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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil    Ventilación. -

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Todos los ambientes de la institución educativa dispondrán de ventanas altas y bajas para mejor sistema de ventilación y con la ventilación cruzada, es decir la salida del aire en el lado opuesto al ingreso. En el diseño, se dispondrá de una altura de alfeizar igual a 1.10 m.

 

 

PROYECTO PROFESIONAL

“Institución Educativa Santa Catalina de Río Seco San Marcos” Para optar el Título Profesional de:

INGENIERO CIVIL Presentado por: Bach. Pachamango Novoa, Nelly Giovana. Bach. Saldaña Alvarado, Ulises Isaac. Asesores: M.Cs. Arq. Francisco Urteaga Becerra. M.Cs. Ing. José Marchena Araujo. Dra. Ing. Rosa Llique Mondragón.

Cajamarca – Perú – 2011 –

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad de Ingeniería – E.A.P. Ingeniería Civil Proyecto Profesional para optar el Título Profesional de Ingeniero Civil “Institución Educativa Santa Catalina de Río Seco – San Marcos”

 

RESUMEN INSTITUCIÓN EDUCATIVA “SANTA CATALINA” RÍO SECO - SAN MARCOS” El desarrollo del presente proyecto beneficiará directamente a la Institución Educativa “Santa Catalina” – Río Seco; la finalidad del proyecto es la de realizar el diseño Arquitectónico y de Ingeniería para la edificación, aplicando técnicas modernas. La Institución Educativa está ubicada en el cruce de las carreteras a San Marcos y Matara, en la carretera Cajamarca – San Marcos variante Cochamarca, en el caserío de Río Seco, distrito de Gregorio Pita, provincia de San Marcos en el departamento de Cajamarca y cuenta con un terreno de 1.84 has., dentro de un perímetro de 720.10 m. El proyecto obedece a los requerimientos y necesidades funcionales especificados por el Ministerio de Educación y las autoridades de la Institución Educativa, proyectando las siguientes zonas claramente definidas: Administración, zona social, zona Académica, zona ocupacional, zona recreativa. Conjuntamente se han planteado: caseta de control, patio de formación con su respectivo escenario, zona de prácticas agrícolas, parqueo de bicicletas, garaje para tractor y almacenes. La circulación peatonal estará dado por corredores y veredas y la circulación vehicular se dará mediante: una vía longitudinal y dos transversales con sus respectivos estacionamientos. El levantamiento topográfico se realizó con una estación total, por su precisión y rapidez para el procesamiento de datos, luego se procedió a distribuir los ambientes según las normas vigentes para el diseño de locales escolares de primaria y secundaria dadas por el Ministerio de Educación. Para los estudios de mecánica de suelos, se seleccionó la ubicación de las calicatas según las recomendaciones dadas por la Norma E-020 del RNE, y los ensayos respectivos para determinar sus propiedades se realizaron en el laboratorio de la Universidad Nacional de Cajamarca. Posteriormente se realizó los cálculos estructurales de todos los módulos proyectados cumpliendo con las normas correspondientes a la parte de estructuras del RNE. En el modelamiento estructural se utilizaron herramientas potentes como el software SAP2000 y ETABS, que facilitan el cálculo estructural. Luego se procedió a efectuar el diseño de las instalaciones sanitarias: agua, desagüe y evacuación de aguas de lluvia; y las instalaciones eléctricas para el alumbrado interior y exterior, fuerza, y también de telefonía e Internet. Se garantiza la seguridad dentro de las instalaciones de la Institución Educativa, pues posee un plan de seguridad en caso de desastres naturales con su respectiva señalización y zonas de evacuación. La edificación en su totalidad forma un conjunto educacional, que armoniza con el ambiente propio de la zona, y que cumple con las exigencias de confortabilidad, seguridad y economía que se busca en toda edificación y satisface en forma eficiente la demanda de alumnado existente. El presupuesto del proyecto asciende a octubre de 2011, con un valor de S/. 5,859,912.96 (Cinco millones, ochocientos cincuenta y nueve mil, novecientos doce con 96/100 Nuevos soles). El costo por metro cuadrado asciende a S/. 752.50 equivalente a $ 278.70 con un tipo de cambio de S/.2.70. La fuente de financiamiento se deberá gestionar por intermedio de la Municipalidad Distrital de Paucamarca, o a través del Gobierno Regional de Cajamarca para su ejecución, al ser un proyecto de una inversión notable. Se ha concluido el presente proyecto con la elaboración del expediente técnico, que consta de memoria descriptiva, especificaciones técnicas, presupuesto, fórmulas polinómicas, programación de obra y su plan de seguridad, que cumplen con los requisitos según la normatividad vigente.

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

-i‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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Agradecimiento Agradecemos infinitamente a Dios, por regalarnos el maravilloso don de la vida, para ser instrumentos al servicio de su creación y ser mensajeros de esperanza para el prójimo más necesitado, gracias a la virgen María por cobijarnos con su manto y ser nuestra protectora y abogada cada instante de nuestra existencia. A nuestros familiares, quienes con su amor y cariño, siempre fueron y serán la razón para seguir adelante pues con sus gestos y palabras de aliento nos animaban a cumplir con las metas trazadas. Agradecemos a nuestros docentes de la Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Cajamarca, quienes durante los diez ciclos académicos nos impartieron los conocimientos de la Ingeniería. Al Lic. Teófilo Díaz Uriarte, director de la Institución Educativa “Santa Catalina” de Río Seco – San Marcos, a su plana docente y comunidad educativa, por permitirnos poner en práctica todo lo aprendido desarrollando el presente proyecto. A nuestros compañeros universitarios, cómplices de esta aventura, testigos de miles de vivencias, de alegrías y tristezas, de triunfos y fracasos en las incontables amanecidas donde el ingenio y la fraternidad se hacían presentes. A nuestros verdaderos amigos, quienes entendiendo o no, de “fierros y cemento”, nos permitían ser ya desde un inicio unos virtuales ingenieros en potencia día tras día. A nuestro fiel colaborador y amigo, Miguel Briones, por apoyarnos incondicionalmente a cada instante y estar presente cuando lo necesitábamos. A nuestros “queridos asesores”, quienes nos enseñaron de a pocos, que la vida del Ingeniero Civil, es una vida llena de responsabilidades y retos, los cuales al cumplirlos, se puede sentir la satisfacción personal y profesional. De manera especial queremos agradecer al Mg. Ing. José Martín Velásquez Vargas, Gerente Administrativo y Docente de la Universidad Privada de Trujillo, quién de una manera desinteresada nos brindó su amistad y ayuda para desarrollar la parte estructural del presente proyecto, convirtiéndose en un modelo a seguir por mostrar su humildad y su amor por la Ingeniería Civil. A todos los que no compartían nuestras ideas y a los que nunca nos dieron una mano, pues gracias a ellos se descubre que se puede marcar la diferencia y que podemos ser más grandes que la adversidad y los problemas. Gracias…

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

-ii‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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Dedicatoria Con cariño a mis padres: Francisco y Martina, quienes me dieron la vida y han estado conmigo en cada momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que me ha infundado y me ha permitido ser una persona de bien, por ayudarme a cumplir mis objetivos como persona y estudiante y por creer en mí, pero más que nada, por su amor. A mis hermanos: Gilmer, Jorge, por ser ejemplo, y de los cuales aprendí aciertos y de momentos difíciles, porque a pesar de la distancia, el ánimo, apoyo y alegría que me brindaron, me dieron la fortaleza necesaria para seguir adelante. A mi hermana, Mónica por estar siempre presente, y acompañándome para poderme realizar. A Dios, por estar conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y permitirme llegar a este momento tan especial en mi vida.

