interrUpLOres

Marca

Registro NOM

Term omagné ticas 30 A

Tubería concluit de

pared delgada Conductores Cajas de registro

Apagadores Contactos

Galvanizada rígida De cobre TW Chalupa galvanizada de5 1 xl02 Tecla fosforescente 11'010

Me moria de cálculo

Debe contener: a) Determinación del calibre de los conduc-

tores entre: • El medid or y el interrupto r de cuchillas. • El inte rruptor de cuchillas y el tablero de cont ro l de los ci rcu itos. (Cons ide rar una caída de tensión máxima de 3 %).

b) Cálculo de los circuitos . (Se recomienda

p or efi cie ncia no exceder de 1800 watts cada uno de los circuitos, aunque puede llegarse hasta 2 400 watts). Planos de instalación eléctrica e n alta tensión

Deben contener las siguientes indicaciones: a) Acometida.

e) Subestación que se va a instalar y que se!'iale:

229 ,

• Tipo y modelo. • Capacidad de las barras. • Capacidad de los fusibles de potencia.

.f) Tablero general ele baja tens ión. que indique:

• Tipo y modelo. • Capacidad del inte lTuptor que contenga :

e) Capac idad de los transformadores .

r/) Diagrama del siste ma de tierra. e) Tablero gene ral d e baja tensión, que indique:

• Tip o y modelo. • Capacidad del interruptor gene ral. J) Tableros derivados, incluyendo el diagrama

unifilar que contenga: • • • • •

Número del circuito. Cap acidad de la pastilla termomagnética. Tipo y localización de las pastillas. Diámetro de la tubería. Número y calib re de los conductores.

.rJ) Corte de alimen taciones verticales. f¡) Cuadro ele cargas i) Cuaelro ele materiales.

J) Croquis de localización del predio. k) Cuadro que se indique:

• Nombre del propietario. • Ubicación del p reclio (ind icando : calle. número, colon ia, delegación o municipio, estad o y código postal). 1) Notas explicativas. 11/) Simbología. P lano s de instalac ió n e lé c t rica en baja tensión

Deben incluir la información correspondiente a: Acometida. 1,) NlU11ero de al imentado res. (.) Caja del interruptor general, que contenga:

1/)

• Tipo y modelo. • C11x1ciebd de los fu sibles (de listón o el e tapón). ,1) PI'lI1['l df' luz ele emergencia.

,. ) Diagl"lma unifilar del circui to ele alimenta('i ~) Il.

230

r¡) Table ros de rivados, incluyendo el diagrama

unifilar que contenga: • • • • •

Número del circuito. Capacielad de la pastilla termomaglléti ca . Ti po y localización de las pastillas . Diámetro de la tubería. Númem y calibre de los conductores.

f¡) Corte ele alimentaciones verticales. i) Cuadro de cargas

J) Cuadro de materiales. /{) Croquis de localización del predio. 1) Cuadro que indique: • Nombre del propietario . • Ubicación de l p r edio (.indicando: calle. número, colonia, delegación o municipio. estado y código postal). m) Notas explicativas.

11) Simbología.

7 .7.5.

A NTECEDENTES DE ELECTRICIDAD

La palabra electric idad ú ene del griego como una derivación de la palabra címbal', una resina fósil en la que por prime ra vez se observó que al friccionarla con lana adqui ría propiedades que le permitían atraer algunos cuerpos ligeros además de emitir destellos visibles en la oscu ridad. Aho ra sabemos que la electric idacl es una forma de energía que se produce cuando OCUlTé un desequi librio entre los electrones y los protones de un elemento, produciéndose un pote nclai eléct ri co. Si n embargo alll1 desconocemos muchos aspectos de cómo se genera y trasmite ese flujo de electrones. Los materiales que pueden t rasmitir este potencia l eléc t rico que orig ina una corriente eléctrica se llaman conductores. Tienen la propiedad de q ue sus electrones pueclen pasar fácilmente de un átomo a otro pe rmitiendo que el potencial eléctrico se cOI1\'ierta en en", rgia cin?'tica : que se conoce corno energía eléctrica. Los

materiales más usados son la plata para microconductores y el cobre para macroconductores. Crear la corriente requiere de una fuente de electrones que produzca lm potencial continuo, lo cual se logra por medios qlúnlicos o por el movimiento de la materia de un campo magnético, como sucede en los generadores eléctri cos o dÚlanlos, que hacen el cambio de energía mecánica en eléctrica o su contraparte los motores eléctricos qu e la regresan nuevamente a un movimiento continu o. Otro aprovechamiento de la energía eléctrica se logra al oponer al paso de la corriente lUla resistencia que se aprovecha para su conversión a energia calorífica con la consecuente irradiación que permite la elevación de la tempe ratura ambiental, o bien colocándola en lm medio protegido como el vacío creado dentro de LUla bombilla, donde la luz producida permite su utilización como fuente de alumbrado. 81 movimiento de los electrones ge nera dos tipos de corriente: la continua y la alterna. Para su trasmisión a grandes distancias se usará la de tipo alte rn o en alto voltaje y baja intensidad, y mediante un transformador, que es un aparato con base en dos bobinas y un núcleo de hierro. se conve rtirá en una energía de bajo voltaje y alta in tensidad, más adecuada a su empleo en motores o alumbrado. Unidades eléctricas

La cantielad de flujo que ci r cula en una co rriente se mide en coulombs (C). que es la unielad de carga eléctrica. La intensidael ele la co rriente se mide en al1lperes (A) que equi\·ale al paso ele un coulomb por segunelo. El ampere-hora equi\·ale a 3 600 co ulombs. El número ele amperes de una co rriente se miele con el amperímetro. sea para corriente cont.inua o alterna y puede ser ele tipo térmico, elect.romagnético o elect rodinámico. 81 pote ncial (equimlente en hiell·áulica a la pl·esión) ele la energía eléctrica se mide en \"Olts (\). El \·olt. es la cantielad ele fuerza electromoII·iz qu e
de resistencia equi\·alente a la que opone un circuito tal que terliendo lUla diferencia ele potencial de un volt se produce en él una corriente de un ampe re. El farad ( F) mide la capacidad para acwTIular carga estática, que es la llllÍdad práctica de capacidad de lUl condensador, también denonlinado capacitor, entre cuyas placas aparece un potencial de un volt cuando se carga con un coulomb. Por la magnitud de su dimensión se suele usar la millonésima parte de esta unidad que es el microfarad. Un condensador eléctrico es un aparato que permite almacenar energía entre sus armaduras conductoras, que están sepa radas entre sí por aislantes. Se usa, entre otros usos, como amdliar en la regulación de la corriente alterna. El trabajO que puede generar la energía eléctrica se expresa en joules (J). El joule equivale al trabajo realizado por una co rri ente de un ampere durante lUl segundo en lUl circuito de un ohm de resistencia. Un joule por segundo es un watt. Circuito es el conjunto de conducto res que recorre una corriente eléctrica hasta llegar a su lugar de uso. Un watt (W) en nomenclatura internacional es la potencia desarrollada por la corriente de un ampere sometida a una diferencia de potencial de un volt o también la potencia desarrollada por una fuerza de I newton que se desplaza a una velocidad ele I mis. 1 000 watts hacen un kilowatt (1.>\-) r el kilowatt-hora (kwh) es la unidad de trabajo industrial. El \Vatt-hora representa el trabajo producido por un motor de un \Vatt de potencia durante una hora.

7.8. AIRE ACONDICIONADO 7.8.1. INTRODUCCION (véase "Antecedentes de la refrigeración" pág. 240) lIn ambiente agradable en locales ceITade'''. como los que se genemn dentro de un edil"icie'. se le1gra adicion¡]mle1 al balance ,)rquitPcrtinicc' de espacios. t"01"l11')S. l"l,ll'res e ilunlina ci,ill. Lt sellsación de l'l)IlI\)!'t que (hl una at IllcJSfl'L l ~r;lt;l.

Para que pi ain.~ prl1plJt'l"il)[l~llll) dl'

Ill,Htl 'r a

2:31

natural o artificial sea adecuado se vigilará qu e cumpla varios aspectos corno son: que se sil'va libre de polvo, humos, gases contaminantes, bacte rias u olo res desagradables; que se renu eve periódicamente para mantener su compos ición química natural eliminando el enviciamiento provocado por su uso; que su velocidad evite turbulencias incómodas; que se distribuya uniformemente para que cubra todas las áreas habitables; y por último, que su tempe ratu ra y humedad sean adecuadas. Frecuentemente lograr lo anterior no es posible con sólo abrir ventanas hacia el exterior del edificio y lleva a incorporar uno o varios equipos que auxilien a cumplir los parámetros de operación fijados para cada una de las condicionantes anteriores. Un hombre requiere de aproximadamente de 10 000 lIdía de aire en condiciones similares a las que tiene en un ámbito abierto y salubre, del cual tomará 400 o 500 1 de oxigeno y devuelve a la atmósfera una cantidad similar de anhidro carbónico. Lo anterior obliga a una constante renovación del aire respirable en condiciones favorables para el se r humano . Las características que debe cumpli r ese aire para considerarlo adecuado, son de tipo químico y se conocen como condiciones cualitativ as, o físicas que incluyen presión y temperatura a las cuales se denomina de odificación. Cuando la atmósfera se encuentra en cond ic iones cerrad as se le denomina ambiente y req uiere mayor cuidado en cuanto al cumplimiento de su calidad. El aire atmosférico o aire puro que es el adecuado para la respiración es un fluido compuesto por una mezcla de gases, de los cuales el oxígeno y el nitrógeno son los principales, conteniendo 21 % del primero y 78 % del segundo, el otro 1 % está integrado por argón, gas carbónico , vapor de agua y algunos otros elementos. La composición química del aire se altera principalmente por los fenómenos de combu stión y respiración. En el primer caso además de aume ntar el anhidro carb ónico se adic ionan gases tóxicos como el óxido de carbono, el azufre y en ocasiones, s i lo contiene el combustible, el plomo. En el segundo se aumenta la proporción de anhidro carbónico , se disminuye la de oxígeno y se incorporan tóxicos nitrogenados.

