FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Diseño estructural de la Universidad Nacional intercultural y Minera bajo un modelo BIM distrito de Espinar-Cusco 2022.
AUTORA:
Sierra Chacon, Ketty Vania (orcid.org/0000-0003-3666-8881) ASESOR:
Mg. Diaz Huiza, Luis Humberto (orcid.org/0000-0003-1304-5008)
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
Diseño sísmico y estructural
LÍNEA DE RESPONSABILIDAD SOCIAL UNIVERSITARIA:
Desarrollo sostenible y adaptación al cambio climático
LIMA -PERÚ 2022
TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
Ingeniera Civil
ii Dedicatoria
Dedico este proyecto a mi madre y hermano Edwin por ser mi razón y motivo de lucha constante.
iii Agradecimiento
Agradezco a los asesores por su guía y ayuda durante esta investigación, a mi madre, mis hermanos y novio por su invaluable colaboración, por su paciencia y compañía.
iv Índice de contenidos
Dedicatoria ... ii
Agradecimiento ... iii
Índice de contenidos ... iv
Índice de tablas ... v
Índice de figuras ... vi
Resumen ... vii
Abstract ... viii
I. INTRODUCCIÓN ... 9
II. MARCO TEÓRICO. ... 12
III. METODOLOGÍA ... 22
3.1. Tipo y diseño de investigación ... 22
3.2. Variables y operacionalización ... 23
3.3. Población, muestra y muestreo ... 25
3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos ... 26
3.5. Procedimientos ... 27
3.6. Método de análisis de datos ... 28
3.7. Aspectos éticos ... 28
IV. RESULTADOS ... 29
V. DISCUSIÓN ... 71
VI. CONCLUSIONES ... 73
VII. RECOMENDACIONES ... 75
REFERENCIAS ... 76
ANEXOS ... 79
v Índice de tablas
Tabla 1:Tipos de sistema estructural ... 17
Tabla 2: Desplazamiento lateral de entrepiso ... 18
Tabla 3: Matriz operacional ... 25
Tabla 4:Validez de contenido ... 27
Tabla 5:Validez de contenido del instrumento de las variables ... 27
Tabla 6: Datos obtenidos en el desarrollo del Estudio de Mecánica de Suelos 30 Tabla 7:Tabla de desarrollo granulométrico ... 30
Tabla 8:Contenido de humedad ... 31
Tabla 9:Datos obtenidos en el desarrollo del Estudio de Mecánica de Suelos 33 Tabla 10:Coordinación de la información usada en la realización de la tesis .. 38
Tabla 11: Compatibilización de especialidades. ... 38
Tabla 12: Compatibilización de observaciones. ... 38
Tabla 13: Análisis de consultas ... 39
Tabla 14: Espesores de losas ... 42
Tabla 15: Predimensionamiento de la losa ... 43
Tabla 16 : Calculo de cargas para vigas ... 44
Tabla 17: Predimensionamiento de vigas secundarios (ver planos) ... 45
Tabla 18: Predimensionamiento de las vigas principales ... 45
Tabla 19: Parámetros según la norma E0.30 ... 48
Tabla 20:Datos obtenidos para obtener la cortante estática ... 48
Tabla 21: Parámetros sísmicos ... 49
Tabla 22: Modo de vibración bloque A ... 49
Tabla 23: Modo de vibración bloque B ... 50
Tabla 24:Espectro dinámico ... 51
Tabla 25:Derivas en “X” BLOQUE A ... 54
Tabla 26: Derivas en “X” BLOQUE B ... 54
Tabla 27:Derivas en “Y” BLOQUE A ... 55
Tabla 28:Derivas en “Y” BLOQUE B ... 55
Tabla 29: Análisis dinámico espectral en la dirección X bloque A. ... 56
Tabla 30: Análisis dinámico espectral en la dirección Y bloque A. ... 56
Tabla 31: Análisis dinámico espectral en la dirección X bloque B. ... 56
Tabla 32: Análisis dinámico espectral en la dirección Y bloque B. ... 56
Tabla 33:Acero mínimo obtenido de robot ... 59
Tabla 34: Acero mínimo obtenido de robot ... 60
Tabla 35:Acero mínimo obtenido de robot ... 61
vi Índice de figuras
Figura 1: Madurez BIM (Succar, 2010) ... 21
Figura 2: Ubicación de calicatas. Fuente: propia. ... 29
Figura 3: Mapa de Ubicación de la zona de estudio. Fuente: propia ... 32
Figura 4: Mapa de Ubicación de la zona de estudio Fuente: propia ... 32
Figura 5 : Plano de primera planta de arquitectura. Fuente: propia ... 34
Figura 6 : Plano de segunda de arquitectura. Fuente:propia ... 35
Figura 7 : Plano de tercera planta arquitectura. Fuente:propia ... 36
Figura 8 : Plano de elevaciones y cortes arquitectura. Fuente:propia ... 37
Figura 9:Interoperabilidad de softwares entre archicad-robot y Revit ... 40
Figura 10: Modelado en ROBOT (BLOQUE A). Fuente:propia. ... 40
Figura 11: Modelado en ROBOT (BLOQUE B). Fuente:propia. ... 41
Figura 12: Detalle de losa extraído de planos. Fuente propia ... 43
Figura 13: Detalle de losa extraído de Robot. Fuente propia. ... 44
Figura 14 :Espectro de pseudo aceleración X-X. Fuente: propia. ... 53
Figura 15 :Casos de cargas obtenidos en ROBOT .Fuente:propia ... 55
Figura 16 :3D modelado en ROBOT bloque A. Fuente: propia. ... 57
Figura 17 :3D modelado en ROBOT bloque B. Fuente: propia. ... 57
Figura 18 :Casos de cargas obtenidos en ROBOT. Fuente: propia. ... 58
Figura 19 :Diagrama del momento cortante y flector en c-1. Fuente: propia. .. 58
Figura 20 :Disposición de la armadura en c-1. Fuente: propia. ... 59
Figura 21 :Casos de cargas obtenidos en ROBOT. Fuente: propia. ... 59
Figura 22 :Diagrama del momento cortante y flector. Fuente: propia. ... 60
Figura 23 :Disposición de la armadura en la c-2. Fuente: propia. ... 60
Figura 24 :Casos de cargas obtenidos en ROBOT. Fuente: propia. ... 61
Figura 25 :Diagrama del momento cortante y flector. Elaboración propia. ... 61
Figura 26 :Disposición de la armadura en c-3. Fuente: propia. ... 62
Figura 27 :Diagrama de cuantía mínima viga. Fuente: propia. ... 62
Figura 28 :Momento en estado último y de servicio. Fuente: propia. ... 62
Figura 29 :Disposición de la armadura en viga la 25x50 Fuente: propia. ... 63
Figura 30 :Diagrama de cuantía mínima viga 25x60. Fuente: propia. ... 63
Figura 31 :Momento en estado último y de servicio. Fuente: propia. ... 63
Figura 32 :Disposición de la armadura en la viga 25x60. Elaboración propia. 64 Figura 33 :Diagrama de cuantía mínima viga 25x40. Fuente: propia. ... 64
Figura 34 :Momento en estado último y de servicio.Fuente: propia. ... 64
Figura 35 :Disposición de la armadura en la viga 25x60 Fuente: propia. ... 65
Figura 36 : Planos estructurales Fuente: propia. ... 66
Figura 37 : Planos losas aligerada del 1er al 3er Nivel Fuente: propia. ... 67
Figura 38 : Planos pórticos del 1er al 3er Nivel Fuente: propia. ... 68
Figura 39 : Planos pórticos del 1er al 3er Nivel. Fuente: propia. ... 69
Figura 40 : Planos pórticos del 1er al 3er Nivel Fuente: propia. ... 70
Figura 41 : Planos porticos del 1er al 3er Nivel (Elaboración propia) ... 83
Figura 42 : Planos estructurales porticos del 1er al 3er Nivel (Elaboración propia) ... 84
vii RESUMEN
En la presente tesis se elabora un análisis estructural de la edificación de 3 niveles correspondiente de los bloques de aulas de la Universidad Intercultural y minera de la ciudad de Espinar, provincia de Cusco bajo la metodología BIM. El estudio de suelos, tuvo como resultado que es GM,ML Y SM correspondiente grava limosa con arena con una capacidad portante de 1.46 kg/cm2.