Nelly Giovana

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

-iii‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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Dedicatoria A la memoria de mi Abuelita: Cleofé Esther, quién me guía y cuida desde el cielo. A mis padres, Alfonso y Ermila, por todo lo que me han podido ofrecer en esta vida, especialmente por sus sabios consejos, por enseñarme a alcanzar mis sueños, por sus oraciones elevadas al cielo y por su infinita confianza. A mis hermanas, Mirtha y Sonia, por ser siempre mis más fervientes hinchas, mis confidentes y apoyos incondicionales A mi hermano, Percy, por enseñarme que siempre hay que marcar la diferencia, tratar de ser diferente y no ser uno más. A todos los que me apoyaron y acompañaron en silencio en cada una de las aventuras que he emprendido.

Ulises Isaac

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

-iv‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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ÍNDICE GENERAL Descripción

Página i ii iii v

RESUMEN AGRADECIMIENTO DEDICATORIAS ÍNDICE GENERAL

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS ANTECEDENTES ALCANCES CARACTERÍSTICAS JUSTIFICACIÓN RECURSOS MATERIALES RECURSOS HUMANOS

2 2 3 3 3 7 7 7

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO 2.1 ANTECEDENTES 2.2 CONSIDERACIONES GENERALES 2.2.1 Análisis poblacional 2.2.2 Estudio topográfico 2.2.3 Estudio de mecánica de suelos 2.2.4 Hidrología 2.2.5 Hidráulica 2.2.6 Proyecto arquitectónico 2.2.7 Proyecto estructural 2.2.8 Proyecto de instalaciones eléctricas 2.2.9 Proyecto de instalaciones sanitarias 2.2.10 Pavimentos 2.2.11 Evaluación de impacto ambiental

9 10 10 12 15 19 23 24 37 72 88 110 117

CAPÍTULO III: METODOLOGÍA 3.1 ANÁLISIS POBLACIONAL 3.1.1 Tasa de crecimiento 3.1.2 Proyección de la población 3.2 ESTUDIO TOPOGRÁFICO 3.2.1 Reconocimiento del terreno 3.2.2 Levantamiento topográfico 3.2.3 Trabajo de gabinete 3.3 ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 3.3.1 Ubicación de calicatas 3.3.2 Exploración y obtención de muestras 3.3.3 Ensayos de laboratorio 3.4 HIDROLOGÍA 3.4.1 Recopilación de la Información 3.4.2 Transferencia de intensidades a la zona del proyecto 3.4.3 Análisis de la información 3.4.4 Simulación del modelo probabilístico de Gumbel 3.4.5 Intensidades 3.5 HIDRÁULICA 3.5.1 Caudal de diseño 3.5.2 Diseño de la sección de canaletas y cunetas 3.6 PROYECTO ARQUITECTÓNICO 3.7 PROYECTO ESTRUCTURAL 3.7.1 Predimensionamiento de elementos estructurales 3.7.2 Metrado de cargas y estructuración 3.7.3 Análisis estructural 3.7.4 Diseño de elementos estructurales de concreto armado 3.7.5 Diseño de estructuras metálicas 3.7.6 Diseño de estructuras de madera Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

123 123 123 123 123 123 123 124 124 124 124 128 128 128 128 129 129 129 129 129 130 130 130 130 130 154 159 162

-v‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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  3.7.7 Diseño de estructuras de adobe 3.8 DISEÑO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS 3.8.1 Iluminación en interiores y exteriores 3.8.2 Alumbrado deportivo 3.8.3 Alumbrado de Vías 3.8.4 Circuitos de fuerza 3.8.5 Sistema de Puesta a Tierra 3.9 DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS 3.9.1 Sistema de agua fría 3.9.2 Sistema de desagüe y ventilación 3.9.3 Sistema de evacuación de aguas de lluvia 3.9.4 Drenaje 3.10 PAVIMENTOS 3.10.1 Diseño del Pavimento 3.11 IMPACTO AMBIENTAL

162 162 162 162 163 163 163 163 163 164 166 166 166 166 166

CAPÍTULO IV: PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4.1 ANÁLISIS SOCIO ECONÓMICO 4.1.1 Análisis de la población estudiantil 4.2 ESTUDIO TOPOGRÁFICO 4.3 ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS 4.3.1 Ensayos de laboratorio 4.3.2 Perfiles estratigráficos 4.3.3 Compactación 4.3.4 California Bearing Ratio (C.B.R.) 4.3.5 Capacidad portante 4.4 ESTUDIO HIDROLÓGICO 4.4.1 Recopilación de intensidades 4.4.2 Análisis de la Información 4.5 DISEÑO ARQUITECTÓNICO 4.5.1 Tipología 4.5.2 Proyecto arquitectónico 4.5.3 Características de los ambientes 4.5.4 Criterios de seguridad 4.6 DISEÑO ESTRUCTURAL 4.6.1 Características estructurales de los edificios 4.6.2 Predimensionamiento estructural 4.6.3 Metrado de cargas y verticales 4.6.4 Análisis estructural de los edificios 4.6.5 Diseño de elementos estructurales de concreto armado 4.6.6 Diseño de estructuras metálicas 4.6.7 Diseño de estructuras de madera 4.6.8 Diseño de estructuras de adobe 4.7 DISEÑO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS 4.7.1 Diseño de iluminación en interiores y exteriores 4.7.2 Conductores de circuitos derivados 4.7.3 Conductores de los alimentadores 4.8 DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS 4.8.1 Instalaciones de agua fría 4.8.2 Instalaciones de desagüe y ventilación 4.8.3 Tanque séptico 4.8.4 Zanjas de percolación 4.8.5 Sistema de evacuación de aguas de lluvia 4.9 DISEÑO DE PAVIMENTOS 4.10 EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL 4.10.1 Análisis general del proyecto 4.10.2 Definición del entorno del proyecto 4.10.3 Medio Físico 4.10.4 Previsiones de los efectos que el proyecto generará en el medio 4.10.5 Identificación de las acciones del proyecto potencialmente impactantes 4.10.6 Identificación de los factores del medio potencialmente impactados 4.10.7 Identificación de la relación causa - efecto Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

168 168 169 169 169 170 171 171 171 172 172 173 174 174 174 175 175 175 175 177 178 183 199 205 207 209 210 210 211 212 213 213 215 216 216 217 219 219 219 219 219 220 220 221 221

-vi‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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  4.10.8 4.10.9 4.10.10 4.10.11

Predicción de la magnitud del impacto sobre cada factor Valoración cuantitativa del impacto ambiental Matriz de Leopold Medidas a tomar para la mitigación de impactos negativos

221 221 221 223

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1 CONCLUSIONES 5.2 RECOMENDACIONES

225 226

BIBLIOGRAFÍA

228

  APÉNDICES Apéndice 1: Cálculo de la población estudiantil Apéndice 2: Puntos del levantamiento topográfico Apéndice 3: Estudio de mecánica de suelos Apéndice 4: Estudio hidrológico Apéndice 5: Hidráulica Apéndice 6: Diseño de elementos estructurales Apéndice 7: Metrado de cargas por viento para el diseño de estructuras de acero Apéndice 8: Diseño de estructuras de madera Apéndice 9: Diseño de instalaciones eléctricas Apéndice 10: Diseño de instalaciones sanitarias Apéndice 11: Diseño de pavimentos

234 235 241 256 262 266 289 292 297 303 312

  ANEXOS I. II. III. IV. V. VI. VII.