232

Pa ra que e l aire continúe s iendo respirable habrá que \Oi gil ar mantenga s u proporción de oxígeno y sobre todo que el anhidro ca¡-bónico esté abajo del 0.3 %; incluso si sobrepasa el :j % puede ser mortal. También se pueden producir cambios por adi ción de polvos producto de tolvaneras o de procesos industriales, con el consec uente daño en pulmones, ojos y piel. Igualmente sE' contamina con partículas producto de la defecación a la intempe rie y arrastradas por los vientos cuand o se han secado, o gérmenes y bacterias originadas en materi as orgánicas en proceso de descomposición. En espacios cerrados su constante renovación se hace indispensable debido a que ahí re cibe intensamente la incorporación de elementos y partículas extra.ñas, obligando a un recambio en volúmenes muy superiores al que exigiría el consumo de oxígeno por quienes habitan el local. Se co nsidera que para mantener salub re un ambiente se deben proporcionar 20, 30 o incluso 40 m 3/h/persona, dependiendo de su uso , por ejemplo si es área de fuma r o si ahí se hac en ejercicios físicos , entre otros. El volumen propuesto es independiente del que sea necesario sustituir por causa de otras fuentes d e contaminación que existan en el interior del local. Se recomienda que el aire se su rta a una temperatura agradable que varía entre 15 a 21 °C en invierno y entre 20 y 24 oC en verano y con velocidades entre 001 y 1.5 mis; las más deseables las que no exceden de OA mis para que el organismo no resienta malestar. La velocidad se puede incrementa r si la circulación se hace de arriba hacia abajo, la más incomoda es justo al contrario, de abajo hacia arriba , en salas de proyección o donde la persona esté siempre orientada hacia un sitio lo ideal es envia rle el aire de frent e, nunca por la espalda. Los aspectos que se deben controlar en el aire son cuatro: limpieza, temperatura, humedad y distribución. Se considera como sistema de aire acondicionado aquel que por lo menos controla dos de ellos; para lograrlo se le hace pasar por lo siguientes procesos: filtrado , precalentamiento, lavado, enfriamiento , secado, recalentamiento, humidificación y distribución.

7.8.2.

COMPONENTES DEL SISTEMA

Proceso (v éase figura 7.34) • Toma de aire del exterior. Se logra a través de rejillas que dan hacia la atmósfera exterior, es indispensable que estén lejos de ventanas o d e los respirad eros de ventilación del drenaj e. • Filtrado. El aire tomado de la atmósfera se hace pasar por Lma serie de fil tros a fin de elimina r de él las impurezas mayores. • Precale n tamiento. Este eq uip o t ie ne por objeto evitar que al humidificar el aire con el agua d e los rociador es ésta se co ngele. P or econom ía só lo se hace funcionar en invierno. • Lavado. Para s u ejecución se aprovecha un principio similar a la cond ensación de las nub es con la consecuente lluvia. Mediante

rociadores se humidifica el aire con agua pulverizada a una temperatura de aproximadamente 6 o 7 oC, mant enién dos e en forma d e vapo r gracias a qu e el aire está caliente. Ahora se le enfría log rando una condensación de la humedad convirtiéndola en gotas de agua que al caer pravocarán un arrastre de las partículas que estuvieran flo tand o en el ambiente. El aire ha quedado lavado y seco. • Enfriad o y deshumidificación. Para enfriar el aire generalmente se utilizan serpentines con líquido refrigerante que circula a una temperatura abajo de los O oC. El equipo de enfriamiento se llama condensador o evaporador, produciéndose ahí una transferencia de calor del aire al líquido refrige rante a Lravés de las paredes exteriores del serpentín y provo cándos e una deshum idificación por condensación.

. .. 1 . .

·:·:·9 . . . .:.s •.•.. ~... 6'

7' 8'

l. 2. 3. 4. 5. 6. 6' . 7.

Al imentación de aire del exterior. Filtros. Dueto de retorna del aire servido. Precalentador. Dueto de desvío de aire que circulará . Rociador poro lavado. Tubería de aguo del rociador . Enfriador

7 '. Tuberías de al iemntación y retorn o del enfriador. S. Reca lentadol. S' Tuberías de alimentación y re¡orno del precolentador y del reca lentador 9. Humidificador. 10 . Ven tilador o mane¡adora de oile I l . Dueto de distribución del oir" acondiCio nado

Figura 7.34

233

• Recalentamiento. Su lunción es ¡-alpntar el aire de manera que llegue a los locales spn'i dos a la t.emperatura pre\'ista. Se debe considerar las pé rd id as dllrnnte su ci rculación por los impulso res y los du ctos. • Humidificación. Dado que el aire perdió gran parte de su humedad durante el proceso de lavado se ai1ad e la n ecesaria mediant e un nu evo rociado e n un segund o humec tad o!". • Impulsión. Esta máquina co n álabes radiales o transversales al [l ujo de a ire le propo rciona un movimiento tal qu e p e mlite se SU I'W en e l vo lumen n ecesa l'i o y a la velocidad prevista. Para la selecció n de su capa cidad se toman en c uenta las pérdidas por fricción en los duetos. • Distribu ción. Consta d e los du cLOs de ali me ntación d e aire exterio r al sistema y d e expulsión del ya usado, así como de las rejillas y ductos d e alimentación y retom o entre los locales se rvidos y el equipo central.

7.8.3.

E QU IPO DE FILTRADO

Los polvos en s uspensión en el aire son ele un tamal'io entre las 10 y las 100 micras, con origen indi stintamente min e ral , vegetal o animal. Dentro d e l prime ro se encuent ran los humos res idual es produ cto de la combustión en motores o ca lde ras y restos de combust.ibles que no fu e ron debidame nte quemados , su tamaí'ro es el m ás p e qu e fi o, gene ralm ente e nt re O. l y 0.3 mi cras; son d e gran riesgo para los pulm ones. Entre los segundos hay restos microscópi cos c! p plantas y árboles, sobre todo polen con tamMlO entre 50 y 100 nu cras. Por último, las part ículas orgánicas, pl'odu cto de excremenLos o de materias e n d esco mpos ición, que se trasladan con s us co rrespondi entes gérmen es y bacteri as n ocivos, mu chas de e llas propensas a so brevivir durante largos pe ríodos hasta que encuentran condiciones favorables de re produ cción. Para e limin arlos es necesar io e fect ua r una purifi cac ión ele l a ire In ediallt.e fil tros li sicoquílni COS y/o hi o lóg icos. EII e l prillle n, SE' ret ira 1'1 pol vo, los rps icluos d e combl lstión , gases n,¡('i vos! e t c.) p onie nd u ,, 1 ~·,if(' {'II con t aC'IIJ

SUI" ' I'I "ir- il's

hUI11 E' d e(" i"¡~ s (;(Jl 1

(" e)!1

;",,·c'i tr·s, liql lidus

adll('r ¡" lllf' sl () Si lllldf'IlI/'I lt.P co n agll;¡ qtl(' S l'

234

rt'llllt'\'a C<1nsWnt IlH"llle. También jlUf'Ck'll Usarse I ,rocesos ,~It'ctrolllagnpticos, donde se ca rgan las partículas en suspensión para despUés se r at r<1iclas a una pla ca qU E' haga las veces de eátodo. El proceso biológico só lo se utiliza en los C<1S0S en que SE' \-erifiquE' que hay ri esgo eJe cont
agua conde nsada . Si aun existe i.lg ua en el aire SP

el imina por el'aporacinn aplicándole calol·. con lo 'I'll' adicionalmente St' ga rla el 11<jllido ab5(01'\)l' llt" n<1 rec uperado CO I1 anterinriclacl.

7.8.4.

SUB SISTE MA DE REFR IGERACiÓN

l-{cfri ge r'lciú ll

('S

<'1 proCl"" mediantl' \'1 ClIal

sc' log ra que un re cin tu tI:' JIga re lllI H' r~lrllr¡lS

lilas k,jas qlll' la s 01,,1 11Il'dio ;lIl ll>i"IIIt' qUl' lo, rlldl·'!'

El

pnwl'SO j1 ;¡r a t'lIfri ;l l' Sl' i);lSa (.' 11 q tl l'

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tes son aquellos con un punto de cond ensac ión menor que los O oC, por ejemplo el freón o el anhid ro carbónico. Los gases r efrigerantes deben t ener por característica que la temperatura a la que tienen su cero absoluto, o sea su punto de ebullicióncondensación, debe ser menor que la de congelamiento del agua. Actualmente se tiende al uso intensivo del amoniaco desplazando al freón, al anhidro sulfuroso y al cloruro de me ti lo, debido a que se ha visto que el freón, que es el más usado, en contacto con la atmósfera provoca una reacción química que está destruyendo la alta capa de ozono encargada de prNege r la vida terrestre del paso de los rayos ultravioleta, sin embargo, este gas resulta peligroso en su manejo; te m poralmen te, mientras se encuentran medios que otorguen la seguridad deseada, se ha permitido hasta el año 2010 emplear un prod ucto menos contaminante y riesgoso denominado freón 22. El proceso de intercambio térmico se vuelve continuo por medio de un circuito en donde el gas inicia el recorrido en un compresor que reduce su volumen pero al comprimi rse se calienta, desp ués se baja su alta temperatura en un condensador volviéndose líquido, para pasar a través de una válvula reguladora y provocar su expansión log rando que se enfríe debajo del punto de condensación; de ahí sigue al evaporador, que es un serpentin en donde se produce el intercambio de calor del ambiente por el frío del gas, p ara después retornar al compresor. En sis-

Lemas peque!ios puede usarse una fu ente térmica en lugar del compresor (véase figura 7.35) . El condensador es lU< equipo dotado de l U< serpentín donde el gas refrigerante en estado gaseoso y alta presión baja su temperatura para prodUCir su licuación. En equipos grandes generalmente se aprovecha agua circulante como medio de enfriamiento, reponiéndola en cuanto se calienta. En el evaporador se genera el intercambio con el calor del ambiente para garantizar que el aire pasa a través de él está en contacto con el elemento frío se incrementa el área del se rpentín mediante aletas. El paso por el evaporador se aprovecha para que el aire además de enfriarse pierda su humedad, muy útil sobre tod o en verano, c uando la atmós fe r a externa lo cont iene e n exceso. Adicionalmente la condensación de la humedad permite lavar el aire, por lo que el agua obtenida del proceso deberá recibirse en un depósito y de ahí extraerse al drenaje o filtrarla para eliminar las impurezas que recogió de la atmósfera.

7.8.5.

SUB SISTEMA DE CALEFACCiÓN

Sistema de aire acondicionado

Consta de dos etapas: Precalenlamien¿o. Si es necesaria su utiliza-

ción el aire se calienta hasta que alcance los 21 °C y a esa temperatura se hace pasar por los rociadores donde baja hasta 6.5 oC. Gas ba¡a presión

1 l~~=a=lta=te=n=s=ió=n====t~8;íJ~~~~~~~?5~ Expele ga s caliente

%Wa reg uladora ¡ba¡a ~ lo presión )

liquido Com presor

Condensador ¡pierde 01color y se convierte en líq uido y frío)

f

T

~r==n:~=;;~;=~~

Ga s

Eva porador o serpentín d~ enfria m¡ento

¡Absorve el color y se posifi ca )

Figura 7.35

235

h't'('(J!r ' ll(UII/i, 'u to. Al p~l sa r

por este pc¡uipu Si:' I'uclve ,1 suhir la temper,llur~ ligeramente (J or p nci llld de la rcquerid ¡¡ Jl~ra su entrega qu e gpne mlmcnte se ró sobl'e los '20 oc.