Al realizar el análisis se determinó separar el bloque general de se partiera en dos bloques por separado ya que no debe tener irregularidad. La losa fue considerada losa nervada de 30cm.
El modelado de la edificación de ambos sub bloques se realizado con Robot en el análisis estructural y con Revit los planos estructurales. Se insertaron las cargas muertas, vivas y cargas sísmicas para realizar el análisis estático como dinámico. Para insertar el pseudo espectro se realizó el método de análisis de superposición modal, en base al espectro definido por la norma E030.El cálculo de acero se realizó en el mismo programa con la normativa ACI 318-2011 conjuntamente con la norma peruana E060, se realizaron las combinaciones que manda la norma, luego se procedió a calcular cada elemento estructural.
Se hizo la integración con el programa Revit de acuerdo al calculo que se realizó, se hizo los planos y la información arquitectónica, en paralelo se hizo reporte de incompatibilidades en el transcurso de todo el proyecto para encontrar en número de interferencias.
Palabras clave: Metodología, análisis estructural, BIM, estudio de suelos, capacidad portante,ACI.
viii ABSTRACT
In this thesis, a structural analysis of the building of 3 corresponding levels of the classroom blocks of the Intercultural and Mining University of the city of Espinar, province of Cusco is elaborated under the BIM methodology. The soil study resulted in GM, ML and SM corresponding to silty gravel with sand with a bearing capacity of 1.46 kg/cm2.
When performing the analysis, it will be lost to separate the general block if it were to be divided into two separate blocks since it should not have irregularity.
The slab was considered a 30cm ribbed slab.
The modeling of the building of both sub-blocks was carried out with Robot in the structural analysis and with Revit the structural plans. Insert into dead loads, live loads and seismic loads to perform static and dynamic analysis. To insert the pseudo spectrum, the modal superposition analysis method was performed, based on the spectrum defined by the E030 standard. The steel calculation was carried out in the same program with the ACI 318-2011 standard together with the Peruvian standard E060, the combinations required by the standard were made, then each structural element was calculated.
The integration with the Revit program was made according to the calculation that was made, the plans and the architectural information were made, in parallel, a report of incompatibilities was made throughout the entire project to find the number of interferences.
Keywords: Methodology, structural analysis, BIM, soil study, bearing capacity, ACI.
9 I. INTRODUCCIÓN
Actualmente, en el campo de la construcción civil, la implementación de proyectos está bajo una presión creciente debido a la competencia del mercado.
Cada avance tecnológico en el campo de la ingeniería civil se esfuerza cada vez más por lograr una mayor eficiencia en el análisis y diseño y ejecución de detalles estructurales, lo que puede acortar el tiempo de ejecución de los proyectos y mejorar las capacidades y la calidad del diseño.
BIM nació en los Estados Unidos como una poderosa herramienta que puede cambiar la forma en que la industria opera, la construcción, el diseño y el mantenimiento de las instalaciones, al tiempo que adopta nuevos estándares para garantizar que los proyectos operen correctamente durante todo su ciclo de vida, mejorando así el rendimiento de la instalación en términos de costos. y tiempo. (National Institute of Building, 2015)
En la práctica peruana, en el contexto de la ingeniería civil, se implementó “BIM”
en el año 2005, luego se estableció un comité “BIM” en Perú en el año 2012 para lograr la transparencia en función de los intereses del país en cada etapa del proyecto. Además de combinar múltiples funciones, las copias oficiales de los documentos del proyecto, la compatibilidad del progreso, la compilación, la compatibilidad y el control de las variaciones del proyecto sin problemas.
(Almeida, 2019)
De esta manera, para garantizar la adecuada realización de las inversiones en infraestructuras y edificaciones en el transcurso del ciclo de inversión, el 28 de julio de 2019 se implementó una ley que hace referencia a la aplicación de este método “BIM” el cual nació para optimizar el rendimiento de las inversiones cuya finalidad es brindar mejores servicios y más eficientes en la formulación de la construcción. (Ministerio de economia de finanzas, 2019)
Existen varias alternativas para ahorrar dinero y tiempo en todos los proyectos y aumentar la propiedad de los mismos; de esta manera, estudiar más software de diseño estructural nos dará diferentes opciones para optimizar el dinero y el tiempo en nuestros proyectos, de esta manera mejoraremos la calidad del trabajo. Una alternativa a la optimización de recursos como el diseño estructural detallado es combinar ROBOT con REVIT.
10 Los avances tecnológicos en ingeniería civil están trayendo herramientas cada vez más modernas, a lo largo de las décadas, con las que se puede aumentar la productividad. Comienza la duda de saber si se obtendrá un diseño adecuado con esta reciente alternativa de software como el ROBOT STRUCTURAL.
Con el fin de investigar si aún existe un umbral mínimo de diseño, por lo que se utilizarán las normas y métodos para el análisis estructural y diseño de hormigón armado establecidos en la NTE 0.20, NTE 0.30, NTE 0.50 y NTE 0.60; cómo determinar si un trabajo es adecuado para su ocupación en base a los requisitos establecidos.
Problema general
En la actualidad existen métodos tradicionales de realizar el diseño estructural de una edificación, estas actividades por lo general implican el uso herramientas poco sofisticadas tales como AutoCAD, ETABS, SAFE. Que en su conjunto hacen que el diseño estructural sea lento y costoso. Por ello nace la interrogante:
¿De qué manera los resultados del diseño estructural pueden hacerse mejor y eficiente con la implementación del BIM en el diseño estructural como parte de su proceso?
Problemas específicos
- ¿En el diseño de la estructura bajo el modelo BIM permite la interoperabilidad entre otras plataformas?
- ¿En el diseño de la estructura bajo el modelo BIM permite la compatibilidad entre otras especialidades?
- ¿Se conoce la ventajas y desventajas de la implementación de un modelo BIM en el diseño estructural?
Hipótesis General
Los resultados del diseño estructural pueden hacerse mejor y eficiente con la implementación del BIM en el diseño estructural.
Hipótesis específicas:
• Permite la interoperabilidad entre otros softwares satisfactoriamente.
11
• La metodología de diseño estructural permitirá la realización de un diseño coordinado con las otras especialidades.
• Se obtendrá en el diseño estructural resultados cualitativos y cuantitativos negativos como positivos de la implementación de un modelo BIM.