MEMORIA DESCRIPTIVA ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PRESUPUESTO FORMULA POLINÓMICA PROGRAMACIÓN DE OBRA PLAN DE SEGURIDAD PANEL FOTOGRÁFICO

319 327 436 491 496 506 513

                                            Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

-vii‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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PLANOS Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53

Descripción Ubicación - Localización Topográfico Arquitectura: Distribución General Arquitectura: Corte General Techos Administración: Distribución - Elevaciones - Cortes Administración: Cimentación Administración: Estructuras - Pórticos Transversales Administración: Estructuras - Pórticos Longitudinales Administración: Estructuras - Vigas y Losas Aligeradas Administración: Instalaciones Eléctricas Auditorio: Arquitectura - Elevaciones - Cortes Auditorio: Cimentación Auditorio: Estructuras - Pórticos Transversales Auditorio: Estructuras - Pórticos Longitudinales Auditorio: Estructuras Metálicas Auditorio: Estructuras Metálicas - Isometría Auditorio: Instalaciones Eléctricas Auditorio: Cielo raso Aulas: Arquitectura - Distribución Aulas: Arquitectura - Elevaciones y Cortes Aulas: Cimentación Aulas: Estructuras - Pórticos Transversales 1 Aulas: Estructuras - Pórticos Transversales 2 Aulas: Estructuras - Pórticos Longitudinales Módulo "A" Aulas: Estructuras - Pórticos Longitudinales Módulo "B" Aulas: Estructuras - Columnetas Aulas: Estructuras - Vigas y Losas Aligeradas Aulas: Estructuras - Escalera Aulas: Instalaciones Eléctricas Aulas: Panel de Madera en el Aula de Informática Talleres: Distribución - Elevaciones y Cortes Talleres: Cimentación Talleres: Estructuras - Pórticos Transversales Talleres: Estructuras - Viga Collarín - Pórticos Longitudinales Módulo "A" Talleres: Estructuras - Pórticos Longitudinales Módulo "B" Talleres: Estructuras Metálicas Talleres: Estructuras Metálicas - Isometría Talleres: Instalaciones Eléctricas Losa Deportiva: Arquitectura - Distribución Losa Deportiva: Elevaciones - Cortes - Detalles Losa Deportiva: Cimentación - Estructuras Losa Deportiva: Estructura Losa - Detalles Losa Deportiva: Servicios Higiénicos Losa Deportiva: Estructuras Metálicas Graderíos Losa Deportiva: Estructuras Metálicas Graderíos - Isometría Losa Deportiva: Instalaciones Eléctricas Galpón - Garaje: Distribución General Galpón: Arquitectura: Distribución - Elevaciones - Cortes Garaje: Arquitectura: Distribución - Elevaciones - Cortes Galpón - Garaje: Cimentación - Estructura Galpón - Garaje: Estructuras de Madera Galpón - Garaje: Instalaciones Eléctricas

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

Lámina U TP ARQ - DG1 ARQ - DG2 T ADM - ARQ 01 ADM - CIM 01 ADM - EST 01 ADM - EST 02 ADM - EST 03 ADM - IE 01 AUD - ARQ 01 AUD - CIM 01 AUD - EST 01 AUD - EST 02 AUD - EM 01 AUD - EM 02 AUD - IE 01 AUD - CR 01 AUL - ARQ 01 AUL - ARQ 02 AUL - CIM 01 AUL - EST 01 AUL - EST 02 AUL - EST 03 AUL - EST 04 AUL - EST 05 AUL - EST 06 AUL - EST 07 AUL - IE 01 AUL - PM 01 TLR - ARQ 01 TLR - CIM 01 TLR - EST 01 TLR - EST 02 TLR - EST 03 TLR - EM 01 TLR - EM 02 TLR - IE 01 LD - ARQ 01 LD - ARQ 02 LD - EST 01 LD - EST 02 LD - EST 03 LD - EM 01 LD - EM 02 LD - IE 01 GG - DG1 GG - ARQ 01 GG - ARQ 02 GG - EST 01 GG - EMd 01 GG - IE 01

-viii‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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  54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98

Tanques Elevados Muro Perimétrico I Muro Perimétrico II Muro Perimétrico - Atrio de Ingreso Muro Perimétrico - Portones Metálicos Instalaciones Sanitarías: Agua - Red General Instalaciones Sanitarias: Agua - Red Interior I Instalaciones Sanitarias: Agua - Red Interior II Instalaciones Sanitarias: Agua - Isometría Red Interior Instalaciones Sanitarias: Agua - Detalles Instalaciones Sanitarias: Desagüe - Red General Instalaciones Sanitarias: Desagüe - Red Interior I Instalaciones Sanitarias: Desagüe - Red Interior II Instalaciones Sanitarias: Desagüe - Isometría Red Interior Instalaciones Sanitarias: Desagüe - Detalles Instalaciones Sanitarias: Tanque Séptico - Zanjas de Infiltración Instalaciones Sanitarias: Agua Pluvial - Canaletas I Instalaciones Sanitarias: Agua Pluvial - Canaletas II Instalaciones Sanitarias: Agua Pluvial - Cunetas I Instalaciones Sanitarias: Agua Pluvial - Cunetas II Drenaje Subterráneo Instalaciones Eléctricas: Red General Instalaciones Eléctricas: Detalles Instalaciones Eléctricas: Ingresos - Zona de Prácticas Agrícolas Instalaciones Especiales: Administración - Aulas Rutas de Escape – Zona 1 Rutas de Escape – Zona 2 Señalización – Zona 1 Señalización – Zona 1 Señalización: Detalles Caseta de Control Escenario Almacén en Zona de Prácticas Agrícolas Parqueo de Bicicletas Glorieta Ingresos - Parqueo de Bicicletas: Estructuras Metálicas I Ingresos - Parqueo de Bicicletas: Estructuras Metálicas II Vías: Longitudinales y Transversales: Planta Vías: Vía Longitudinal 1: Perfil y Secciones Transversales Vías Vía Transversal 1 y 2: Perfil y Secciones Transversales Vías: Secciones Típicas Ingreso Principal y Patio de Formación Jardinería y Áreas Verdes Mobiliario Escolar: Mesas Mobiliario Escolar: Sillas

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

TE - 01 MP - 01 MP - 02 MP - 03 MP - 04 IS - A 01 IS - A 02 IS - A 03 IS - A 04 IS - A 05 IS - D 01 IS - D 02 IS - D 03 IS - D 04 IS - D 05 IS - D 06 IS - AP 01 IS - AP 02 IS - AP 03 IS - AP 04 DR - 01 IE - RG 01 IE – D 01 IE - IZP 01 IEs - TIM 01 RE-01 RE-01 S - 01 S - 02 S - 03 CAS - 01 ECN - 01 AZA - 01 PB - 01 GLR - 01 ING - EM 01 ING - EM 02 VIA - 01 VIA - 02 VIA - 03 VIA - 04 IP-PF 01 JA - 01 MOB - ESC 01 MOB - ESC 02

-ix‐                        Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado  

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CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

-1‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  1.1.