Cale facción por vapor La caldera puede su rt ir I'
Calentamiento del aire con calentón Se puede calentar la atmósfera de un local de manem direct
7.8.6.

H UMIDIFICADOR

1';1\ ('1 SiSIPllIa lit' 'li le' acond ic ionado se colo,'~ I '

dc>s ilulllidificHlores, el primero. como se il,dw'·'. cI"spués del ]lr<'c~lentamiento del aire. y

2:36

1 ielle-

por [uJ1ci,jn aumenlar b cantiebcl de agua par" prol'ocal' una condensación más eri ciente' ,,1 segundo se le
7.8.7

VENTILAD ORES

El objeto de los vent ilado res es impulsar el mOlimiento del aire en dos formas: • Por e:.:t racción. cuando e:.:c lu sivamente saca del local el ai re renOl'ándolo con a ire e:.:terno que externo que ingresará d irectamente de la atmósfera en las concUciones ele tem, peratura y calidad en que se encuentre . • Por impulsión elel ai re previamente t rataelo para dar una caliclad satisfactori a y con la temperatura y humedad conveniente según la época del atlo. Este tipo de ventiladores es el que se usa en los sistemas de a ire acondicionado. Los I'entilaelores pueden ser de t ipo a:.:ial o ce ntrífugo y con fre cuenc ias de tmbajo el e :300 a 10 000 c ic los/h. Por las a ltas revoluciones a que se mueven (lspas y rotores, en estos equipos se debe conside rar al seleccionarl os . (ldemás de la eficiencia y economía, el que no produzca excesivo ruid o, problema que es mayor en los de tipo a:.:ial: para ello se recomienda I'erificar previamente no generen molestias. hacienelo pruebas en condiciones similares a las de s u t!"abajo futuro. Independiente men te ele las anter iores precauciones se ubicarán en cua rtos a islad os y se le s disei'lará bases que (lmortiguen sus vibrilciones.

7.8.8.

SUBSISTEMA DE AGUA

Está compuesto ]Jor e l conjunt.o de bombas. filtros. sUal'izadores. ductos, accesorios y demás equipo que hacen posible la conducción del agua fría o de la c-aliente así C0l110 del vapor. a t r
• Red de alimentación de la cisterna a la caldera o al tanq ue de agua caliente. • Re d en tre la cald era y los se rpentines de calentamiento. • Re d e ntre e l con d e nsa d o r y la to rr e de enfriamiento.

7.8.9.

Dis tribución de los equipos de aire acondiciona do en un edificio (véase fig ura 7.37) De terminación de las condiciones ambie ntales

Los sistemas para el manejo del aire pued en ser totales o parciales, dependiendo del número de factores o condicionantes que inc1uyan. Las recomend aciones que a continuación se dan son indistintas para cualquiera de ellos:

DI SEÑO DEL SISTEMA DE AIRE

ACONDICIONADO

Croquis esquemático de su funcionamiento

(véase figura 7.36)

-¡:}..t

~r--1Ir==-.-lI-----'I r..-~~I-II--,-_--........!:¿'", "

A Filtros B. Precolentador.

.. .

C. Evaporador

I ·.¿.".:.: A •·.oTIl "®\G'~:: . ~~ ~ ..·.. ·..

.. . ·B ·

I

.

e· - -

Gas tibio de bajo presión

.D

.. E

. ...

D. Recolentodor . E. Ventilador .

..

Motor Vó lvulo de expansión

n

'-~,..JI

Motocompresor

111

Aguo caliente

Condensador

I

I Bombo de aguo frío

Líquido frigorífico frío

n (O)

Bombo de aguo cal iente

~

Caldero

Figura 7.36

237

G~nE-rodor d" aguo helado

? Bombos de aguo h",lada 3. UMA.'s, ULA.'S

0)

'" Bombos de aguo condensado 5 . Torre de enfriamiento

6. 7. 8. 9. 10. I I

Bombo recirculadora Tanque condensado Generador de vapor Suovi zodo; Tanque d", aguo caliente Bombo recirculadoro d"" aguo calient",

A. Tomo de air~ B. Solido o Servicios Solido aguo ca lien te o servicios D. Entrado aguo de filtros

e

o

(véase detalle Al

_ . - _ . _ . - _ . _ . _ . _ . _._ . _ . _ . _ .

-© Figura 7.37.

238

a) Factores exte riores. Fundame ntalmente son

la te mpe ratura y la cantid ad de polvo o el e partículas en suspensión. Conviene analizar: o o

o

Área y orientación de ventanas y tragaluces. Capacidad d el mate rial de muros y techos para trasmitir la temperatura externa. Tempe raturas extre mas máxima y mínima en el exterior.

b ) Factores in te riores. En gene ral se toman

como tales el volumen y uso del espacio que se va a servir, las cargas térmicas producidas por los us uarios, las lámparas y equipos y la infiltración de la temperatura externa a través d e muros y ventanales. Se reco mienda verificar los siguientes aspectos: o o

o

o o o

Calor generado por los usuarios probables. Calor gene rado por la iluminación. Calor generado por motores. Otras fu entes ele calor. Número ele renovaciones el e aire por hora. Zonifi cac ión elel ed ifi cio por á reas que se van a se rvir.

o

o o

Ubicación de caela una de las Lmidaeles de ai re. Posiciones de las rejillas de entrada y saliela del aire en cada uno de los locales. Sección transversal de los ductos en función del volumen y velocidad d el aire y de los espacios considerados en el proyecto arqui tectóni co.

Renovaciones de aire por hora

El aire nu evo para ventilación podrá mezclarse con aire proveniente de la recircu lación si no se excede del 90 % del total su ministrado (véc~se tabla 7.32). Cargas térmicas

Se considerarán como tales la su ma ele todas las cargas qu e e n un mom e nt o co la boran a calentar una atmósfera qu e se pretende enfriar. De ellas las princi pales son: a) Calor sensibl e. Es el proporcionado por radia-

Tabla 7.32 Tipo de locales

I B'/lOl'f¿ciotws

10 a 12 12 Ga J2

Auditorios

Salas de de porte Estacionamienlos

20 3a4 3a5 3a8 JO

Laboratorios Oficna, Restaurantes

Sanitarios l Talle res automoto res Tiendas de autoservi cio

4

I En el caso de los baños se vigilará que te ngan una ventilación superior a í O m3fh o -15 m!Jfh por excusado o mingitorio.

donde: QA = Calor sensible dado en BTiJ. U = Coeficiente de trasmisión del calor en la

pared o en la azotea, co nsiderado en BTU/pie2/ oF y multiplicado por el espesor del muro. A = Superficie del muro o de la azotea. T = Diferencia de temperatura. b) Calor por alumbrado. Las lámparas de incan-

descencia transfo rman en luz sólo un poco más del 90 % de la energía eléctrica que cons umen y el resto en calor. QE = E '" 0.86 kcallh,

donde:

QE E =

Calor por al umbrado. Energía eléctrica en vatios.

=

e) Calo r por usuari os . El se r humano genera

calor según la actividad que esté desarrollando y la t e mp e ratura ambiente e n qu e se encuentre inmerso (véase tabla 7.33). Condiciones ambientales

La tempe ratura en ambientes cerrados e n la ciudad de México conviene que oscile entre 21 a 23 oC en invierno y 22 a 25 oC en verano. Considerando que las condiciones ambientales extremas en el exterior serán aproximadamente:

ción a través d e muros, techos y ventanas. Q!\=U*!\*T,

Núm. de

Bulbo seco: Bulb o h(unedo:

Verano

I nvie}~w

32 oC. 17 oC.

I °C. OoC.

239

Tabla 7.33. Calo r pl) r USUilri O~1 . \rI;I'{ d nrh's

Nn rnwl. e n call\a Nonn;:li. Sl' llI ~ld o Nn nllal. (;s;:¡c!n

7.8.10.

TI' 1111¡r' f(l ( 11 ru

~-l "C

2 1 . , ~-l r'e: IR

~l:Z I

"C

1() . 1 :;11 ' e; I~" I~ "C

ANTEDECENTES DE LA REFRIGERACiÓN

Conservar los alimentos en su estado natural sin necesidad d e salar, secar o mantener en ácidos, fue una antigua inquietud del hombre, que podía satisfacer en las temporadas frías si disponía de hielo en abundancia pero le e ra negada c uando hacía calor. Es hasta el siglo XVIII que logra obtener el conge lami en to del ag ua de manera artificia l y hasta la segunda mitad del siglo XIX que puede aprovechar su descubrirniento de manera práctica en la conservación de alimentos. Posteriormente lo podrá hacer para su confort mejorando la temperatura ambiente en locales ce rrados. En 1755 José Black logró congelar el agua al provocar su ebullición meeliante la reducción de la presión actuante sobre ella. Su experimento consistió en colocar agua dentro ele un recipiente hermético y luego conectando la toma de una bomba neumática le extrajo el aire hasta que logró la liberación ele las moléculas observanelo que simultáneamente se presentaba la ebullición elel agua y su congelamiento. Había descubierto e l punto de eb ullición-condensación del agua. E l fenómeno d e condesación se vísualiza observando lo que acontece con el aire comprimielo al llenar un neumático y después al extraerlo ele é l. Durante la compr esión del aire se observa que el tubo de la bomba que hace las veces de pistón se calienta notablemente, esto no sólo se elebe a la fricción entre el émbo lo y la camisa, sino a la que se tiene entre las moléculas elel aire del neumático. Al suspender su compresión el ai re sufre un proceso ele pérdida de tempe ratura pe ro no de presión. Debido a que el aumento de presión es ins uficiente no se alcanza

240

(/11111/,' 111 (t I

(;"H I'ff/ririu di' rulor 2 ~()