La investigación se justifica metodológicamente gracias a la colaboración entre 2 programas como son Revit y Robot de la misma empresa (Autodesk), que permite una conectividad muy eficiente y utiliza el estándar; así también, el uso de la norma peruana.
Se demuestra prácticamente debido a que el análisis estructural utiliza una metodología actual para nuestro país, en el proceso de estudio por “ROBOT” y por ello sienta una base científica que pueda ser usada.
Y teóricamente, con el grado de uso de “BIM” en el diseño de proyectos, si descubrimos alguna complejidad en el proceso de implementación, podemos encontrar opciones de solución para optimizar tiempos, costos futuros y de ingeniería.
El objetivo principal es determinar los resultados del diseño estructural con la implementación del BIM en el diseño estructural como parte de su proceso de la universidad nacional intercultural y minera.
- OE1: Determinar el diseño de la estructura bajo el modelo BIM interpolando otro software.
- OE2: Obtener el diseño estructural coordinando con otra especialidad.
- OE3: Determinar los resultados cualitativos y cuantitativos negativos como positivos de la implementación de un modelo BIM en el diseño de una estructura.
12 II. MARCO TEÓRICO.
ANTECEDENTES Internacionales
En los trabajos previos, en la tesis de Echevarria y Suntaxi (2016):
“Análisis y diseño estructural de los edificios Loaiza Unach y Plus I, en los programas ETABS, Staad Pro y Robot considerando para el diseño la NEC 2015”, en la cuidad de Quito-Ecuador, fijo como objetivo comparar de métodos y resultados de los programas de análisis sísmico ETABS, STAAD.Pro y Robot mediante el modelado de edificios LOAIZA, UNACH y PLUS I. Los resultados, se encontró que el rango de error entre ETABS y Robot es de 5.97% en el parámetro de masa total de la estructura para las cargas base cortante y de reacción, sin cambio alguno en la diferencia entre Staad Pro y Robot en términos de ETABS 12. 38%. En conclusión, arribó que los procedimientos para descubrir diferentes procedimientos requieren más investigación y análisis avanzado, recomienda compararlo con los métodos manuales para ver si los resultados se acercan más a los métodos manuales.
Luego, Trejo (2018) ,en su tesis: “Estudio de impacto del uso de la metodología BIM en la planificación y control de proyectos de ingeniería y construcción “en Santiago de Chile, fijo como objetivo fue analizar posibles cambios en los procesos de planificación y control en términos de alcance, cronograma, costo y calidad de los proyectos de ingeniería y construcción utilizando la metodología BIM; identificar el impacto de BIM en estos procesos comunes, sus fortalezas, debilidades y recomendaciones. Finalmente, como conclusiones descubrió que la diferencia entre el comportamiento estructural clásico y el comportamiento innovador como características de este enfoque proporciona una herramienta común para mejorar la gestión de proyectos.
Otra investigación realizada por Pérez (2019),trabajo final de master titulada “Posibilidades de la metodología BIM en la ingeniería civil”, en el que tuvo como objetivo investigar y asesorar sobre cómo aplicar métodos BIM y evaluar las habilidades de los ingenieros modernos, métodos adecuados para comparar tipos de interpretación. En la que finalmente llega a concluirse, que el enfoque principal de la aplicación de este método es la construcción estructural,
13 sin embargo, existe una tendencia a implementar este enfoque en el desarrollo de proyectos de ingeniería civil más típicos, como la infraestructura.
Otra investigación realizada por Chacón y Cuervo (2017) ,en la tesis de grado titulada “Implementación de la metodología BIM para elaborar proyectos mediante el software Revit”, en el que tuvo como objetivo implementar la metodología para elaborar proyectos mediante REVIT, también evaluar el estado de arte, así como identificar los medios disponibles para la obtención del software REVIT y crear una guía para implementar el modelo BIM. Los resultados que obtuvieron los datos en 2 etapas primero elaborar el material audiovisual, impreso y electrónico mediante la observación directa, luego evaluar el conocimiento de la tecnología BIM, luego buscar los medios disponibles para el estudio básico para elaborar con REVIT, finalmente se creó una guía con los pasos fundamentales para realizar el modelo BIM. En la que finalmente llega a concluirse, se comprobó que esta metodología estaba presente en muchos Países, de los cuales 17 han gestionado la normalización a través de la UIT. La implementación de esta metodología es obligatoria. Para algunos proyectos públicos, por eso es cada vez más necesario.
Por último, en Garnica (2017)en su tesis: “Diseño de metodología integral orientada a la gestión de proyectos de construcción civil empleando la herramienta Building Information Modeling (BIM)”, fijo como objetivo integrar el modelo BIM a la propuesta de gestión de construcción eficiente (GCE); las conclusiones obtenidas fueron determinar que un producto modelo con la información central 3D tiene la ventaja de ahorrar tiempo, costes, comunicaciones y recursos humanos del proyecto. Maximice la eficiencia con el mínimo error humano con el uso adecuado de herramientas BIM y métodos GCE.
Nacionales
En los trabajos previos, Ríos y Vela (2021) en la tesis de grado titulado:
“Diseño estructural Sismorresistente de una vivienda multifamiliar de 7 niveles bajo un modelo BIM en el distrito de Trujillo”, como objetivo utilizo el modelo BIM para el diseño estructural de casa multifamiliar de 7 plantas en la cuidad de Trujillo; así mismo, en los objetivos específicos fue gestionar la información
14 topográfica, diseñar el plano de arquitectura, desarrollar pre-dimensionamiento y analizar sísmico con el software Autodesk Robot, los resultados que obtuvo según su objetivo, preparo planos de construcción con el software Revit, demostró que Revit es muy eficaz para modelar y documentar la experiencia en construcción, así como para definir el esfuerzo de construcción y convertir la posición, lograr un desplazamiento de 0,07 según la fatiga de corte X e Y Mayor que el 90% de la fuerza cortante estática. Finalmente, fijo como conclusiones, los resultados del análisis sísmico estático y dinámico utiliza el modelado estructural robótico - BIM 3D para cumplir con los requisitos de control de fatiga y desplazamiento. Se investigó la mecánica del suelo y determinó suelo arenoso de mala calidad (SP). Las dimensiones de la estructura que obtuvo al momento de obtener los resultados son 0,25 m de espesor y 0,15 m de espesor de placa, 0,20 m de espesor de placa ligera, sección transversal de columna 0,40 x 0,25 m, 0, 0, 25 x 0,25 m y 0,80 x 0,25, 0,25 estructuras x 0.40 y 0.25x0.30, las vigas son guiadas en el sistema de muros.
También se tiene a Campana (2021) año en la tesis de grado titulado:
“Análisis estructural comparativo de una vivienda multifamiliar con el sistema aporticado entre los programas ETABS y Robot, Anta - Cusco - 2021”, fijo como objetivo, identificar las diferencias en el comportamiento estructural de edificios con ETABS y robótica para viviendas multifamiliares con un sistema de construcción de marcos cerca de Anta en Cusco. Y se obtuvo los resultados; la base de este estudio es: En ETABS, en la dirección "X", el intervalo es de 0,389 segundos. 0,412 segundos en la dirección "Y"; para el programa de robot en la dirección "X", el intervalo es de 0,27 segundos. En el programa aparece 0,23 segundos en el sentido "Y" con una variación del 30,59% en el sentido X y del 44,17% en el sentido Y, el mayor intervalo de tiempo obtenido en ETABS en valor absoluto obtenido. En el caso del análisis estático lineal en ETABS se encontraron valores superiores en comparación con los robots X e Y, variando X de 1,56% a 11,94% y de 33,25% a 49,01%. Finalmente, fija como conclusiones mostro que la deformación de la capa intermedia obtenida en ETABS en la dirección Y es mayor que en el Robot y, por el contrario, los valores obtenidos en la dirección X son mayores que en el Robot. La diferencia máxima que obtuvo entre los dos programas es menor al 50%, y además de verificar la distorsión
15 entre capas exigida por la Norma Técnica Peruana, se verificó que ambos valores se encuentran dentro de los límites permisibles.