INTRODUCCIÓN La Educación debe colocar al estudiante en situación de descubrirse creador, actor, artesano, protagonista de los hechos de la ciencia, la tecnología y de los hechos de cultura. Debe conducirlo a reconocerse como el observador que reflexiona, analiza y opina. Y porque opina y reflexiona, decide y opta. La Educación no debe consentir en que el alumno sea un mero receptor del conocimiento, sino que debe estimularlo a ser un recreador y propulsor del mismo, con su curiosidad alerta, con el estudio porfiado, con sus propias dudas y reflexiones. Si las escuelas y colegios no ofrecen un caudal cultural de habilidades y conocimientos fundamentados como punto de partida de una formación permanente, corre el riesgo de formar ciudadanos disminuidos, en la medida en que el verdadero conocimiento es el premio al trabajo intensivo y continuo. Actualmente, el sector educación en el Perú, es uno de más afectados, por la incapacidad de los gobiernos que no brindan soluciones plausibles y que con el transcurrir del tiempo nos han ubicado entre los últimos de América Latina, y no solo por el bajo nivel educativo sino también por la falta de infraestructura apropiada, la cual es necesaria para lograr un óptimo desarrollo de las actividades académicas, culturales, técnicas y recreativas, acorde a los avances científicos y tecnológicos, sino también por la falta de valores éticos y morales, en un mundo globalizado. En la zona rural, estos problemas se acentúan más, por la variedad climática y geográfica, y también por el olvido del gobierno central y local en la zona andina, actualmente las instituciones educativas sufren deterioro, falta de instalaciones apropiadas y de mobiliario escolar. El presente proyecto plantea el estudio técnico de una moderna infraestructura para la Institución Educativa “Santa Catalina” de Río Seco – Variante Técnica Agropecuaria Provincia de San Marcos, que beneficiará a la juventud estudiosa de dicha zona por lo que mediante este proyecto se logrará dotar a dicho Centro Poblado de una infraestructura Académico Administrativa con ambientes cómodos, adecuados y acorde con la modernidad.

1.2.

OBJETIVOS A. General  Dotar de infraestructura adecuada y moderna a la Institución Educativa “Santa Catalina” de Río Seco con la finalidad de garantizar las actividades académicas y técnicas. B. Específicos  Aplicar las normas técnicas vigentes para el diseño Arquitectónico y de Ingeniería bajo el concepto de calidad.  Diseñar una edificación optimizando recursos de tal forma que sea estética, económica, y con un adecuado grado de seguridad.

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

-2‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  1.3.

ANTECEDENTES Según el Proyecto Educativo Institucional de La Institución Educativa “Santa Catalina” de Río Seco - San Marcos, ésta fue creada por Resolución Directoral Departamental N° 0290 del 18 de mayo del año 1983, como ampliación de servicios de la Escuela 82082, inició con el nombre de Colegio Estatal de Menores Río Seco, con variante Científico-Humanista y con una población escolar de 35 alumnos en el primer grado. A partir de 1987, cuenta con local propio independizándose de la Escuela, siendo el primer Director Encargado Don Teófilo Díaz Uriarte, en este mismo año egresa la primera promoción con el nombre de “Santa Catalina”. Cambia posteriormente su nombre al de “Santa Catalina”, en mérito a la solicitud presentada por la comunidad educativa de ese entonces y en honor a la Santa Patrona de la comunidad; mediante Resolución Directoral Departamental Nº 0938 de fecha 20 de mayo de 1987 se implanta en vías de experimentación, el Área Técnica Variante Agropecuaria permaneciendo así hasta la actualidad, pues cuenta con una extensión superficial total de casi dos hectáreas de terreno. Actualmente la conducción se encuentra a cargo del Licenciado Teófilo Díaz Uriarte, en calidad de titular, y con una plana docente de 7 profesores. La institución posee un local construido con materiales no convencionales propias de la zona (adobe y tapial), el cual carece de ambientes necesarios para dar comodidad tanto a docentes y alumnos, puesto que no se cuenta con una adecuada distribución de los ambientes, a pesar de que posee con el área suficiente para que estos puedan desarrollar sus actividades en forma normal. Razón por la cual la Institución Educativa ve la necesidad de realizar un estudio técnico para la elaboración de dicho proyecto en el cual estén satisfechas todas estas necesidades.

1.4.

ALCANCES El proyecto en mención, se llevará a cabo teniendo en consideración la normatividad vigente y todos los adelantos tecnológicos al alcance, y dotará a la Institución Educativa de una nueva y moderna infraestructura de servicio. Cabe mencionar que el Centro Poblado de Río Seco se ha constituido en un polo que atrae a la juventud de los caseríos aledaños, siendo de prioridad contar con un establecimiento que satisfaga la gran demanda educativa. Los proyectistas conjuntamente con las Autoridades de La institución educativa y asesores, hemos realizado las coordinaciones pertinentes para la elaboración del Proyecto Profesional: “Institución Educativa Santa Catalina Río Seco – San Marcos” y con ello cumplir los objetivos planteados y desarrollar el expediente técnico con los planos respectivos del proyecto en general.

1.5.

CARACTERÍSTICAS 



Ubicación Política: - Localización - Distrito - Provincia - Región Ubicación Geográfica - Latitud - Longitud - Altitud

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

: Caserío Río Seco. : Gregorio Pita. : San Marcos. : Cajamarca.

: 07º 08’ 24” : 78º 07’ 48” : 2920 m.s.n.m. -3‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  Gráfico 01: Mapa Político del Perú

Gráfico 02: Mapa Político Departamento de Cajamarca

Gráfico 03: Mapa Político de Provincia de San Marcos.

Ubicación del Proyecto

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

-4‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  

Características locales: -

Clima Temperatura promedio anual Temperatura máxima Temperatura mínima Precipitación

- Topografía 

: Templado - Seco : 15 ° C. : 20 – 22 ºC : 4-6 ºC : Meses de lluvia: septiembre a abril. Meses de sequía: mayo a agosto. : Topografía Llana

Acceso - Carretera Cajamarca – San Marcos Variante Cochamarca.



Áreas y Perímetro. - Área de Terreno - Área Construida Existente - Perímetro



: 18,438.34 m2 (1.84 Has). : 717.67 m2 (0.07 Has) : 720.10 m.