BTlIIh BTlIIh fiOO " 7;)0 BTU/h 750 a I 500 BTLl/h I ~no a 3 500 BTlI/h ~()O

su licuación. Si se realiza la operación contraria se de ja salir el aire, s veráque al pasar por I~ válv ula y expander se pierde su presión y se enfría, lo que se nota tanto al tocar la válvula como al ver que a su alrededor se forman pequefías gotas de agua provoca das por la condensación de la humedad que la rodea. Hay dos posibilidades de hacer que un elemento de la naturaleza se enfríe: si cambia su estado fisico de solid o a líq uido o de líquido a gaseoso. Los anteriores fenómenos son la esencia de la refrigeración: aprovechar la relación de presión temperatura ex istente en los cuerpos para lograr qu e, mediante la reelucción ele la presión cambien del estado líquido al gaseoso, punto en que se obtiene simultáneamente su ebullición y su condensación, fenómenos inversos lU10 del otro. En un elemento refrigerante es importante que este punto se presente a una temperatura inferior a la ele congelamiento del agua lo que le permitirá ser empleado como vehículo intercambiador de calor. En 1823 Faraday experimentó licuar amoniaco sometiéndolo a presión para después liberarlo y que retornara a s u estado gaseoso, observó que hacerlo le requirió consumir calor que tomó del ambiente, generando un descenso en la temperatura a su alrededor. Había logrado un intercambio ele calor mediante la evapo raci ón a expensas de la energía térmica, el gas se había calentado y la temperatura elel ambiente reducido ; cuand o inició nuevamente el ciclo comprimiendo el vapor de amoniaco para volverlo líquido requ iri ó lib erar el calo r contenido en él devolviéndolo a la atmósfera. Para reproducir de forma industrial el fenómeno elescubie lto por Faraelay se emplean el os

medios: por compresión y por absorción. El primero es el más usado y requiere cle un compresor que recibe el refrigerante en forma de vapor tibio y a baja presión y lo devuelve a alta presión y a lta temperatura para después mediante enfriamiento convertirlo e n líquiclo. En el segundo sistema en lugar del comp resor se utiliza una fuen te calorífica qu e eleva la temperatu ra del gas y con- ello su presión, a partir de ahí ambos procesos son similares. Cuando el vapor tibio ha siclo transformado mediante compresión en vapor a alta temperatura y alta presión, requiere se enfrié en un cond ensador para convertirlo en líquido, en ese estado se le hace pasar por una válvula red uctora provocando que al salir aumente considerablemente su volumen pasando al estado gaseoso, se ha presentado el punto de ebullicióncondensación y el gas ha obtenido una temperatura inferior a la d e congelamiento del agua. Se le obliga de esta forma a recorrer el serpentín del evaporador, donde inte rcambia su frío po r el calor del ambiente. El intercambio de temperatura desc rito se ejemplifica en un vaso con agua helada en cuyo exterior se forman gotas, como consecuencia de que el cristal está más frío que el punto de condensación de la humedad del aire. Una vez que el gas recorrió todo el serpentín perdió su baja temperatura, en estas condiciones co mo un gas tibio y de baja presión regresa al com pre so r , donde se rei nicia el c icl o descrito.

con una tonelada de hielo que se derrita durante 24 horas. Actualmente se toma la tonelada de refrigeración como la capaciclaclque tendría el equipo para fabricar lU1 determinado vol Crmen de hielo en 24 h si a eso se dedicara; ese vollrmen equivale a 100 pies'] o 2.83 m3 . Como idea de esta unidad en equipos de aire acondicionado, se menciona qu e los sistemas integrales pequeños, denominados "paquetes", útil es para enfri ar habitaciones chicas oscilan entre 112 Y 1 1/2 toneladas y son capaces d e mantene r frío un volumen de aire de 50 a 150 m 3 aproximadamente. Las unidades térmicas que permiten calcular la energía necesaria para lograr los cambios de temperatw-a son la caloría en el sistema métrico y el BTU (British Thermal Unit) en el inglés. 1 caloría = Al calor necesario para elevar en 1 oC la tempe ratura de un gramo de agua a la presión atmosférica normal. 1 kilocaloría = Al calor para e levar 1 oC la temperatw-a lm kilogramo de agua. 1 BTU = Al calor requerido para elevar 1 °F la temperatura de una libra de agua 1 BTU = 252 calorías. 1 kilo caloría = 3.9685 BTU 1 kilocaloría = 4 180 joules. Carga en toneladas = Carga en BTU/h ora 112000 1 t de refrigeración = 100 pies 3 = 2.83 mOl Medición de temperaturas

Unidades relacionad as con el enfriamiento de l aire

La capacidad de un equipo de aire es la tonelada de refrigerac ión, una medida sui géneris porque fue inventada en una época en la cual la referencia que se consideró como más adecuada era el enfríamiento que se logra en lU1 ambiente

• Temperatura de bulbo húmedo. Es igual a la obtenida en un termómetro cubierto por una gasa húmeda y expuesto a una corriente de aire. Equi vale al alcanzado en las torr s d e enfriamiento o las lavadoras de aire. • Temperatura de bulbo seco. Es igual a la obtenida en un termómetro en condiciones normales.

241

Control de calidad Objetivo: Conocer 105 fundamentos del control estadístico de calidad aplicado a un edificio.

8.1. INTRODUCCiÓN El con trol de calidad, más que un método de verifi ca ción en el cumplimi e nto d e re quisitos preestablecid os, es una fil osofía de superación que cuen ta co n sus propios criterios y normas orien tados a mejorar cualquier proceso productivo. Para qu e s u funci ón sea efi ciente deberá tener un marco de referencia dado por las especificacion es inte rnacionales, las gubernamentales, las del mercado y las propias del producto, que fij arán criterios y estándares de calidad que deberán cum plir los bienes o cosas que se fabriquen bajo s u cuidado. Las normas considerarán . la disponibilidad de rec ursos mate riales, h umanos y tecnológicos. Lo anterior exigirá que sea copartícipe en : • La selección de procesos e ins umas. • El cumplimiento de cada una de las etapas intermedias de producción . • La verificación del producto terminado. • La actualización de normas. La necesidad d e contar con un control de calidad qu e pe rmi ta a los prod uctores y us uarios verificar, antes d e su empleo, que los productos pl aborados tend rán un correcto fun cionamiento dentro de cierto grado de confiabilidad , es reciente. Surge al reprod ucir un producto miles de veces s in la in te rve nció n directa de l o d e los diseñadores, como ocurre en la industria, o para garantizar, sin p oderlo comprobar físicamente en forma integ ra l, el comporta mi ento que tend rá

una estructura ante las máximas licitaciones de disei'ío cuand o éstas se requieran . Las técnicas de control masivo se inician en 1920, cuando la empresa Bell desarrolla gráficas que permiten verificar la calidad de sus produ ctos telefónicos , usand o la metodología probabilística publicada en t re 1650 y 1660 por los franceses De Fermat y Pascal , y complementada un siglo des pu és con técnicas de muestreo. A partir de la década de los afias cinc uenta, como consec uencia de un desarrollo tecnológico acelerado y tilla gran competencia comercial, entre empresas el control de calid ad se vuelve un factor determin ante en su supervivencia. Para cumplir con sus obj eti vos, W 1 buen control de calidad debe participar adecuadamente en las etapas del proyecto y fabricación o construcción de un prod ucto: • Estableciendo estándares de calidad • Comparando lo real con el estándar a través de muestras. • Prop oniendo a ccion es co rrectivas si hay incu mplimiento. • Mejorando los estándares existentes. Al compa rar la calidad real co n la estándar normalmente se tendrán vari aciones como consecuencia de causas fortuitas y de causas im putables a los facto res de produ cción, co mo son : ins umas inadecuados, fallas h umanas o defecto en las máquinas con que se fabrican. Las primeras hasta cierto punto son imprevisibles, pe ro las se gund as se pue d en mini miza r hac ien d o un

243

sP,gu imi e nto del proceso mediante métodos estadlst icos, logrando predeci l' en qué porcentaje un produ cto qu e indi vidualmente no ha siel o verificaelo , c umplirá sus espec iIicaciones a partir de la ver ifi cac ión d e ot ros si milares se lecc ionad os probabilísticamen te. Los métodos estadísticos pe rmite n en procesos masivos reducir el costo y el tiempo qu e requiere probar cada uno, además de que alguna s ve rifi caciones de tipo de stru ct ivo se rían imposibles ele ejec utar sin dallar la probeta. Por ejemplo, en edificación sería incosteable radiog rafiar todos los bulbos de so ldadura en lo s e mpalmes d e las varillas de refuerzo del concreto armado , o sería imposible I'erifi car si todos los bloques de barro cumplen con la resistencia especificada. Al diseúar un control ele calidad es fácil caer en uno que sólo refleje algunos aspectos pero no permita garantizar la calidad de toda la obra, por lo que se reco mienda vigilar qu e sea global y estadístico, evitando que sea parcial y selecth'o. En su planeación habrá que considerar limitantes tales como: • La imposibilidad de verificar y evaluar todos los elementos que se reciban o fabriqu en en la ob ra. • El que mu chas pru ebas son de structivas. con lo que se elimina el elemento probado y su resultado só lo se rá vá lid o para determinar la calidad de elementos similares. • El costo del control ele calidad de una obra obliga a limitar sus alcances al cumplimiento d e las especificac iones en lo general y no particularizand o cada caso. Posiblemente ayude, al analizar una propuesta de co ntrol , observar s i se contesta fav o rablemente las siguientes preguntas: • ¿C ubre los aspectos que se desea verificar? • ¿Puede realizarse económica y sati sfactoriamente') • ¿.Pu ede evaluarse si alcanzó el objetivo propuesto" Para que el control de calidad opere eficienIl'men[e se requi e re conta r simul táneamente ('1) 11 s u aceptación .1' comp romi so de cumpl i-

244

los <.11\'1""1":-:;4.S grupos de ! n.!! '~ljcl .\" Um marco de rE:'rel'pn('i~ IJUé lnil1P (' JI C"IIPnt ;"¡ l;1s

InÍélHO por \lIt

u,nd iciones rea Ips de trab:lj, >: • En c uanto a los grupos de trahajn. Es I1"C",sari o qu e lodas lus áreGs ejeculil'as I'a nicipen en el conr rol de calidad: la di rección. la supel'l'isora. la cons tru ctora y el laborGtorio de mat e l·iales . Este (Iltimo ini ciarj el pro ceso al prop orc io nar ;:1 los d e más los resultados de los insumas recibidos .1' de íos materiales y elementos fabri cad os e n la obra; las demás áreas inte l'\'end r<Ín en caso de ser necesa rio su rechazo o la corrección de los trabaj os mal ejecutados. • En cuanto a los uite rios de aceptación ü rechazo. Se tomarán e n cuenta las condicio nes real es d e tl'abajü re fl ejánd ol as en variaciones pe!'misibles entre los res ul tados en obra y los lograd os e n lUl medio ideal. A. estos parámetros de aceptación se les conoce co mo tolerancias. La base metodológica riel comrol de calidad se inicia con pruebas de laboratorio en p:'obel::ls obte nidas de la propia obra mediante muestreo a leatorio, ya qu e cantidad es de rechazo p restabl ecidas en la s especificaciones están en función de él. De ellas puede decirse que deberán: • Ser rep resentativas en s u obtención, en su selección y en s u nÚlnero. • Tomarse cuidadosamente en la obra. • Almacenarse y transportarse e n medios ade cuados. • Prepararse convenienteme nte para ser prübadas. En cuanto a las pruebas, para que arroje n re su ltados confiables conl'iene disef'larlas tomand.) e n cuenta los siguientes puntos: • Que sean sobre parLes o aspectos ind ispensables de evaluar. • Qu e sean se ncillas y uniformes. • Que sean rápidas de realizar. • Que permitan una inte rpretación fácil e indiscutible. • Que puedan ejec utarse en equipos no excpsivamente costosos.