En el trabajo de Chipana y Huillca (2019) en su tesis: “Análisis y diseño del edificio Montoya Salazar de concreto armado de 1 semisótano + 6 pisos en Arequipa interactuando los programas Revit y Robot Analysis”, fijo como objetivo analizar y diseñar el edificio MONTOYA SALAZAR y como interactúa con los programas REVIT y ROBOT ANALYSIS, y promueve el uso de nuevas alternativas computacionales, entiende las ventajas y desventajas del uso del programa, aplicación de métodos de investigación aplicada; las conclusiones obtenidas fue el software de robot estructural nos permite ensamblar automáticamente elementos estructurales como vigas, columnas y losas. Y podemos comprobar que este refuerzo es el correcto, para ellos necesitamos verificar la información que nos da el programa, en las vigas de diseño, ya que en este campo podemos pasar en tiempo real o cortar para diseñar. El montaje automatizado de vigas en el robot permite optimizar el tiempo de corte del acero.
Luego en el trabajo de Domínguez y Guerrero (2018) en su tesis: “Diseño estructural sismorresistente de un edificio de siete niveles bajo la metodología BIM en la provincia de Pomabamba, Ancash, 2018”, fijo como objetivo realizar el diseño estructural del edificio de siete niveles bajo la metodología BIM y como interactúa con los programas REVIT y ROBOT , también realizar el análisis estático y dinámico como hacer el cálculo de los elementos estructurales; las conclusiones obtenidas fue que integro los elementos estructurales como los muros estructurales en donde la edificación requería, la estructura conto con la irregularidad en planta y aumento el cortante basal, realizo los cálculos de los aceros y como los planos estructurales con Robot y Revit 2018.
Por último, en Condori (2020) en su tesis: “Análisis y diseño estructural de una edificación de 5 pisos de concreto armado mediante la aplicación de la metodología BIM en el distrito de Tacna”, fijo como objetivo determinar el análisis estructural del edificio de 5 pisos mediante la aplicación de BIM así como el análisis estático y dinámico como el diseño de los elementos estructurales ; las conclusiones obtenidas fueron vincular los modelos entre especialidades y consiguió detectar las interferencias de la estructuración. Así como, controlar la
16 correcta información entre software, realizo el diseño estructural usando Mathcad y ETABS, el diseño de los elementos cumplió con la norma E060 respecto a la ductilidad con respecto a la losa se diseñaron por gravedad y las zapatas fueron aisladas, así como también combinadas.
BASES TEÓRICAS
VARIABLE INDEPENDIENTE:
Diseño estructural.Según Chuman y Valladares (2017, pág. 32), resulta muy divulgados en el territorio los procedimientos de estudio y diseño para construcciones como concreto y albañilería estructural, a partir de la los materiales, organización, equipo y herramientas, hasta la obra.
El Diseño estructural está formado por las siguientes dimensiones cuanto a las teorías relacionadas al tema se revisaron conceptos correspondientes a las variables y sus respectivas dimensiones.
D 1: Estructuración y Predimensionamiento.
D 2: Comportamiento estructural en el programa ROBOT.
• Norma Técnica Peruana E-030 a) Análisis Estático
El análisis estático o estático equivalente es un procedimiento aproximado para la determinación de las fuerzas laterales que actúan sobre los centros de gravedad de los pisos de edificaciones con estructuras regulares e irregulares.
(Ministerio de vivienda, 2016)
La fuerza sísmica debida al esfuerzo cortante de la cimentación o fundación depende de las condiciones del sitio de ensayo y de las características de diseño, tales como:
𝑉𝑉 = 𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍 𝑅𝑅 𝑃𝑃 (1.1) Dónde:
𝑍𝑍= Factor de zona.
𝑈𝑈= Factor de Uso.
17 𝐶𝐶= Factor de Amplificación sísmica.
𝑆𝑆= Factor de suelo.
𝑅𝑅= Coeficiente de reducción sísmico.
𝑃𝑃= Peso sísmico del edifico (𝑇𝑇𝑇𝑇).
Para predecir el periodo base se aproxima la ecuación 1.3, mientras que para comprobar si el periodo requerido es adecuado a la actividad de la estructura se utiliza la ecuación 1.4 para la estimación.
𝑇𝑇 =hnCT (1.2) Dónde:
ℎ𝑇𝑇= Altura total del edificio (𝑚𝑚)
𝐶𝐶𝑇𝑇= Coeficiente del periodo fundamenta de vibración.
Tabla 1:
Tipos de sistema estructural
TIPO DE SISTEMA ESTRUCTURAL CT Pórticos de concreto armado sin muros de corte, pórticos
duales de acero con uniones a momentos, sin arriostre. 35 Pórticos de concreto armado con muros en las cajas de
ascensor y escaleras. 45
Edificaciones de albañilería armada, de concreto armado y
muros de ductilidad limitada. 60
Fuente: Reproducido por Norma E-030 (2016) . Análisis dinámico modal espectral
Según el CSI Analysis Reference Manual (2016), declara que el estudio modal espectral es el tipo de estudio estadístico que determina la respuesta potencial de un componente frente a cargas sísmicas (p. 384).
Según el Código Nacional de Edificaciones (2016, pág. 540) los tres primeros modos de vibración serán superiores al 90% de la masa total en estructuras irregulares y al 80% en estructuras regulares, el método se basa en la dinámica determinada por la vibración.
18 El espectro de diseño inelástico que se debe usar para determinar las aceleraciones en función al periodo, está definido por la siguiente ecuación:
Sa = 𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍𝑍 𝑅𝑅 𝑔𝑔 (1.3) Dónde:
𝑆𝑆𝑆𝑆= Aceleración espectral (m/s2), 𝑔𝑔= Gravedad (m/s2)
La combinación de cada modo de vibración nos ayudará a determinar las respuestas máximas a los momentos de corte, desplazamiento e inversión tanto en la base como en el entrepiso; aparece de la siguiente manera:
r= 0.25 ∑ |𝑟𝑟𝑟𝑟| + 0.75𝑚𝑚𝑖𝑖=1 �∑𝑚𝑚𝑖𝑖=1𝑟𝑟𝑟𝑟2 (1.4)
Fuerza Cortante Mínima: De acuerdo con la E-030, la resistencia al corte para el análisis estático y dinámico debe estar de acuerdo con la ecuación 1.8, de lo contrario, la fuerza será recalibrada para cumplir con este requisito.