Población - 586 Habitantes (Censo Nacional 2007: XI de Población y VI de Vivienda)



Análisis Socio - Económico - Análisis Social Según el director de la Institución Educativa, la Educación en el caserío presenta características de tasas elevadas de analfabetismo, a ello se unen otros factores que limitan la atención educativa, como la deserción escolar, la falta de infraestructura de instituciones educativas, y la escasa importancia a la educación que brindan algunos docentes y padres de familia. La calidad del servicio educativo en los estudiantes, es limitada en recursos humanos y financieros, debido a factores atribuidos al estudiante, a los profesores, a los servicios y a la infraestructura. Los estudiantes no responden a las exigencias de la educación, pues provienen de familias humildes, presentan signos de desnutrición que condicionan el proceso del aprendizaje, lo que conlleva al incremento de las tasas de deserción, así como al estancamiento del nivel cultural de la población en general. Así mismo los docentes debido a los bajos ingresos que perciben y la escasez de programas de capacitación, ofrecen servicios educativos limitados con técnicas pedagógicas desactualizadas, así como una currícula que no responde a la realidad. De acuerdo con los registros de la Dirección de la Institución Educativa Santa Catalina Río Seco, la población estudiantil, durante los últimos dieciocho años ha ido variando año a año, tal como se muestra en el siguiente cuadro:

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  Cuadro 01: Población Educativa Histórica TOTAL PERSONAL ALUMNOS DOCENTE 2º 3º 4º 5º POR AÑO POR AÑO 35 8 28 48 8 20 23 63 8 14 12 20 59 8 10 10 11 20 62 8 09 06 09 11 51 8 11 09 11 07 52 8 13 08 09 08 50 8 09 09 06 07 53 8 16 08 07 05 50 8 14 13 09 09 66 8 16 10 07 08 62 8 18 15 08 10 72 8 13 16 11 08 70 8 11 12 14 06 67 8 16 09 11 12 74 8 23 15 08 11 79 8 19 15 15 08 74 8 15 17 14 14 93 8 28 15 12 13 90 8 21 25 12 10 86 8 16 16 22 10 90 8 24 15 17 16 89 8 20 19 14 15 85 8 16 17 18 10 78 8 14 18 14 13 73 8 414 332 279 231 1771 8

Nº ALUMNOS POR GRADO AÑO 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 TOTAL

1º 35 20 20 13 11 16 14 12 22 14 21 21 21 22 24 26 22 17 33 22 18 26 17 17 17 14 515

Fuente: Nóminas de Matrícula I.E. Santa Catalina - Elaboración propia

- Análisis Económico El caserío de Río Seco, perteneciente al distrito de Gregorio Pita provincia de San Marcos de acuerdo al Instituto Nacional de Estadística e Informática INEI, son tres los principales sectores económicos de actividades productivas a las que se dedican los pobladores, presentando una distribución muy desigual. Las actividades extractivas o primarias son mayoritarias, las de transformación y de servicios son las menos numerosas o intensivas en mano de obra. Entre las actividades extractivas se consideran la agricultura y la minería, siendo el sector agropecuario el más intensivo en mano de obra dedicándose a la agricultura y crianza de animales. Las actividades de transformación y servicios tienen una proporción insignificante; en estas actividades se incluyen las de productos lácteos, las artesanías en sus diversas formas, y las de construcción. Tiene una breve caracterización de la población económicamente activa (PEA), que incluye a la población mayor de los 6 años de edad, en los niveles distrital y general.

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  1.6.

JUSTIFICACIÓN La Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Cajamarca entre otros aspectos, orienta sus esfuerzos a lograr el desarrollo de las diferentes localidades de los que conforman nuestra región, siendo una función de la Universidad, contribuir al desarrollo de los pueblos y de la Nación. El presente proyecto se origina como una respuesta integral para solucionar el problema de la distribución de la infraestructura en donde se lleven a cabo las diversas actividades educativas, culturales y sociales de la Institución Educativa “Santa Catalina” de Río Seco y así proponer una infraestructura adecuada y moderna para el óptimo desarrollo de las actividades pedagógicas donde los beneficiados serán los docentes y alumnos de este caserío y sus alrededores.

1.7.

RECURSOS MATERIALES Para la ejecución del presente proyecto se han empleado, entre otros, los siguientes recursos materiales: 1.7.1

EQUIPO DE CAMPO          

1.7.2

EQUIPO DE GABINETE         

1.7.3

Estación total (Leica TCR 407 Power). Prismas. Jalones. GPS (Garmin eTrex SUMMIT HC). Brújula. Wincha. Estacas. Libreta de Campo. Cámara Fotográfica. Cartas Nacionales.

Computadoras Pentium IV. Impresora. Plotter. DVDs en blanco. Memoria USB. Papel Bond A4. Papel Bond en rollo para plotter. Útiles de escritorio. Internet.

LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS  Equipo y material de mecánica de suelos.

1.8.

RECURSOS HUMANOS 1.8.1

EJECUTORES DEL PROYECTO PROFESIONAL.  Bach. Ing. Civil: PACHAMANGO NOVOA, Nelly Giovana.  Bach. Ing. Civil: SALDAÑA ALVARADO, Ulises Isaac.

1.8.2

ASESORES.  M.Cs. Arq. URTEAGA BECERRA, Francisco.  M.Cs. Ing. MARCHENA ARAUJO, José.  Dra. Ing. LLIQUE MONDRAGÓN, Rosa.

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

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  2.1

ANTECEDENTES Uno de los principales desafíos para las políticas sociales en el Perú es el mejoramiento de la “Calidad de la Educación”, concepto sobre el cual no existe una definición que goce de consenso. El concepto “Calidad de la Educación” es subjetivo, socialmente construido, dependiente del contexto y está integrado por valores. De esta manera, distintos actores de la sociedad, tales como docentes, padres de familia, estudiantes, manejan conceptos distintos. En la zona rural, debido al desinterés del gobierno central y también de las autoridades competentes, lo que limita la renovación educativa en el país es la falta de voluntad de la clase política peruana por priorizar efectivamente la educación. Ello tiene claras expresiones en magros presupuestos al sector, en incumplimientos de acuerdos nacionales y en falta de continuidad de políticas públicas en el Ministerio de Educación. Un factor que influye también en la calidad educativa es la infraestructura de las instituciones educativas que desde un enfoque económico, puede decirse que el nivel de logro de los estudiantes o “producto” es el resultado de la interacción de la oferta y demanda educativa. Dicha realidad conlleva a que no se tenga locales educativos apropiados para facilitar el proceso de enseñanza – aprendizaje. El problema de la falta de infraestructura educativa adecuada, es consecuencia para que la Universidad Nacional de Cajamarca con su Facultad de Ingeniería, proponga alternativas de solución que satisfagan los requerimientos pedagógicos actualizados, acordes con los avances tecnológicos, para contribuir al mejoramiento de la calidad educativa, mediante los proyectos profesionales realizados en esta casa superior de estudios, tales como:  “Proyecto de Infraestructura del Colegio la Merced” por César Burgos Deza y Gonzalo Cerna Hoyos en el año 1998.  “Complejo Educativo y conjunto de viviendas de la Cooperativa Huacraruco”, elaborado por Ysmael Huacal Fernández, Nicanor Vigo Salazar, Elmer Nieves Santa Cruz, en el año 1999.  “Proyecto a nivel de ejecución del Centro Educativo Estatal Primario Santa Teresita”, elaborado por Walter Raúl Cueva Campos y Arnold Ramsey Mendo Rodríguez en el año 2002.  “Colegio Gonzalo Pacífico Cabrera Bardales del distrito de Matara”, elaborado por Néstor Wilson Julca Julcamoro y Jorge Hernando Mendo Aguilar, en el año 2006.  “Edificio para la Escuela Académica Profesional de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Nacional de Cajamarca”, elaborado por Roy Edward Contreras Meléndez en el año 2006.