• Que sean ac cesibles a personal mediana mente capacitado. De los equipos es deseable qu e sean de diseño tradicional o marca reconocida para que garanticen segu ridad, y además que estén debidamente calibrados. Del personal que los opere se recomienda que: • Esté capac itado técnicamente y con experiencia. • Cuente con el equipo y los auxiliares adecuados al trabajo que se le ha encomendado. • Sea oportuno en la entrega de resultados para evitar frenar la obra. • Sea capaz de diferenciar entre lo fundamental y lo accesorio; que prevea los alcances de una decisión suya. • Pueda deducir y aceptar si es el caso, cuándo un resultado desfavorable es consecuencia de un proceso de obra indebido o de un mal manejo de la muestra. • Tenga la a utoricJ ad y el criterio para vetar elementos indebidamente fabricados sin generar fricciones, ofreciendo alternativas de solución. • Distinga cuando hay incongruencia entre el proyecto y las normas con las condic iones reales de construcción. Como medio de comunicación con los demás participantes de la obra, el laboratorio de materiales elaborará un inform e con su evaluación. En todos los casos conviene se acompañe a los resultados con una adecuada in terp retación y que ésta:

• El análisis d e la calidad de los material es participantes. • La revisión del proceso empleado, incluyendo una evaluación de la capacidad de los operarios y el tipo y condic iones de las máquinas usadas. • La calidad del producto final. • Recomendaciones.

8.2. OBJETIVOS Los objetivos a alcanzar por un control de materiales se resumen en los siguientes: • Permitir que se acepte o rechace con certeza materiales y elementos que lleguen a la obra o sean fabricados en ella. • Ofrecer los métodos para sobrediseñar o incrementar la resisten c ia requerida en el mínimo indispensable, mezclas, soldaduras, elementos y cualquier otro producto que se fabrique en obra, a fin de garantizar que cumplan las normas con el mejor' costo. • Contar con un sistema de selección aleatoria de muestras que permita garantizar que los resultados obtenid os son representativos y no están viciados por prácticas indebidas. • Contener una revisión por autocontrol que permita detectar, cuando se presenten, desviaciones en los resu ltados y que han dejado de ser representativos de la obra, por estar afectados de errores humanos, de equipo o de procedimiento. • Ser económico y práctico en su realización. • Garantizar la calidad total de la obra a partir del control de cada una de las partes que en ella intervienen.

8.3. FUNDAMENTOS

• Sea eminentemente realista. • Se fundamente en pruebas de significación relevante y tomadas en campo. • Sea producto del análisis de aspectos esenciales, no accesorios. • Permita obtener resultados objetivos.

Para poder satisface r los objetivos ame s expuestos, el control de cal idad requiere cumplir una serie de premisas o cond icionantes, como son:

Para que este informe quede completo deberá abordar todo el proceso seguido, por lo que se I'ecomienda formen parte de él:

• Que se constiwya en un área dentro el la construcción con sus propios c ri terios .Y metodología y una autonomía que le permita

245

sr:- l' un suporte-' l" Ullfi<Jlde del1rrn de UII

mutuo respeto con las ot ra s áreas . acep¡ando su obligación de prestar una contit11 1i¡ colaboración al proceso constru cti\·o. • Que se disef'\e toman d o en c uenta roda la ob ra , para que cada un o de sus res ult ados trascienda de ser meramente parcial o local. • Que \·erifique si es factible el cumplimiento rle las normas y procedimientos que se ap licarán incluyendo sus tole rancias . Para ell o es indispensable que todas las áreas le mani fiesten con precisión aquello que requie ren sea cont rolado y has ta dónd e es pos ible ad miti r erro res y deficiencias. Por su parte . los encargados del control deberán elaborar un instru ct ivo qu e e xp onga los pro cedit11iemos autorizados y las tolerancias que aceptarán, debiendo quedar todo claro, sin ambigüedades y previamente negociado. • Que en caso de usarse nu e\·a s te cnologías las conozca para sancionar los procesos que se emplearán, re\·isanelo las especificaciones i!lternac ion ales y las de los fab ricantes a que se sujetarán. y en caso ele ser necesario elaborará otras que le sean complementarias . • Que en caso ele existir obsolescencia en las normas vigentes que puedan generar falla s. Éstas puedan dete c t a rse para hacer las modificaciones correspondientes a las especific aciones incorporando a ellas los a\·ances posteriüres a s u edición. Por la importancia el e estos puntos, las s ugere ncias se ponelrán a la consicleración de e quipos ele técnicos altame nte calificados.

8.4. ANÁLISIS PROB ABILÍSTiCO 8.4 .1.

DETER MIN ACiÓN DE LA MUESTRA

h,ra que un estudio estadístico tenga validez ['3 necesario dividir la producción e n lotes igua1" determ inar el tamaflo cl e la muestra q ue 1¡el 'resentará él cada un o ~. de ella el número y la "" le, Ti'1!1 ele los espec ímelles . Si la dimensión de la mur-st r::l es pequ eüa el con trol tenelrá un n1!~'J ¡nI' (:():;,l O

pero no será l'epresentath'o: si es

s u COSLO auml?nl::l en demasía. Aquí se ,,,,mifiest:) la \·entaja que re presenta el uso el e "It·I, >< 1. IS l.'swel ist icos. ya que permitirán en fun-

.UX'llidr-

24fJ

,inn de la spg urida(l que

~e

rl esee el dill1ensiol 1ar

Si l t~rnañQ para que d~ !tl garalltía ele I-.:urn -

plimiento pla nead o. L" s d,1((J S qu e se requ iere conocer son: • Tamai'io ele la produ cción. • Nllmero ele lotes en qu e se dividirá. • Nllmero de elementos que conforman caeia lot.e. • Núm e ro d e e leme ntos que confo rman 13 muestra. • 1 úmero máximo de elementos d efectuosos que se aceptarán en cada. lot.e. El número máximo de eleme ntos defectuosos que se aceptarán por lote se fij a de acu erd o con la experiencia; el tamai'\o ele la mues tra se fij ará de ac uerdo con : • La importancia ele lo que se controlará cíer,tro del proceso general. • El tipo de material es. op eraciones o elementos que se van a controlar. Los que sean propensos a tene r dispersión deberán mu es trearse más que los Cjue no lo sean. Cuando se carece ele información sufi ciente es usual en el medio ele la constru cción asignar el tamar10 de la muestra como el lO ')(, del número de elementos que la conforman; gene ralmente esta suposición da una dimensión conse rvadora. La ca ntidad de e le men ws que d e be n se r muestreados el epende e1el s is tema por segu ir. cuando las pruebas son cles¡ructivas es d e tipo '·simple"; esto es. cualqui er element.o se verifica una sola vez; si no es elestru cti va puede usarse el de tipo "doble" o incluso el ele tipo '·múltiple'·. en c uyo caso si un lote es rec hazado . se hace un segundo o un tercer muestreo programado. El criterio para la selección del tipo de muestreo por emplear y el tama¡''io que debe tener. S~ obtiene mmanclo práctica y metodología. Aquí se exponen exclu sivamente las implicaciones qu e su selecció n tiene medi ante la presentación de t res casos, donde se usarán co mo vari ables: {\' = 1/ = (. =

Número de elementos por lote . Nllmero de e lementos por muestra. Número de e lementos defectuosos ace ptado por las normas.

a) En el prime r caso, se toma un producto

donde se t ienen lotes de diferente tamaño, supóngase que N = 50, lOO, 200 Y 1 000 elementos. De ellos se toman muestras equ ivalentes al 10 % de la población, o sea n = 5, l O, 20 Y 100 elementos. Los resultados obtenidos en este caso p roporcionan un mayor número de elementos rechazados en las muestras m ás g r a n des qu e en las pequeñas , confo rm e aumenta n d isminuye la ace ptación del producto, contra lo que p od ría supone rse, que se tendrían resu ltad os s imilares en los cuatro lotes po r provenir de muestras porcentual mente ig u a les. Se concluye que para tener r es ul tados sim il a r es la deter min ació n d e l número 12 debe se r un a variable porcentual dada en función de la magnitud del lote qu e rep resenta. b) En e l segu nd o, se fija e l tamaño de la aceptación; por ejemplo, el material defectuoso se limita al 2 % del total, y con este criterio se revisan los lotes de 50, l OO, 200 y 1 000. De los res ultados se tiene que en muestras pequeñas nuevamente es más probable su aceptación, ésta puede estar en el orden de 90 % en el primero, de 80 % en el segun do, de 70 % en el tercero y en forma extrema, en el último, quizá sólo el 10 0 15 %. e) En el tercer caso se fija el tamaño de la muestra independientemente de la dimensión que tenga el lote. Supóngase para los cuatr o lotes 12 = 30 elementos, se obtiene una e constante; lo cual nuevamente es injusto, porque con el mismo número de elementos se están aceptando lotes de diverso tamafio. Los dos primeros ejempl os llevan a deducir erróneamente que es más fácil proteger la aceptación d e una producción con muestras pequei'tas o fijando un rechazo porcentualmente igual para todas, indepe ndientemente de su tamai'to. En el tercero, que al asignar muestras de tamai'tos iguales para lotes de diferente magnitud se favorece a los grandes, lo que también es injusto. Existen gráficas en que están con frontadas la magnitud de las muestras y los números de rechazo, de ahí se obtiene que en un sistema simple para N = lOO, e = O; para N = 170, e =

1; para N = 240, e = 2; para N = 500,12 = 5 y con N = 1 000, e = 12 o 13. Esto es, si se combinara con e l primer caso, a mayor número de elementos d el lote, mayor tamafio de la muest ra, pero se acepta un rechazo también mayor. Se recomienda que si es necesario diseñar un proceso de esta natu raleza se recurra a las fórmulas y g ráficas que aparecen en libros especializados.

8.4.2.