𝑉𝑉𝑉𝑉𝑟𝑟𝑇𝑇𝑆𝑆𝑚𝑚𝑟𝑟𝑎𝑎𝑎𝑎 ≥ �80%Vestatico edificos regulares
90% Vestatico edificos irregulares� (1.5) Desplazamientos Laterales y derivas
Los desplazamientos de un edificio sometido a determinadas fuerzas y cargas horizontales, estos desplazamientos se vuelven elásticos. La norma E-030 define las siguientes condiciones:
𝑉𝑉𝑉𝑉𝑇𝑇𝑉𝑉𝑉𝑉𝑆𝑆𝑉𝑉𝑉𝑉𝑟𝑟𝑎𝑎𝑎𝑎 ≥ � 75%Delastico edificos regulares
100% Delastico edificos irregulares� (1.6)
Si bien el deslizamiento o deformación entre pisos es un desplazamiento relativo según el Código Nacional de la Construcción (2016, pág. 418), el desplazamiento se determina según la tabla 2 y se calcula según la siguiente fórmula:
Tabla 2:
Desplazamiento lateral de entrepiso
MATERIAL ∆𝒊𝒊/𝒉𝒉𝒉𝒉i Concreto Armado
Acero 0.007
0.010 Albañilería
Madera
Muro de maleabilidad limitada
0.005 0.010 0.005
19 Fuente: Reproducido por Norma E-030 (2016) .
𝛾𝛾𝑟𝑟 = Δi − Δi−1 h (1.7)
Dónde:
∆𝑟𝑟 = Desplazamiento por piso. (𝑚𝑚); h = Altura de entrepiso (m) VARIABLE DEPENDIENTE: MODELO BIM
Según Building Information Modeling (BIM) (2015) ,el concepto que tiene como objetivo unificar la información de diseño en una base de datos totalmente integrada a la que pueden acceder todos los miembros del equipo de diseño, la construcción, el propietario final y el operador durante todo el ciclo de vida.
El modelo BIM está formado por las siguientes dimensiones cuanto a las teorías relacionadas al tema se revisaron conceptos correspondientes a las variables y sus respectivas dimensiones.
D1: Planos estructurales utilizando Revit.
D 2: Flujo de Trabajo BIM.
Metodología BIM aplicado al diseño de estructuras
Este enfoque de modelado incluye herramientas, procesos y técnicas para ejecutar proyectos de construcción integrados desde el concepto hasta el final de su vida útil para coordinar dominios de lips, cuidar, ir a diseñar, construir y operar proyectos. Esta organización se da a través de un medio tecnológico que integra una serie de software especializado que trabajan en grupo sobre la base de un solo mensaje, lo que posibilita un estrecho reciprocidad de datos en tiempo real. PAILIACHO (2014)
Existen varias formas y métodos de implementar un trabajo relacionado con el diseño estructural, pero el que mejor lo hace es la metodología BIM. Según (Brad Hardin y Dave McCool, 2015, págs. 175-176).” El ultimo uso del que hablaremos en la preconstruccion es el análisis. Este es un término muy amplio debido a la cantidad de información que se puede utilizar de un modelo. Para poner en orden en este término, la gente comenzó a agrupar el software de análisis en varias
20 dimensiones de BIM, como 3D (visual),4D (calendario), 5D(costos) y 6D (gestión de las instalaciones). Así que nos referimos a ellos como las verdaderas herramientas de análisis, son los programas que estudian la sostenibilidad y el impacto del edificio en nuestro planeta y gente.”
BIM durante la etapa de diseño
• Visualización (REVIT): los procedimientos BIM brindan la oportunidad de crear modelos con cierto nivel de realismo, con la posibilidad de exportar vistas en 2D (plantas, secciones, alzados, etc.), detalles, etc.), 3D (geometría, perspectiva, renderizado), 4D (simulación de construcción) y 5D (estimación de costos). Esto posibilita a todos los integrantes del plan diseñar un edificio más comprensible. (Neyra, 2015).
• Participación temprana de los involucrados del proyecto: Como ejemplo los contratistas tienen la capacidad de ayudar con el diseño del producto y la planificación del proceso proporcionando información específica del negocio durante la fase de diseño. (Neyra, 2015)
• Mantenimiento de la información y la integridad del diseño: Cuando cambia la propiedad de un elemento, automáticamente se actualiza en las distintas vistas en las que se halla (alto, corte, planta y 3D), como aquellas incompatibilidades que suelen mostrarse en el centro del viewport. (Neyra, 2015).
• Detección de incompatibilidades: Estos estudios reducen las inconsistencias y cambian las órdenes, aumentando la productividad y bajando los precios durante la vida útil del edificio. (Silva, 2010).
• Estimación de costos: Se ha desarrollado un prototipo BIM bien avanzado que tiene información de ingeniería y características de los recursos existentes, posiblemente ser utilizado como banco de datos para restar partes de materiales y proporcionar cálculos en el plan, así como para obtener el presupuesto. (Neyra, 2015)
• Simulación y análisis del producto: BIM proporciona la capacidad de representar modelos de bocetos frente a criterios de rendimiento de etapas
21 tempranas como: comportamiento estructural, eficiencia térmica, tecnología de iluminación, acústica, gestión de energía y propiedades. (Neyra, 2015)
• Herramientas BIM: Hay una serie de instrumentos que han acogido elementos inteligentes, aquí hay cinco de las más aprobadas internacionalmente: Revit, Archicad, Nemestschek Allplan, Autocad y Bentley Architecture (Montellano, 2013).
BIM Madurez de las Etapas
Las fases de BIM, la segunda "dimensión" es del marco del propuesto, definen un punto de arranque establecido que es la situación antes de la implementación de BIM,la 3 fase de maduración BIM fijas y un punto final variable. Posibilita desarrollos tecnológicos inesperados en el futuro. Este documento utiliza el término Pre-BIM para mostrar la condición de la empresa antes de BIM, y Integrated Project Delivery (IPD) para referirse al enfoque final o al objetivo del uso de BIM.
Figura 1: Madurez BIM (Succar, 2010)
• BIM Etapa 1: modelado basado en objetos.
• BIM Etapa 2: colaboración basada en modelos.
• BIM Etapa 3: integración basada en red.
De todas las variables que mide el marco relacionadas con las etapas BIM, es sustancial cubrir, aunque sea dos: los flujos de información BIM y las fases del periodo del plan de nuestro proyecto.
22 III. METODOLOGÍA
3.1. Tipo y diseño de investigación
Tal como indica Hernández (2014) definen que “Ser capaz de desarrollar un modelo o método que posibilite la teoría y la práctica necesarias para el desarrollo y ejecución de la investigación y designación del proyecto”. (p.128) 3.1.1. Diseño
Este trabajo de tesis se desempeña como un diseño no experimental. Hernández y otros (2014) explican que “la indagación no es de manera de experimento viene dado de manera que no son estudios donde se altere la estructura interna de las cambiantes más bien a la inversa que únicamente se observa cómo se efectúa los eventos en el lapso de los fenómenos que se muestran”. (p.152)
Entonces, como primer paso especifico se estudiará el análisis sísmico de la estructura elegida tal como se encuentra en la actualidad. Este estudio implica, como primer paso, el estudio de las características de la topografía de la zona y análisis de suelos. Sucesivamente consiste en la determinación de la arquitectura, esto se hará de modelos computacionales, generados en el software Revit y luego un análisis estructural en Robot.
Es un diseño no experimental porque la variable independiente carece de manipulación intencional.