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  2.2

CONSIDERACIONES GENERALES 2.2.1 ANÁLISIS POBLACIONAL1 2.2.1.1

Población Actual Es la población con la que se cuenta actualmente, desde el inicio del estudio, y desde la cual se proyecta para un periodo de diseño dado.

2.2.1.2

Población Futura Es la población que se atenderá con el proyecto en el periodo de diseño establecido. Se hace la proyección, dependiendo de la componente particular de crecimiento poblacional para ello existe variado número de técnicas de proyección que han sido desarrolladas.

2.2.1.3

Tasa de crecimiento poblacional Antes de saber bajo los efectos de qué fenómenos evoluciona una población se puede determinar su crecimiento total o global, que es la diferencia entre el contingente Nt de la población en el tiempo “t” y su contingente No en el tiempo “o”. Cambio Absoluto = Nt - No (Ec. 01) Puede expresarse, de manera muy simple, a través del cambio absoluto que mide el volumen de aumento o disminución de la población, es decir, antes de conocer las variables que determinan el crecimiento de la población, se puede constatar su crecimiento total, ocurrido en dos fechas dadas. Para comparar estos aumentos hay que llevarlos a una misma unidad de tiempo y a un mismo contingente de población. Para simplificar, situémonos de inmediato en la unidad de tiempo estándar en demografía, el año, y supongamos conocidos los contingentes de población Nt al 1 de enero del año “t” y Nt+1 al 1 de enero del año “t+1”. Sólo falta por relacionar el crecimiento Nt+1-Nt con el contingente de población. Pero ¿qué contingente? Este no ha dejado de variar durante el transcurso del año. Se puede utilizar el contingente inicial, Nt y calcular el crecimiento relativo en un año o en “n” años. (Ec. 02) Si se supone que este crecimiento relativo es constante, cada año la población aumenta en la cantidad rN y si se parte del año 0, la población llega a ser, un año después: 1 (Ec. 03) y dos años después: 1 1 (Ec. 04) y, t años después: 1 (Ec. 05) Volvamos al crecimiento intercensal de la población peruana. Partiendo de esta fórmula se puede calcular el crecimiento relativo anual promedio del período. En efecto, se tiene: -1

(Ec. 06)

Entonces estamos hablando de un cambio relativo el mismo que mide la proporción en la cual la población ha crecido o decrecido, respecto a la población inicial, y se expresa en términos porcentuales.

                                                             1

Fuente: Instituto Nacional de Estadística, INEI.

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  2.2.1.4

Interpretación de la tasa de crecimiento “r”. Es lo que crece la población en un período dado. En la actualidad la población crece independientemente de factores que antiguamente lo afectaban, como eran los cambios climáticos, las epidemias y pestes, el hambre, etc., el crecimiento poblacional es un reflejo del control del hombre sobre la naturaleza, por medio de los adelantos sociales y técnicos.

2.2.1.5

Aspectos a considerar para medir el cambio poblacional Al medir el cambio poblacional, sea este absoluto o relativo debe asegurarse de que la población del área o grupo es comparable a lo largo del período de medición. La población deja de ser comparable cuando se han dado cambios en el territorio, en las definiciones, o en la calidad de los datos. Tampoco es comparable la población resultado de un censo de "hecho" con la población, que diez años más tarde, resulta de un censo de "derecho". Por último, tampoco es comparable la población censada posteriormente en una fecha, con un porcentaje de omisión por ejemplo del 10%, con la población censada posteriormente.

2.2.1.6

Medición del crecimiento de la población El crecimiento poblacional se midió mediante el empleo de una ecuación matemática que describe el cambio ocurrido en un determinado período, en el supuesto de que la tendencia experimentada ha sido la de una línea recta, una curva geométrica, o una curva exponencial.

2.2.1.7

Supuestos del crecimiento aritmético y geométrico de la población El crecimiento aritmético supone un crecimiento lineal o sea que cada año la población crece en una magnitud constante, por lo que su utilización es aconsejable solamente en períodos cortos (6 meses, 1 o 2 años). El crecimiento geométrico supone un crecimiento porcentual constante en el tiempo, es aplicable en períodos largos, lo que desde el punto de vista demográfico se identifica más con el comportamiento real de la población.

2.2.1.8

Métodos matemáticos de proyección Los métodos matemáticos que se aplican en el cálculo de la población futura, se basan en ecuaciones que expresan el crecimiento demográfico en función del tiempo, dicho crecimiento medido y expresado en una tasa o en un porcentaje de cambio, se obtiene a partir de la observación o estimación del volumen poblacional en dos o más fechas del pasado reciente. Por lo general, los censos de población, realizados con un intervalo aproximado de diez años, permiten dicha medición.

2.2.1.9

Método del Crecimiento Aritmético (Cambio Lineal). Es este el método más sencillo de extrapolación. Consiste en calcular la cifra media anual de aumento de la población entre un censo y el siguiente y añadir una cantidad igual por cada año transcurrido después del último censo. Ello supone una relación de aumento lineal de la población de la siguiente naturaleza: ∆ (Ec. 07) Donde: ∆ = La cifra media anual de aumento de la población entre los años “0” y “k” del pasado N0 y Nk: Las poblaciones observadas en dos fechas del pasado reciente, Nt : La población futura o resultado de la proyección, k : Período en años, entre N0 y Nk t : Es el número de años que se va a proyectar la población.