EJEMPLO

En una ob ra de construcción se controlará la producción de concreto hecho en ella. Además de mostrar el seguimiento para su aceptación o rechazo, en este estudio se determinará cuál es la dosificación qu e h ay que usar para in cr ementar la resistencia de proyecto y asegurar que la mezcla fabricada cumplirá con las especificaciones. La producción del concreto se ha hecho en la obra con una dosificadora y tres revolvedoras y fue colocado en la cimen tación. Su resistencia de proyecto es de 250 kglcm 2 y se tomaron 120 especímenes, 40 por cada revolvedora, que integrados en grupos de tres generaron 40 muestras. Se requiere saber si el concreto en su conjLmto cump lió con la re sistencia especificada y, en caso contrario, por qué no .

8.4.2.1. Tabla de resistencias del concreto de la muestra (véase tabla 8.1) Las variaciones en las resistencias pueden originarse p or diversas ca usas generadas funda mentalmente en la ob ra, por ejemplo: en el proporcionamiento en el mezclado, en la colocación o en el curado; pero también se pueden presentar durante la realización del control de calidad al introducir modificaciones en los resultados como consecuencia de: una toma inadecuada del concreto fabricado , mal llenado de los cilindros. indebido cu rado, un transporte en que se golpt'en, un cabeceo mal ejecutado o alguna fall' l durante su ensaye.

247

Tabla 8.1 \ '!i /// " ,'f ,

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248

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X

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I1 :.!!

1

8.4.2.2. Media de los valores

Tabla 8.2

Equivale al promedio de los valores ele todas las muestras y se rep resenta r. ,TI + ·2:2 + ...

RcsiSI"lIc;rIS (I.g/cm")

Nú mf!/'O ele csp(ximcnes

1913210 211 02:30 231 3250 25\ <J 210 271 0290 291 0:310 3110330 :331 a 350

2 :3

+ x¡¡

.x = - - - - - - - n

donde: Xl' X e ,

.., X". = Promedio de los resultados de

n

=

los especímenes que componen cada muestra. Número total de muestras.

Para el ejemplo en cuestión:

_

¿X

10703

x= - - =

n

40

=

267.6 kg/cm"

8.4.2.3. Histograma Es una representación gráfica del número de frecuencias obtenid as al agrupar las resistencias en interva los simi lares entre sí. En este ejemplo se agrupan las resistencias en intervalos de 20 kg/cm'.

(i

IU

9 o

4

Para su representación se utiliza un sistema ortogonal en el que las resistencias se ubican en las abscisas y la frecuencia con que se repi ten en las ordenadas (véanse tablas 8.2 y figura 8.1). En la figura 8.1 puede verse qu e la graficación del histograma se semeja a una cu rva continua a la que se denomina cu·rva de disl rilmción n ormal, comúmnente llamada campano de Gauss. Esta curva de distribución tiene la propiedad de que para un mismo número de datos el área bajo ella siempre se rá igual , independientemente de la forma que tome. En la figura 8.2 se presentan dos curvas idealizadas, una alta y delga-

Número de frecuencias

x = 267.6 10 9

8 7 6 5 4

3 2

Figura 8.1

a

o

2 \O

230

00

250

270

a

a

o

a

o

290

310

330

350

370

Resistencias en

intervolos

249

('onoeer el área

¡)
b

('UI'\':1

(!t: dl5tribuCió

- '1 COn1() 11185 . acIe IClnle se \'e l'á.n 1l{)l"n1J I es 11111,\' 1I11

En la rab ia 8,:3 se proporci onan a lgunos ele pstns \'alnt'es,

8.4.2.4. Desviación estándar. Va rianc ia

Figuro 8 .2 da, y otra baja y amplia: la primera se obtiene co n valores más próx imos entre sí y al promedio, y reneja un proceso más co nsistente y pre-

ciso: la seg und a. c uando están más dispersos o despar ramados y reflejan un IJr oceso menos co ntrolad o,

Si la primera cun'a muestra con respecto a la segunda el resultado de un proceso mejor ejec urarlo " ambas fueron realizadas r1e mane ra s imil ar. es necesario co ntar con una forma ele evalu:lI' la calidad del proceso a pa nir del graclo de c1ispersinn ele los elatos con respecw al promedio, Esre nu e\'o valor se define como ¡/"srio(,¡,ji/ ",,!,jl/(hll' y es represe macia con la lE'tra (j y ohtenido mecliante la expresión:

=

Ci

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+

Crc-

-,j' +,

+ (.'" -

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1I .-11 JI r (l. :-,Ot J

- ,1) (1

1) ,-,( 11 J

donde:

x

x 12

O' O' O'

Valor d e cualqui er dato. Promedio d e todos los datos. Número total de muestras.

La determinación del término (.1; - .1')2 habrá que hacerla para cada uno d e los datos y s u suma su stitui rla en la expresión dada, el resultado obtenido se rá la desviación estándar promedio. Para est e ejemplo se elabora la tabla 8.4 a partir de la media x = 267.6 kg/c m2 . D'? la tabla 8.4:

Como ya se mencionó. las \-a riaciones e n las mues tras pu eden res ul ta r el e probl emas e n la fabricación o el e problemas d el control de calidad, tratand o de difere nci ar un os d e otros se d ete rmin a e l coefic ie nte d e variació n d e los ensayes. Su operac ión se basa en la s uposición de que para una muestra tomada ele una misma revoltura (1,éClse tabla 8.5) , las variaciones de un espécimen a otro son debidas a fallas del laboratorio , por considerar que para toda esa bachada la mezcla es uniforme . Así: 1

(J I

rl

ex -X)2

O'

x R; y: V I = -

1

-

x 100

.:¡;

42 395.4

donde:

y: (j I

=

Desvi ación estándar de los e nsayes.

rl = Constante que depende d el núme ro d e

42395.4 (jO'

= --

3?_.uu kg/ - cm-.,

-

O' •

~~

R

40

=

espécimenes por muestra. Promedio o media total de intervalos.

Tabla 8.4 .T

?- ::;1 - ?....

24R 2.58 lD 7 248

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J

(.>" _

15 .6 19.6

9.6

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4.4 :U

1!J.4 11.0 :¡ n(j!J .2 1 325.0 2'J.2

2 ~ :)' 4

~72

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271 :¡n

;);) .4

98 ~ .4

:)O ~

:)6.4

70.6 19.6

4

38 ~. 2

2Tl

:j.4

2 11.2 4 8 4~ .2 I 797.8 275.6 :) 648.2

2~0

243 296 296

2 1.6 24.6 28.4

BOG.6

251 328

14 .6 69.6 42 .4 16.0 60.4

¿8.4

R(¡fi,()

27D

I 1.4

1:)n.n

:)42

í4 . ~

:) :-):35.4

29R

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272

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fJ2-L2

271

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19.4 112.4 :1l.4

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261

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2 16 25(j :) 14 28 1 :ll-I

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2ZH

1:14.(;

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4 (;. ~

:2

~ l;;~UI

2 í~

17!J,n 2 l:):tll

27 1

4.4 :1.4

~4 X

1!J.(¡

~66.G

605.2

251

Tabla 8.5

Tabla 8.6

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,{

1/ ','/ 11// ',1

\1"[1 111

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¡l.SKi

.,

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Ah' lllahll

111
De <,cuerdo con e l "alo r oht e nid o ant e ri ol'ment e. el .-\C I c;llifica pi grad o de confiabilidad el e 1,1 prU E' b,l ." con e llo e l cu ida do que el constru ct"r ha puest o en pi labon1!"o l'in (I'I 'IIS(> wh la

8.4.2.5. Población representada bajo la curva

SG)

y pru eba del co ncreto los valores de su resistencia son más ce l'canos al promedio y la cu rva de

Cuando hay un buen control en la fabri cación

Para el ejemplo qu edaria:

G

= _1_

x R = 16.200

= - I- x .C

= 9.57

1.693

el

t'

Gauss es más cerrada y alta; pero cuando el COIltro l se vuel"e deficiente. las vari aciones ent re los "alores tienden a hacerse grandes y la CUITa se nlelve baja y extendida. Una propiedad de la curva de distribución normal es que independientemente de 18 forma qu e tenga, sea alta o extendida, al llevar el "01101' de la des"iac ión estándar a cada lado ele ia med ia queda siempre el mismo porcentaje del área bajo la curva (I'¿({se figu ra 8.3).

100

= -9.57 -- x

100

= 3.58

267.60

A, = óS2'.A, ~ A~

=

t:.

= '':;)1;. -

05 0

o?

&\¡

0')

A

m

mlliII

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l'

0 =

2 (J

2 cr =652

65 2 iJ7

8 kg ¡cm:

J

A'

1

2025

A' =

33 =

3 ;; = 97 8 19 1 cm-

í.·=1 7 0

32 6

A"

2350

,"

1

4'

2676

3001

332.7

Figura 8.3

"

•

"

l'

365. 31 9

,:r1'

Como referencia para com parar e l "'llur ele :32.6 que se obtuvo para la desviación estándar

se toma la tabla 8. 7 en ella se "e rifica que cuando es más pequei10, existe menor dis pprsión .\' mayor calidad del producto.

Tabla 8 .7 Des1.'iacirJ} l

Os 2=5 ::s :35 :s; 40 '" 50 ::s

~

C'oUr/or!

cr

'"

2-L9 34.0

(j

'"

39.9

ü

::;

40.0

(j

Excelent e ~ I u.r hurlla Buella Rrgular ~lala

(j

8.4.2.6. Coeficiente de va riación Este co ncepto permite comparar la desviación estándar con respecto a la media, lo cual en apli caciones prácticas proporciona en porcentajes el grado de dis persión que existe, Para el ejemplo que se está desarrollando: o tJ.1=--= ."C

• El número de muestras que quedaron p OI' debajo de la res istencia de 250 kg/c mc fueron 10 casos. correspond ientes al 25 % del total , ma:,or en 5 % de la permitida. • Dos casos están por de bajo de los 200 kg/cm". • Hay una ocas ión en que tres muestras continuas están por debajo de la resistenc ia de proyecto.

32.55

Dictamen

Pese a que el concreto tiene una media superior a la del proyecto, fue bien ejecutado, como lo muestra una desviac ión estánda r de 32.55 kg/cm" que lo ubica segú n la tabla como muy buena. F ue bi en realizado el control de calidad , pues se obtuvo 3.58. que también lo califica de muy bueno. En p rincipio, el concreto no puede ser aceptado por no cumpli r con todos los requisitos, salvarlo requie re rec uI'l'ir a fa ct ores exte rn os a l mues treo como son ve r si en el proyecto se tomó un coeficien te de seg m idad mayo r que el qu e requieren las normas, o verifica r si hay un mal procedimiento de pr ueba de su resistencia, para lo cual habrá que extraer corazones de con creto.