3.1.2. Tipo de investigación
Puede decirse que este trabajo es de averiguación aplicada, por lo cual se determinara la arquitectura para luego aplicarle un estudio estático con el fin de poder establecer sus requisitos y de dicha forma poder diagnosticar una optimización a la muestra.
3.1.3. Nivel: explicativo
Según Paneque (1998) el nivel explicativo” “Ser capaz de desarrollar un modelo o método que posibilite la teoría y la práctica necesarias para el desarrollo y ejecución de la investigación y designación del proyecto”. (p.13). Quiere decir que el nivel explicativo se pretende dar explicaciones a los fenómenos que se encontraran.
23 Se establece que el presente trabajo de investigación es tipo explicativo, pues además de establecer los vínculos entre los objetivos de estudio, pretende dar explicaciones de estos fenómenos.
3.2. Variables y operacionalización VARIABLES
Variable independiente
• Diseño estructural de la Universidad Intercultural y minera.
Variable dependiente
• Modelo BIM.
OPERACIONALIZACIÓN
Ver el anexo 01 de matriz operacional.
24 3.2.1 Matriz operacional
Tabla 3:
Matriz operacional
VARIABLES DEFINICIÓN
CONCEPTUAL DEFINICIÓN OPERACIONAL DIMENSIONES INDICADORES ESCALA DE
MEDICIÓN
V1: DISEÑO ESTRUCTURAL
“El análisis estructural es la parte del proceso de diseño que incluye diseño, cálculo y verificación, es una ciencia de la ingeniería que permite establecer condiciones de
conformidad estructura”.
(Gimena,Gonzaga Y
Lazaro,2004)
"Probar la seguridad, rigidez y resistencia requeridas de cada miembro estructural sólido, debe ser completo e inmediato."(Gimena,Gonzaga y Lazaro,2004)
D1. Estructuración y predimensionamientos.
I1. Dimensionamiento de elementos estructurales (cm-
m). INTERVALO
D2. Comportamiento
estructural en el programa ROBOT.
I2. Periodos de vibración(t), cortantes basales, Rigidez, deriva, desplazamiento (mm), Espectro de respuesta sísmica(t1).
INTERVALO
V2.MODELO BIM
"Conjunto de estilos trabaja y instrumentos, anunciado en trabajar en forma colaborativa pero ambiente virtual."
(Ministerio de Economía y Finanzas, 2020)
La función principal de un diseño estructural
sismorresistente es la de generar estabilidad ante algún evento sísmico; este diseño se realiza con guía de normas peruanas.
(ministerio de vivienda construcción y
saneamiento,2016)
D1.- Planos estructurales
utilizando Revit. I1.Reportes de cálculos y
planos (global). NOMINAL
D2.- Flujo de Trabajo BIM.
I2.-Procesos de cálculos y
planos, Matriz de
colaboración en el modelado (global).
NOMINAL
Fuente: Elaboración propia
25 3.3. Población, muestra y muestreo
Población
Según Ñaupas y otros (2014) la población se entiende que “El universo de las investigaciones naturales, es el conjunto de sucesos reales, cuyos eventos serán estudiados con variadas técnicas ingenieriles” (Pag.246).
De este modo la población del actual estudio está fundada por la universidad nacional intercultural y minera de Espinar-región Cusco.
3.3.1. Muestra
Según Showkat y Parveen (2017) la técnica de muestreo no probabilístico emplea sistemas no aleatorios para sacar la muestra y en su mayoría implica juicio que, en lugar de la aleatorización, los casos se seleccionan porque son de fácil acceso.
De acuerdo con Hernández y otros (2014), “las muestras son un subconjunto poblacional de análisis, elegido teniendo en cuenta ciertas consideraciones, dependiendo del estándar de análisis realizado. Según este creador y otros especialistas en el asunto, hay en esencia 2 tipos de muestras, las probabilistas y las no probabilistas” (p.170).
La muestra que se investiga está acomodada para la universidad nacional intercultural y minera de Espinar-región Cusco la escuela de ingeniería civil el bloque 01 que son las aulas.
3.3.2. Muestreo
Los autores Otzen y Manterola (2017) explican que, las técnicas de muestreo por conveniencia, “para la obtención de la muestra dependerá solo de las características, criterios, que el investigador este estudiando; se tiene la probabilidad que sean poco confiable; porque no se amolda a una base probabilística” (p.228).
El muestreo es por conveniencia ya que es criterio del investigador para llegar a la muestra correspondiente.
26 3.4. Técnicas e instrumentos de recolección de datos
3.4.1. Técnicas: Observación directa
López (2004)““Las técnicas de recolección de información son “herramientas”,
“herramientas”, “paquetes técnicos” y procedimientos que permiten a los sujetos de investigación recolectar, buscar, recolectar o formar información, experimentos necesarios para responder a las preguntas que formularon en su
“objeto” del estudio (pág. 178).
Observación Directa: Esta técnica nos permitirá recolectar los datos que serán registrados en campo que es información relacionada con el terreno, pronosticar el volumen y luego dar el análisis sísmico aplicando amortiguadores.
3.4.2. Instrumentos
Gómez (2012) señala que “la recopilación de datos es parte de la expresión operativa del diseño del estudio, es decir, es la especificación que define los procedimientos, ubicaciones y condiciones de la recopilación de datos”. (p.57) En cuanto a la recogida de datos, se desarrollará un “modelo de recogida de datos” único en el que se desarrollarán los datos obtenidos en la medición de las características de la muestra. El instrumento que se empleara en la vigente indagación está basado en las fichas de laboratorio presentado y el software Revit.
3.4.3. Validez del instrumento
Según Bolívar (2013) estudia cómo se pueden realizar mediciones precisas y completas con un instrumento, es decir, mide realmente la característica que desea medir. Esta propiedad de medida se le llama validez.”(p.104)
27 Tabla 4:
Validez de contenido
RANGOS MAGNITUD 0.81 A 1 MUY ALTA 0.60 A 0.80 ALTA 0.41 A 0.60 MODERADA 0.21 A 0.40 BAJA
0.01 A MUY BAJA
Fuente: Reproducido por Bolívar (2013).
Tabla 5:
Validez de contenido del instrumento de las variables
N° Grado
académico
Nombres y Apellidos DNI Dictamen
1 2 3
Ing Ing Ing
Alberto Benites Quispecahuana Warnehr Warthon Gomez Mallqui Saravia Badin Heizen
263279 167411 252219
Aplicable Aplicable Aplicable
3.4.4. Confiabilidad
Rieldl (2008) especifican que “La confiabilidad del ensayo se refiere a la coherencia de los puntajes obtenidos de la persona en diferentes ocasiones o variados elementos de reactivos equivalentes” (p.108).
Se empleará el software Revit y Robot Structural el cual contiene las especificaciones y licencias requeridas, el estudio de resistencia de suelos según la normativa vigente.
3.5. Procedimientos
Según Creswell (2018),es “la proposición de presentar los datos obtenidos en relación a los programas utilizados, y los pasos abarcados en el análisis de datos”, en el proyecto lo primero que se realizara y revisara la topografía para obtener los linderos y parámetros urbanísticos del lugar, luego se realizara el diseño arquitectónico de acuerdo a los lineamientos después se hará el pre- dimensionamiento en base a la normativa, posteriormente se realizara el modelado con los programas computacionales REVIT interconectando con
28 ROBOT, se calculara el análisis estático y dinámicos, finalmente se hará los cálculos de los elementos estructurales y se documentara todo lo modelado con Revit API para tener todos los planos finales.