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  Al aplicarse este método se consideró, además de su relativa sencillez, que el supuesto básico de un aumento constante de población, significa en realidad un ritmo descendente del crecimiento de la población. En el caso de este ejemplo, la aplicación del método de las proporciones aritméticas por un período corto de tiempo es razonable ya que existen motivos para suponer que el ritmo de crecimiento de la población peruana está en descenso. El empleo de una línea recta para medir el cambio poblacional, supone que la población ha aumentado (o disminuido) en una cantidad promedio constante durante todo el período de observación. Y puede medirse a partir de una tasa promedio anual de crecimiento, cuya aproximación aritmética sería la siguiente: r

(Ec. 08)

Donde: = Volumen constante de cambio anual del período. = Población promedio 2.2.1.10 Método del Crecimiento Geométrico (Cambio Geométrico) La aplicación de este método supone que la población aumenta constantemente en una cifra proporcional a su volumen cambiante. Para obtener la población futura se aplica al último dato poblacional que se tenga, la fórmula del "interés compuesto" manteniendo constante la misma tasa anual de crecimiento del período anterior: 1 (Ec. 09) Donde: N0 : Población al inicio del período Nt : Población futura, resultado de la proyección r : la tasa de crecimiento promedio anual (constante) del período y puede calcularse de la siguiente forma: r

-1

(Ec. 06)

t : Número de años que se va proyectar la población Mediante el empleo de una curva de este tipo, se asume que la población crece (o decrece) a una misma tasa promedio en cada unidad de tiempo, usualmente un año. 2.2.2 ESTUDIO TOPOGRÁFICO2 2.2.2.1

Topografía: Estudia el conjunto de procedimientos para determinar la posición de un punto sobre la superficie terrestre, por medio de medidas según los tres elementos del espacio: dos distancias y una elevación; o una distancia, una elevación y una dirección.

2.2.2.2

Consideraciones básicas en topografía A. Los levantamientos topográficos se realizan en áreas relativamente específicas de la superficie de la tierra. B. En topografía no se considera la verdadera forma de la superficie de la tierra, sino se supone como una superficie plana. C. La dirección de la plomada, se considera que es la misma dentro de los límites del levantamiento.

                                                             2

 Fuente: Manual de Topografía - Planimetría 2008 Ing. Sergio Junior Navarro Hudiel 

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  D. Todos los ángulos medidos en topografía se consideran planos. E. Se considera recta a toda línea que une 2 puntos sobre la superficie de la tierra. 2.2.2.3

Distancia: Es la separación que existe entre dos puntos sobre la superficie terrestre. En la topografía, distancia entre dos puntos se entiende que es la distancia horizontal aunque en frecuencia se miden inclinadas y se reducen a su equivalente en su proyección horizontal antes de usarse, por medio de datos auxiliares como lo son la pendiente o los ángulos verticales. La distancia puede medirse directamente aplicando una unidad de longitud patrón. En topografía idealmente la unidad de medida es el metro aunque se usa el pie, la yarda, la legua y cualquier otra unidad de medida.

2.2.2.4

Levantamiento3 Se entiende por levantamiento topográfico al conjunto de actividades que se realizan en el campo con el objeto de capturar la información necesaria que permita determinar las coordenadas rectangulares de los puntos del terreno, ya sea directamente o mediante un proceso de cálculo, con las cuales se obtiene la representación gráfica del terreno levantado, el área y volúmenes de tierra cuando así se requiera; lo resumen como “el proceso de medir, calcular y dibujar para determinar la posición relativa de los puntos que conforman una extensión de tierra”. En los últimos años, la aparición de los levantamientos por satélite que pueden ser operados de día o de noche incluso con lluvia y que no requiere de líneas de visual libres entre estaciones, ha representado un gran avance respecto a los procedimientos de levantamientos convencionales, que se basan en la medición de ángulos y distancias para la determinación de posiciones de puntos. La aparición de nuevas tecnologías persigue prioritariamente mejorar la captura y registro de datos como es el caso de las libretas electrónicas que permite transformar esos datos en información en formatos digitales y gráficos. Aún cuando las nuevas tecnologías han impactado en el cómo se capturan y se procesan los datos, el conjunto de las actividades que contempla el levantamiento topográfico puede discriminarse en las mismas etapas que la topografía clásica tradicionalmente ha considerado, entre las que se puede mencionar la selección de equipos, planificación, señalización y captura de datos.

2.2.2.5

Equipos Topográficos En el presente trabajo se propone al GPS y a la Estación Total como equipos topográficos a ser utilizados en el levantamiento, es por tanto necesario que el usuario conozca los principios de funcionamiento de ambos; la información aquí presentada tiene como objetivo proporcionar al usuario una visión general de dichos principios. A. Sistema de Posicionamiento Global (GPS) Es un Sistema que hace uso de un conjunto de Satélites ubicados en el espacio agrupados en forma de constelaciones. Se define como un sistema de medición tridimensional que utiliza señales de radio que proporciona los satélites. B. Estación Total Se conoce con este nombre, al instrumento que integra en un sólo equipo las funciones realizadas por el teodolito electrónico, un medidor electrónico de distancias y un microprocesador para realizar los cálculos que sean necesarios para determinar las coordenadas rectangulares de los puntos

                                                             3

Fuente: Levantamiento Topográfico– Pachas R. - ACADEMIA - Trujillo – Venezuela

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  del terreno. Entre las operaciones que realiza una Estación Total puede mencionarse: obtención de promedios de mediciones múltiples angulares y de distancias, corrección electrónica de distancias por constantes de prisma, presión atmosférica y temperatura, correcciones por curvatura y refracción terrestre, reducción de la distancia inclinada a sus componentes horizontal y vertical así como el cálculo de coordenadas de los puntos levantados. El manejo y control de las funciones de la Estación Total se realiza por medio de la pantalla y del teclado, las funciones principales se ejecutan pulsando una tecla, como la introducción de caracteres alfanuméricos, medir una distancia. Otras funciones que se emplean poco o que se utilizan sólo una vez, son activadas desde el menú principal, funciones como la introducción de constantes para la corrección atmosférica, constantes de prisma, revisión de un archivo, búsqueda de un elemento de un archivo, borrado de un archivo, configuración de la Estación, puertos de salida, unidades de medición, la puesta en cero o en un valor predeterminado del círculo horizontal se realizan también desde el menú principal. La pantalla es también conocida como panel de control, en ella se presentan las lecturas angulares en el sistema sexagesimal, es decir los círculos son divididos en 360º, de igual manera se puede seleccionar para el círculo vertical, ángulos de elevación o ángulos zenitales (el cero en el horizonte o en el zenit respectivamente). El modo de operar una Estación Total es similar al de un teodolito electrónico, se comienza haciendo estación en el punto topográfico y luego se procede a la nivelación del aparato. Para iniciar las mediciones es necesario orientar la Estación Total previamente, para lo cual se requiere hacer estación en un punto de coordenadas conocidas o supuestas y conocer un azimut de referencia, el cual se introduce mediante el teclado. Para la medición de distancias el distanciómetro electrónico incorporado a la Estación Total calcula la distancia de manera indirecta en base al tiempo que tarda la onda electromagnética en viajar de un extremo a otro de una línea y regresar. En el campo se hace estación con la Estación Total en uno de los extremos cuya distancia se desea determinar y en el otro extremo se coloca un reflector o prisma; es requisito indispensable que la visual entre la Estación Total y el reflector o prisma se encuentre libre de obstáculos, el instrumento transmite al prisma una señal electromagnética que regresa desde el reflector, la determinación precisa de la distancia se obtiene una vez que se han aplicado las correcciones atmosféricas, de temperatura y de presión correspondiente. Estas correcciones son efectuadas por el microprocesador una vez que el operador ha introducido por teclado estos valores. La Estación Total mide distancias repetidamente, el resultado que aparece en pantalla es el promedio del número de veces que el operador haya seleccionado. El tiempo estimado en los equipos modernos es de entre 3 y 4 segundos para distancias de 2.5 kilómetros, con una precisión de +- (3 mm + 2 ppm) o menor. Los prismas son circulares, de cristal óptico de alta calidad, fabricados observando estrictas tolerancias y vienen acompañados de un conjunto de accesorios: portaprismas, soportes de prismas, bases nivelantes, trípodes, balizas o bastones para prismas, trípodes para soporte de balizas o bastones. La Estación Total, equipo que se ha popularizado desde finales del siglo XX e inicio del XXI, evita las incidencias negativas del factor humano durante la medición y cálculo, con un incremento sustancial de la eficiencia y de la eficacia en las operaciones de campo; puede decirse entonces que la Estación Total constituye el instrumento universal moderno en la práctica de la Topografía, que puede ser utilizada para cualquier tipo de levantamiento