X I OO= 12. 16%

267. 6

8.4.2.7. Conclus iones del ejemplo

Concl usión

El problema, aparentemente , es tuvo en que la mezcla no fu e sufic ientemen te "sobrediseñaela" y quedó escasa en cemento.

Datos de proyecto y especificaciones

• La res istencia pedida es: 250 kg/cm~. • Se tole ra que solo el 80 % de las muestras cumplan la res istencia de proyecto, siemp re que sean s uperiores al 80 % de la misma: o no infe rior a 200 kg/cm" (50 kg/cm" menos que la reque rida en el proyecto). • o más d e una de tres pruebas consecutivas tend rá n res iste ncias me nores que las de proyecto. Datos obtenidos del control

• La resistencia medi a fue de 267.6 kg/c m ~, equ ivalente a 12.6 'y., por encima de la solicitada.

8.4.2.8. "Sobred iseño" O incremento de la resistencia de una mezcla El caso anterior es típico cuand o no se prevén los márgenes ele error, por lo que difícilm ente se pu ede c umplir co n las especificac iones . La elete rmi nación de cuánto in crementar la resis tencia quedará fijada probabilisticamente por la n1Úlima seguridad ele cumplir especi fi caciones y, desde luego, signifi cará un aumento en el costo debido a un mayo r consumo de cemento . Para sobr edi señar una mezc la se usará la siguien te expres ión:

¡ ;, =.fr + 0

I

253

donde 1 p e rmi te e\'~l u~r l'i gracl o de segurici
./:-•. (2)

= 250 + 32.55 x = 250 + 32.55 x

1.0 = 282.55 kglcm c ( 1) 1:3 = 292,:3': kglcm é (~)

Se pu ede ver que 1:1 med ia ob tenida de 267.6 fue insuficiente, Cuando no se dispone de información como 18 del ejem plo anterior, se asignan los sig ui entes \'alores: 0=

1=

Diferencia entre la resistencia deseada y la mínima permitida , en este caso 250 - :200 = 50 kglcm". 1.3 , Facto r que se obtiene de la tabla 8.4. para que el 80 % de b s muestras pasen la res istencia mínima,

./; (3) = 250 + 50.0 x 1:3 = :315.0 kglcm c

O)

El ante rior resultado es s uperi or en 22 .68 kglcm é al obtenido en (2) , que es con el que se pued e dis ei\a r para condiciones similares a la expu esta en el p rob lema e n cuestión, ap rove chando qu e s us deficien c ias ya han quedado manifiestas y eva l uadas , Cuando no se ti e ne seguridad de la calidad de un proceso, como en el caso anterior, se incrementará la resistencia pedida ele acuerelo con (3)

De composiciún quim ica, De propi edades e léct ri cas, ¡ér'mrcas \' acústicas, • De aparie nci,1 , como color o acabado. o o

Las pruebas a que se somete rá son de tipo: o

o

o

Las a nteriores pru ebas pued en medirse de acuerdo con los atributos es perados para esas piezas o elementos usando las especificaciones que existen al respecto y en las que se seIlalan las regiones de aceptación o rechazo, En construcción se emplean especificaciones qu e han s ido elaboradas p o r a utoridade s gubernamentales, institu ciones prestigiadas de otros países, asociaciones el e ingenieros o arquitectos, fabri cantes y las particulares de la obra. Algunas ele las especificaciones relacionadas con edificación y que el gobie rn o mexicano tien e como obligatorias se listan a continuación: Agregados para el concreto

NOM-C-170. Reducc ión de las muestras de agregados, obten idas en el campo, al tamai'lo requerido para las pruebas, • NOM-C-77, Método de pru eba para análisis granulométrico de agregad os finos y gruesos. o NOM-C- 165, Determinación del peso específico y absorción del agregado fino , o NOM-C-73, Determinación del peso unitario de los agregados. o NOM -C- 164. Determinación del peso especifico y absorción del agregado grueso, o OM-C-72, Métod o de pru eba para determinación ele partículas lige ras en los agregados. o NOM-C-84, Método de pru eba para cleterminar po r medio de lavado de materiales que pasan la malla número 200 en agregados mineral es . o

8.5. ASPECTOS QUE SE DEBEN CONTROLAR EN EDIFICACiÓN Los ins um os y procedimientos de fabri cación en ob ra que se controlarán en una construcción son de diversa índole, pero pueden quedar agrupados en aqu ellos que formarán parte de la est ru ct ura y los qu e partic ipar'án en las insta lacivnes y los acabados; a su vez, en los que llegan a la obra en forma de materiales o de produ ctos termi nados y los que se fabrican en ella, Las características que se s upervisará son: o

254

De tipo físico , como : dimensiones, res istencia y dureza, o Límites plástico y elástico,

Destructivo: rea lizadas mediante compresión o tensión hasta la falla del espécimen. Semidestruct.ivo: extracc ión de co razones, pru e bas de flexión, p ru ebas d e doblad o, etcétera, No destru ctivo: pruebas d e carga , in spección radiográfica, inspecc ión ultrasónica, de campos magnéti cos, líquidos penetrantes , etcétera,

o

o

NOM-C-76 . Método de prue ba para dete rminar el efe cto de las impurezas orgánicas en los agregados finos sobre la resistencia de los morteros. NOM-C-75. Determinación de la sanidad de los agregados por medio del sulfato de sodio o del sulfato de magnesio.

o o

o

NOM-B-1 24. Práctica recomendada lHra la inspección con partículas magnéticas. NOM-B-1 33. Mé tod o d e insp ecc ión c on líquidos penetrantes. NOM-B -lll . Símbolos para soldadura y pruebas no destructivas.

Block y tabiques Concreto o o o

o

o

o

NOM-C-161. Muestreo del concreto fresco. NOM-C-156. Industria de la construcciónconcreto fresco-determinación del revenimiento. NOM-C-162. Industria de la constru cciónconcreto-dete rminación del peso unitario , cálculo de rendimiento y contenido de aire del concreto fresco por el método gravimétrico. NOM-C-1 60. Industria de la construcciónconcreto-elaboración y curado en ob ra de especímenes de concreto. NOM C-83. Industria de la construcción-concreto-determinación de la resistencia a la compresión de cilindros de concreto.

Acero de refuerzo

NOM-B-l. Métodos de análisis químico para determinar la composición de aceros y fund iciones. o NOM-B-78. Métodos de análisis fotométricos para determinar la composición química de aceros y fundiciones. o NOM-B-1l3. Prueba de doblado para productos de acero. o NOM-B-310. Métodos de prueba a la tensión para productos de acero. o NOM-B-434. Método de prueba para determinar el peso unitario y el área transversal de las varillas lisas y cor ru gadas para refuerzo de concreto. o

Soldadura o

o

NOM-B-6. Vari ll as corrugadas y lisas de acero, procedentes de lingote o palanquilla, para refuerzo de concreto. NOM-B-253. Alambre liso de acero estirad o en frío para refuerzo de concreto.

o

o

o

NOM-C-6. Industria de la construcción-ladrillos y bloques cerámicos de barro, arcilla y/o similares. NOM-C- I O. Ind ustria de la construcciónconcreto-bloques, ladrillos o tabiques y tabicones de concreto. DGN-C-36. Determinación a la resistencia a la compresión de ladrillos y bloques para la construcción. DGN-C-38. Determinación de las dimensiones de ladrillos y bloques para la construcción.

8.6. METODOLOGíA DE LA CALIDAD TOTAL La población del mundo ha crecido notablemente en los últimos d ecenios y su conformación ha variado; ahora existe un mayor número de personas con capacidad de obtener diversos satisfactores que faciliten o halaguen su vida cotidiana. Este re clamo ha ejerc id o una gran presión sobre la planta industriaI para obtener productos en cantidades suficientes, a precios económicos y con alta calidad. La anterior situación es el origen de uno de los movimientos más revolucionarios dentro de los sistemas de fabricación, en el que se pretende identificar metodológicamente las necesidades y preferencias de los futuro s consumidores, integrar procesos de producción altamente sofisticados e inmersos en una economia de escala que abarate su costo, y verificados mediante criterios probabilísticos con reducidos márgenes de error que garanticen que los objetivos pretendidos se alcanzaron, con lo que el producto elaborado, se supone, deberá satisface r las expectativas del usuario en presentación, funcionamiento, durabilidad y costo. Lograr lo anterior fue el enfoque dado a la Metodología de la Calidad Total (en inglés: Total Quality Management, "TQM") cuyo objetivo es

255

illnE'llll'nla r silllult~ine"ll\E'ntP bl calidad. la pruducti,·idad y la segu ridad en cu;:¡lquier prncps". El sistema tiene su
256

( ';11ida r l Towllo s iguit'nre: • Su filosofía es hacel·lo hien ,1 la primera '·ez y de manera económica. • La calidad será defi nida po r el c1ienre y conforme a e lla y a las limitaciones de producción se fij arán los par8metros de control. • Para que la TQM sea puesta en operación se req uiere la activa partici pación de un comité ejec utivo que fije políticas de calidad e i.ncorpore los rec ursos qu e su elaboración req uiera. • Una vez determinados parámetros y rec ursos se describen objetivos, valores. guías y organ ización con la visión em presarial que permita desarrollar el producto. Gracias a lo an te ri o r to d os los participantes podrán actu
• • • • •

usando sistemas de prueba y principios probabilísticos convenientes. Inv olu crar a todos los emp leados e n las mejoras de la compañía. Capacitar en Control Total al personal de los diversos niveles. Optimizar las comu ni caciones internas y externas de la empresa. Integrar equipos humanos para mejorar los procesos. Poner especial énfasis en contar con un liderazgo adecuado.

Para alcanzar los objetivos antes expuestos la propia Cámara recomiend a dar los siguientes pasos: • • • •

Crear un comité de conducción. Planear estratégicamente la calidad esperada. Definir con visión futma los principios guias. Elaborar los diagramas de flujo de los procesos de la empresa. • Encuestar a los clientes sobre sus necesidades. • Encuestar a los empleados sobre sus necesidades. • Proporcionar al personal educación sobre calidad. • Establecer equipos de técnicos y profesionistas para el mejoramiento de la calidad. • Implementar los procesos de mejoramiento que haya autorizado el comité. • Depurar constantemente la selección d e proveedores, subcontratistas y empleados. En particular, aquellos propietarios o empresarios constructores que requieran aplicar la calidad total en una obra específica, el autor les recomienda que: • Hagan asociaciones estratégicas favorables. • Diseñen un sistema de comunicación directo, oportuno y eficiente. • Integren adecuadamente su equipo humano para el proyecto y la construcción. • Verifiquen que el proyecto satisface las necesidades detectadas. • Revisen el impacto que generará en el medio ambiente la obra a ejecutar. • Modulen el proyecto para hacer eficiente el uso de materiales.