3.6. Método de análisis de datos
Hernández (2014) muestra que "Para encontrar la justificación, los investigadores se basan en la programación cualitativa y la estandarización en enfoques mixtos: estudios cuantitativos y mixtos".
Se realizarán tablas de recapitulación y gráficos empleando el software Robot Estructural, para comprobar y examinar las derivaciones de los procesamientos de fundamentos de análisis sísmico.
3.7. Aspectos éticos
Se ha citado toda la información obtenida de fuentes de terceros, de manera que se identifica específicamente al autor de esta información. Con esto en mente, todas las citas en este trabajo se han realizado de acuerdo con la norma ISO 690.
29 IV. RESULTADOS
A. INFORMACIÓN BÁSICA DEL PROYECTO
- Mecánica de suelos:Para obtener los datos necesarios para el diseño de cimentación del estudio de mecánica de suelos se realizaron los ensayos de granulometría, capacidad portante, porcentaje de humedad y límites de atterberg.
La calicata que usaremos será la C-03 ya que ahí se encuentra el Bloque que se está estudiando, la figura 5 muestra la ubicación de la calicata a estudiar.
Figura 2: Ubicación de calicatas. Fuente: propia.
Calicata C-03 perteneciente a la carrera de Ingeniería civil-Bloque aulas
30 Tabla 6:
Datos obtenidos en el desarrollo del Estudio de Mecánica de Suelos
DESCRIPCIÓN VALOR
Carga admisible: 1.46 kg/cm2
SUCS: ML
AASHTO: A-4(5)
Angulo de fricción: 13°
Densidad : 2.16 gr/cm3 Color: Rojizo a rosado
Fuente: Elaboración propia
En la siguiente tabla se muestran los ensayos granulométricos bajo el muestreo Limo arenoso de baja plasticidad con grava
Tabla 7:
Tabla de desarrollo granulométrico
TAMIZ AASHTO T-27 PESO % RETENIDO % DESCRIPCIÓN DE
LA MUESTRA (mm) RETENIDO RETENIDO ACUMULADO QUE PASA
12" 304.8 0
10" 254 0
8" 203.2 0 Peso inicial seco :
2489.0 gr.
6" 152.4 0 Peso fracción :
2489.0 gr.
4" 101.6 0
3" 76.2 0 Contenido de Humedad
(%) : 10.7
2 1/2" 60.35 0 100
2" 50.8 0 0 0 100 Límite Líquido (LL): NP
1 1/2" 38.1 117 4.7 4.7 95.3 Límite Plástico (LP): NP
1" 25.4 201 8.1 12.8 87.2 Indice Plástico (IP): NP
3/4" 19 20 0.8 13.6 86.4 Clasificación (SUCS) : ML
1/2" 12.5 134 5.4 19 81 Clasificación (AASHTO)
: A-4 (5)
3/8" 9.5 42 1.7 20.7 79.3 Índice de Consistencia : NP
1/4" 6.35 85
Nº 4 4.75 26 1 21.7 78.3 Descripción ( AASHTO): REG-MALO
Nº 8 2.36 66 2.7 24.3 75.7 Descripción ( SUCS): Limo
arenoso
31
Nº 10 2 23 0.9 25.3 74.7 de baja
plasticidad con grava
Nº 16 1.19 41 1.6 26.9 73.1 Materia Orgánica : 0.41
Nº 20 0.84 25 1 27.9 72.1 Turba : --
Nº 30 0.6 50 2 29.9 70.1 CU : 0.103 CC : 0.405
Nº 40 0.425 68 2.7 32.7 67.3 OBSERVACIONES :
Nº 60 0.25 100 4 36.7 63.3 Grava %>2" : 0.0
Nº 80 0.177 102 4.1 40.8 59.2 Grava 2" - Nº 4 : 21.7
100 Nº 0.15 25 1 41.8 58.2 Arena Nº4 - Nº 200 : 22.4
200 Nº 0.075 57 2.3 44.1 55.9 Finos < Nº 200 : 55.9
< Nº
200 FONDO 3 0.1 44.2 55.8
Fuente: Elaboración propia
El contenido de humedad resultados obtenidos de los estudios del suelo con el objetivo de obtener el tipo de suelo para la cimentación de la edificación.
Tabla 8:
Contenido de humedad
Nº DE ENSAYOS
Nº Tara 1 2 3
Peso Tara +
Suelo Humedo (gr.) 146.2 115.8 134.6
Peso Tara +
Suelo Seco (gr.) 131.6 105.3 122.2
Peso Tara (gr.)
Peso Agua (gr.) 14.6 10.5 12.4
Peso Suelo
Seco (gr.) 131.6 105.3 122.2
Contenido de
Humedad (gr.) 11.1 10 10.1
Promedio (%) 10.4
Fuente: Elaboración propia
B. ANÁLISIS DEL ENTORNO FÍSICO
Para obtener los parámetros necesarios para el diseño arquitectónico ha sido necesario realizar el análisis de mecánica de suelos y de catastro del terreno del proyecto a edificar.
32 Figura 3: Mapa de Ubicación de la zona de estudio. Fuente: propia
- Topografía del terreno: El sector de ubicación de las estructuras proyectadas se encuentra en una zona de topografía llana con pendiente 0°-3°; tal como se observa en las siguientes fotografías adjuntas.
Figura 4: Mapa de Ubicación de la zona de estudio Fuente: propia
- Condiciones de frontera: Tiene como objetivo la comprobación de las características del suelo, supuestamente iguales en el lugar a construir y serán de aplicación cuando se cumplan simultáneamente las siguientes condiciones:
33 Tabla 9:
Datos obtenidos en el desarrollo del Estudio de Mecánica de Suelos
CONDICIONES DE LA FRONTERA
Existen en los terrenos colindantes grandes irregularidades como afloramientos rocosos,
fallas, ruinas arqueológicas, estratos erráticos, cavidades. NO
· Existen edificaciones situadas a menos de 100 metros del terreno a edificar que
presentan anomalías como grietas o desplomes originados por el terreno de cimentación. NO
· El tipo de edificación (Tabla 1) a cimentar es de la misma o de menor exigencia que las
edificaciones situadas a menos de 100 metros. SI
El número de plantas del edificio a cimentar, la modulación media entre apoyos y las cargas en estos son iguales o inferiores que las correspondientes a las edificaciones situadas a menos de 100 metros
SI
La cimentación prevista para la construcción en estudio no profundiza respecto a las
contiguas más de 1,5 metros. SI
Las cimentaciones de los edificios situados a menos de 100 metros y la prevista para la
construcción a cimentar son de tipo superficial. SI
Fuente: Elaboración propia C. ELABORACIÓN DE LA DOCUMENTACIÓN
Para desarrollar el plano de arquitectura se tomaron en cuenta diferentes
parámetros en base a las normas arquitectónicas y se diseñó en 2D para poder levantar las estructuras en 3D.