• Determinen qué procesos constructivos tienen factib ilidad probada. • Disei'len un sistema de verificación de tiempos , gráfico, simple, claro y permanentemente actualizado. • Establezcan controles de calidad con criterio probabilístico, desde el proyecto hasta la entrega de la obra. • Hagan una conveniente planeación y compriman la duración de las actividades que generen un ahorro global. • Organicen eficientemente personal, equipo y suministros; este último de preferencia con el concepto "justo a tiempo". • Constituyan el comité encargado de que la marcha de la obra se ajuste a lo programado, solucionando problemas de proyecto, proceso y suministro. • Proporcionen un alta seguridad en la obra. • Busquen obtener la productividad óptima. • Establezcan objetivos particulares a cmnplir en etapas intermedias de la obra. • Apliquen el código de barras para lectura electrónica de conceptos y precios, a fin de reducir tiempos y errores. • Verifiquen que sea alcanzada la calidad supuesta. Se puede concluir que al aplicar una metodología para la Calidad Total es necesario retomar lo expuesto al inicio de este capítulo, donde se indica que el control de calidad, más que un proceso de verificación en el cumplimiento de requisitos prestablecidos, es una mosofía de superación. Instituir con éxito esta metodología requiere de lilla decidida participación de todos: clientes, constructores, proveedores y subcontratistas; generar los mecanismos para una excelente com unicac ión: tener reuniones periódicas a los diversos niveles, presentar informes, intercambiar opiniones, etc. ; seleccionar cuidadosamente equipo, materiales y procesos que permitan alcanzar una calidad y una productividad óptima; y, por último, establecer un sistema de control práctico, veraz y oportuno que permita comprobar el cumplimiento de las metas propuestas. Si se cumple lo anterior es seguro que la obra satisfará al cliente, a los usuarios, al disei'lador y al constructor, porque tendrá la calidad esperada, estuvo desarrollada en el minimo tiempo y su costo fue el más económico.

257

Administración de la construcción

Objetivo: Conocer 105 sistemas de contratación y de organización de una empresa dedicada a la edificación y saber determinar costos indirectos en una obra de construcción.

9.1. FORMAS DE CONTRATACiÓN Se acostwnbran tres formas de contratación.

9.1.1.

P OR ADMINISTRACiÓN

En este sistema todos los gastos de la obra se cubren por el propietario y se paga generalmente a través del constructor. En ellos se incluye, además de los costos directos, lo correspondiente a la administración de obra, impuestos, seguros, etc., y sobre esta suma se aplica un porcentaje que corresponde a la administración central del constructor, sus impuestos y su utilidad. Se acostumbra cobrar entre el 10 % y el 20 % del total de costos erogados.

9.1.2. A

PRECIOS UN ITARIOS

Es el más común de los sistemas de contratación, consiste en hacer un análisis previo del importe de cada uno de los conceptos que integran el presupuesto, el cual se mantendrá fijo durante la ejecución de la ob r a indepen dientemente del costo real obtenido; únicamente se permite variar el número de unidades que se consideró inicialmente para ajustarlas a las que realmente se llevaron a cabo. Desde luego aque-

Has conceptos que no fueron incl uidos originalmente se adicionarán como extras. Este sistema exige una excelente organiza ció n por parte del construc t or ya que deberá diseñar cuidadosamente su proceso constructivo a fin de reducir sus costos, cuidando preve r todos sus gastos pero limitándolos de manera que la propuesta que haga al propietario sea más atractiva que la de sus competidores. La variación en el precio ofrecido sólo podrá darse por un camb io de especificac ión por parte d e la dirección de obra o como consecuencia de Ui1 incremento en los inSLUnOS no factible de prever; como por ejemplo, el prod ucido por una inflación generalizada. A este último incremento se le conoce como escalación en el precio.

9.1.3. A PR ECIO

ALZADO

Esta modalidad es similar a la descrita para precios unitarios , incluyendo las fases de diseño constructivo y de análisis del presupuesto; pero en este caso el constru cto r garantiza la inamovilidad del importe total de la obra, para lo c ual asume la responsabilidad de que las cantidades de obra estén co rrectamente valuadas. El importe total no podrá alterarse salvo que se modifiquen las especificaciones de los conceptos o se incremente su magnitud. Este sistema sólo es viable si exist e un proyecto

259

completo e inamovible, co n especificaciones muy claras y detalladas y un a inflación en los p recios de adqu isición de los insumas perfectam ente previsibles durante el tiempo de ejecución. Se acostumbra usar esta modalidad cuando la obra que se va a co nstruir es reiterativa y se c ue nta con suficiente experiencia en s u ejec ución , p o r ej e mpl o casas d e interés social idénticas a otras que ya se han h echo con amerioridad.

Instalaciones

Depreciación: Equipo oficina: Luz, teléfono, etc Diversos:

x x x x

$/mes x $/mes x $/mes x $/mes x

meses = :) meses = $ meses = ;;; meses = "; Suma: S

Otros

Suma: :)

9.2. EL COSTO INDIRECTO

Total administración ele obra: ;:

Se con oce como costo indirecto la suma ele toelos los gastos que si bien son imputables a la obra por ej ec utar, s u an álisis n o se d espren d e d e manera directa ele los ins umas asignados a e ll a. Los princi pales rubros que lo integran se d esarrollan a continuación.

9.2.1.

ADMINISTRACiÓ N DE OBR A

x 100 = - 'lo

Costo directo de la ob ra

A DMINISTRACi ÓN CENTRAL

Los costos que representan para Lma empresa su personal directivo, técnico y administrativo, se deben prorratear entre el total de la obra a ejecutar, a fi n de hacer a cada una el ca rgo correspondiente. La manera más fácil de llevarlo a cabo es dividiendo el total de los gastos cemralizados del año anterior entre la facturación realizada en ese mismo periodo. En empresas ele ecl.iiicación significa entre Lm 4 y Lm í % del costo directo. Total de gastos centralizados del ai'lo anterior - - - - - - - - - - x 100 Facturación del ai'lo ante ri or

Personal

1x x x x x x x x

$/mes $/mes $/mes $/mes $/mes $/mes $/mes $/mes

x x x x x x x x

meses = $ meses = !ji meses = $ meses = $ meses = $ meses = $ meses = $ meses = $ SLuna:

260

Importe de la administración de obra

9.2.2.

Qu edan c ompren did os aquí el p e r so n a l t écnico o admi.nistrativo que no cumple fun ciones direc t as e n la pro du cció n el e a lgú n co ncepto ele ob ra; tal es el caso del superintendente, los residentes o los diversos auxiliares qu e en e lla participan. Ta mbién quedan en globados e n ella los costos de las instalaciones y de los servicios que se deb en cub rir. Su importe oscila entre el 5 y ellO % del costo directo . Com o guía para su cálculo se da la siguiente relación:

Superintendente: Residentes: Ayudante residente: Administrativos: Secretarias: Bodegueros: Veladores: Choferes:

Administración de obra en porcentaje

$

9.2.3.

= -

%

INTERESES

Hay dos formas ele cuantifi car el cargo por el uso de elinero para la realización de una construcción: La primera mieliendo en la gráfica el e inversión/recupe ración de la ob ra específica el monto de las áreas negativas y mul tiplicando su importe por el interés vigente en los bancos; la otra es al valo r históri co ele cada emp resa.

Una manera de calcular la seglU1da [arma es hacerlo globalmente para toda la empresa, aunque posiblemente injusta para unas obras y subsidiaria para otras. Se suman todos los pagos realizados a bancos por préstamos, los réditos entregados a proveedores por créditos, e incluso algunos recargos generados por moratoria en el pago de impuestos si fueron consecuencia de un retraso en la rec uperación de inve rsiones en obras. Normalmente, la suma total de los anteriores conceptos fluctúa entre el 1 y el 3 % del costo directo de la obra, aunque excepcionalmente puede ser mayor. Total de intereses pagados el año anterior - - - - - - - - - - x 100 Facturación del año anterior

9.2.4.

Importe de la prima del seguro

- - - - - - - - - - - ' - - - x 100 = - % Costo directo de la obra

9.2.6.

=-

VIÁTICOS y TRANSPORTES

%

FIANZAS

Usualmente, el propietario de una obra por ejecutar requiere del constructor una fianza por cump limi ento y calidad de la obra, que generalmente es por el la % de su valor, y otra por la adecuada inversión del anticipo. La primera oscila entre el 0.5 y el 1 % Y la segunda entre el 1 y el 2 % del importe de la obra. Fianza de cllffiplimiento y calidad de la obra - - - - - - - - - - x 100 = - % Costo directo de la obra

Fianza de adecuada inversión del anticipo

- ------=------ x 100 = - % Costo directo de la obra

9.2.5.

anterior si afecta a un tercero o lo daña como consecuencia de descuido o de un procedimiento indebidamente planeado o realizado. Todo lo anterior se evalúa y obtiene un seguro global por lU1 monto determinado. Dependiendo del monto que cub rirá el seguro y de los conceptos que abarcará es el importe de la prima o pago que realizará la constructora, que puede variar entre el 1 y el 3 % del costo directo de la obra.

SEGUROS

Las obras de edificación, dependiendo del lugar donde se ejecuten, están en mayo r o menor grado expu estas a cont ratiempos de diversa Úldole, tales como huracanes, trombas' o sismos; incendio producido dentro de la obra o externa a ella; riesgo civil, en casos como el

Cuando la obra por realizar no se encuentra en la localidad donde la constructora tiene sus oficinas ylo recursos, se generan una serie de gastos adicionales, como son: boletos d e avión o camión , gastos de automóvil, peajes, hoteles , comidas , etc. del personal que la atenderá, mismos que se r epe rcutirán como un indirecto. Estos gastos pueden ser incrementados con el de vehiculos asignados a la obra si los mismos no fueron considerados dentro de la administración de campo. No es posible dar un importe porcentual aproximado para este caso. Importe de los gastos de transporte y viáticos

- - - - - - - - - - - x 100 =

-

%

Costo directo de la obra

9.2.7.

IMPREVISTOS

Los principales imprevistos son de dos tipos: por suspensiones y por elevación de los costos previstos. En edificación y en la mayoría de las zonas del país, afortunadamente una buena planeación reduce los riesgos de paros por lluvias o mal tiempo, que son los agravantes mayo res , siempre y cuando las actividades exte ri ores se condicionen a ejecutarlas en los lapsos de buen tiem.. po y se tomen providencias para continu ar la realización de los trabajos en e l interior elel inm ueble que se construye; otro facto r que ha

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