34 Figura 5 : Plano de primera planta de arquitectura. Fuente: propia
BLOQUE 1 AULAS:
bloque a analizar
35 Figura 6 : Plano de segunda de arquitectura. Fuente:propia
BLOQUE 1 AULAS:
bloque a analizar
36 Figura 7 : Plano de tercera planta arquitectura. Fuente:propia
BLOQUE 1 AULAS:
bloque a analizar
37 Figura 8 : Plano de elevaciones y cortes arquitectura. Fuente:propia
38 D. VISUALIZACIÓN 3D/Coordinación de la información
Para la realización de la coordinación y modelado se tomó en cuenta la compatibilidad del software que se utilizó.
Tabla 10:
Coordinación de la información usada en la realización de la tesis
ELABORACIÓN DE MODELOS 3D
COORDINACIÓN CON OTRAS
ESPECIALIDADES
SOFTWARE ROBOT/REVIT NAVISWORD/EXCEL
Fuente: Elaboración propias
Para la realización de la tesis se tomó en cuenta el reporte de consultas que en resumen son las compatibilizaciones de las áreas en el estudio se tomó solo 2 especialidades arquitectura y estructura.
Tabla 11:
Compatibilización de especialidades.
Fuente: Elaboración propia Tabla 12:
Compatibilización de observaciones.
ID SESION PISO AMBIENTE EJES PLANOS DE REFERENCIA DESCRIPCIÓN EST ARQ II.EE II.SS I.M GAS CO
M ACI
1 1 Cimentación Cimientos TODO CIMENTACION 20/06/22 Según el estudio de suelos se tendra en consideracion falsa zapata
X x
2 1 Columna BLOQUE A Eje a-a, entre el
eje 6'-7 COLUMNAS 20/06/2022 En el plano de Estructuras se coloco una columna circular en el eje a-a, entre el eje 6'-7 X x
3 1 vigas EJE 1,6,6' Y 9 EJE 1,6,6' Y 10 CIMENTACION 21/06/22
En el plano de Estructuras
"Cimentación" la VAIS 07 - (0.5x1.50) el acero de refuerzo no continua hasta el pedestal.
X
4 1 Arquitectura administracion
aula 103 1' / E-H ARQUITECTURA 27/06/2022 Existe areas que necesitan corregirse por la separacion del
bloque aulas x
5 1 Estructura Bloque 1 aulas 2 /A-B ESTRUCTURA 01/06/18 Falta detalle Estructural X
39 Fuente: Elaboración propia
Se tomo seguimientos del reporte y se realizó el porcentaje de consultas que se tuvo en la realización del proyecto y se categorizo cada consulta.
Tabla 13:
Análisis de consultas
CATEGORIA DE
CONSULTA CANTIDAD PORCENTAJE POR
CATEGORIA
Interferencia 1 11%
Incomp. Información 6 67%
Propuesta de mejora 2 22%
Error de modelado 0 0%
TOTAL DE
CONSULTAS : 9 100%
Fuente: Elaboración propia
Como se ve en la tabla 5 hubo solo una interferencia, el mayor porcentaje de consultas fue en la incompatibilidad de información ya que hubo bastantes cambios desde el comienzo del análisis de información.
FOTO P FOTO S STATUS RESPUESTA A LA CONSULTA RESPONSABLE CONSULTAFUENTE DE GRAVEDAD DE LA
CONSULTA AGENDA #RDI
DESESTIMADA No es indispensable, es parte
del proceso constructivo. Arquitecto Propuesta de
mejora Leve √ 9
RESUELTA Se adjunta plano "PRIMER
NIVEL EN ARQUITECTURA" Arquitecto Interferencia Grave √ 10
RESUELTA Se adjunta plano
"ESTRUCTURAS-PORTICOS" INGENIERO Propuesta de
mejora Moderada √ 10
RESUELTA Trazar con arquitectura
adecuando las areas Arquitecto Incomp. Información Leve √ 11
DESESTIMADA Plano E-45 INGENIERO Incomp. Información Grave √
40 Modelo estructural de arquitectura a estructura con Revit y Robot structural -2020
Cuando se elabora un modelo arquitectónico de un edificio, aunque sea provisional, se crea un modelo asociado al proyecto de edificación que establece conexiones entre los modelos 3D del edificio y los elementos estructurales.
Figura 9:Interoperabilidad de softwares usados primero archicad-robot y Revit Un modelo es la base principal sobre la cual se puede modificar y analizar según el tema. A la hora de crear un modelo, el software que utilizamos dispone de herramientas para convertir el archivo a IFC, compatible con los distintos programas que utilizamos.
E. ANÁLISIS ESTRUCTURAL
Para esto se modelará en robot para el análisis estructural para la obtención de los diámetros mínimo para un buen diseño estructural y luego se importará a REVIT.
Figura 10: Modelado en ROBOT (BLOQUE A). Fuente:propia.
41 Figura 11: Modelado en ROBOT (BLOQUE B). Fuente:propia.
Para la obtención de cargas se basa en la norma técnica E.020 (Cargas) y en el siguiente cuadro observa el resumen de las cargas muertos y vivas aumentadas a la estructura.
Normas aplicadas
• Norma E.020 (Cargas)
• Norma E.030 (Diseño sísmico)
• Norma E.050 (Suelos y cimentaciones)
• Norma E.060 (Concreto Armado) Propiedades de los materiales
f’c :
E :
Poisson:
Módulo de corte: Acero
Esfuerzo de fluencia : Módulo de elasticidad :
Para los predimensionamientos se tomó en cuenta la norma E0.20 para determinar las cargas y E060 para el concreto armado la norma E060.
42 Metrado de cargas
Cargas por Peso Propio
• Concreto armado: 2400 kg/m3
• Tarrajeo: 2000 kg/m3
• Losa aligerada (h=0.20m): 300 kg/m2
• Piso terminado: 100 kg/m2 Cargas vivas
• Sobrecarga en Aulas: 250 kg/m2
• Sobrecarga en pasadizo y escalera: 400 kg/m2
• Sobrecarga en azotea: 100 kg/m2
Predimensionamientos de elementos estructurales Losas
Las losas se encuentran establecido por el espesor de los ladrillos que tienen características y de acuerdo a ello se define el peralte de la losa.
Tabla 14:
Espesores de losas
LUZ LIBRE (m):Ln Espesor de aligerado (m):e
Altura de ladrillo (m):H
Ln≤4 0.17 0.12
4≤Ln≤5 0.2 0.15
5≤Ln≤6.5 0.25 0.20
6.5≤Ln≤7.5 0.30 0.25
Fuente: (Ministerio de vivienda, 2016)
Nota: Por ser condición del trabajo el usar una losa aligerada como diafragma horizontal se utilizará una losa aligerada predimensionada de la siguiente manera:
H= L/25
L= 5.50 m (Luz Libre de Viguetas) H= 0.22 m
43 Ancho de Vigueta: 0.10 m
Entre Ejes de Viguetas: 0.40 m Tomaremos H=0.30 m
Figura 12: Detalle de losa extraído de planos. Fuente propia
Para obtención del predimensionamiento de la losa se tomó en cuenta la norma E0.20 como la norma E0.60.
Tabla 15:
Predimensionamiento de la losa
Long en X = 5.00-6.50 m → Dirección en vigas principales Long en Y = 3.70 m → Dirección de vigas secundarias
Tomando en consideración la longitud menor Se opta por un peralte de 30 cm.
Fuente: Elaboración propia Predimensionamiento de vigas
Según la ASCE (2010) establece que las vigas deben tener un ancho mínimo de 25 cm si forman parte del pórtico o elementos sísmicos de una estructura de hormigón armado.