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  topográfico de una manera rápida y precisa y el vaciado de datos de campo libre de error. La Estación Total es utilizada tanto en levantamientos planimétricos como altimétricos, independientemente del tamaño del proyecto. Los levantamientos realizados con este instrumento son rápidos y precisos, el vaciado de los datos de campo está libre de error, el cálculo se hace a través del software y el dibujo es asistido por computadora, lo cual garantiza una presentación final, el plano topográfico, en un formato claro, pulcro y que cumple con las especificaciones técnicas requeridas. 2.2.2.6

Trabajo de gabinete A. Transferencia de y Procesamiento de Datos4 La recolección de datos por las diversas funciones del equipo, se pueden enviar datos de medición a un receptor (p.ej. ordenador portátil) a través de la interfaz de serie. Generalmente estos datos son archivados en formato ASCII para poder ser leídos por diferentes programas de topografía diseño geométrico y edición gráfica. Finalmente, el dibujo es completado mediante la edición gráfica con los datos complementarios tomados con Wincha y las anotaciones de la libreta de campo.

2.2.3 ESTUDIO DE MECÁNICA DE SUELOS Es el estudio de las propiedades físicas, químicas, hidráulicas y mecánicas del suelo, es de importancia fundamental para la construcción de cimentaciones y obras de tierra. Estas propiedades se determinan con los diferentes ensayos realizados en el laboratorio. 2.2.3.1

Aspectos generales5 A. Suelo Desde el punto de vista de la ingeniería, suelo es el sustrato físico sobre el que se realizan las obras, del que importan las propiedades físicoquímicas, especialmente las propiedades mecánicas. Se considera el suelo como un sistema multifase; formado por: fase sólida, que constituyen el esqueleto de la estructura del suelo; fase líquida, generalmente agua y fase gaseosa, generalmente aire que ocupan los intersticios entre los sólidos. B. Ubicación de Calicatas Consiste en determinar los lugares en donde se ubicarán las zonas de extracción de muestras para hacer los ensayos de laboratorio y determinar las propiedades del suelo cuyos parámetros nos permitirán emplazar las obras de ingeniería de acuerdo con la normatividad vigente. C. Exploración y obtención de muestras Consiste en excavar una calicata de dimensiones adecuadas para observar en forma directa la estratigrafía del terreno y extraer las muestras de cada uno de los estratos. La calicata debe permitir el ingreso de una persona y se puede realizar de forma manual o con equipo mecánico.

                                                             4  Fuente: Manual de empleo Leica TC(R)403/405/407- Levantamientos Topográficos, Leonardo Casano.  5

Fuente: Mecánica de Suelos Tomo I – Juárez Badillo/Rico Rodríguez.

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  2.2.3.2

Ensayos de Laboratorio A.

Contenido de Humedad (W%) Es la cantidad de agua que hay en una muestra de suelo, se determina como la relación que existe entre el peso del agua contenida en la muestra y el peso de su fase sólida. Se determina por la siguiente fórmula: % ∗ 100 Donde: W% : Contenido de Humedad Ww : Peso del agua Ws : Peso de suelo

B.

Peso específico de la masa del suelo (

(Ec. 10)

)

Es el peso de la muestra del suelo contenida en la unidad de volumen. Se determina como la relación entre el peso y su volumen. Determinar la densidad del suelo. Se expresa en gr/cm3. (Ec. 11)



Donde: : Peso específico de la masa del suelo Wm : Peso de la muestra Vm : Volumen de la muestra C.

Peso específico de sólidos de material fino Es la relación entre el peso y el volumen de las partículas minerales de la muestra del suelo. Los ensayos se realizan según el tipo de material: Grava gruesa o piedra, arena gruesa y/o grava y material fino. Se determina el peso específico por la fórmula: (Ec. 12) El denominador viene hacer el volumen de la fase sólida, ya que esa cantidad al dividir entre el peso específico del agua, viene hacer el volumen porque densidad del agua es 1 gr/cm3

D.

Análisis Granulométrico Estudia la distribución de las partículas que conforman un suelo según su tamaño, lo cual ofrece un criterio obvio para una clasificación descriptiva.

E.

Plasticidad Es la propiedad de los suelos cohesivos por la cual, son capaces de soportar deformaciones rápidas, sin variación volumétrica apreciable y sin desmoronarse ni agrietarse, esta propiedad es circunstancial, porque depende del contenido de humedad del suelo. a. Limites de consistencia Son las fronteras convencionales entre los estados de consistencia de los suelos: líquidos, semilíquido, plástico, semisólido y sólido.

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F.



Límite líquido: contenido de humedad que corresponde al límite arbitrario entre los estados de consistencia semilíquido y plástico del suelo. El suelo con contenido de humedad a su límite líquido se comporta como material plástico.



Límite plástico: contenido de humedad que corresponde al límite arbitrario entre los estados de consistencia plástico y semisólido de un suelo. El suelo con contenido de humedad menor a su límite plástico, se considera como material no plástico.



Limite de contracción: contenido de humedad que corresponde al límite arbitrario entre los estados de consistencia semisólido y solido de un suelo. El suelo con contenido de humedad menor a su límite de contracción no presenta reducción adicional de su volumen o contracción.

Compactación Es el mejoramiento artificial de las propiedades de suelo por medio de mecanismos, con los cuales se disminuye los vacios, se incrementa la resistencia y se disminuye la capacidad de deformación. El suelo se compacta en forma adecuada con una determinada humedad, llamada humedad óptima; si el agua es insuficiente, no habrá una buena lubricación y si es excesiva, las fuerzas hidrostáticas tenderán a separar las partículas.

G.

California Bearing Ratio (C.B.R.) Es el índice de resistencia del terreno, sirve para evaluar la capacidad de soporte de los suelos de sub rasante y de las capas de sub base, base y afirmado de un pavimento.

2.2.3.3

Cimentaciones Superficiales6 A. Cimentaciones La cimentación es la parte estructural del edificio, encargada de transmitir las cargas al suelo subyacente, de modo que no rebase la capacidad portante del suelo, y que las deformaciones producidas en éste sean admisibles para la estructura. Por tanto, para realizar una correcta cimentación habrá que tener en cuenta las características geotécnicas del suelo y además el diseño del propio cimiento, de modo que sea suficientemente resistente. B. Capacidad de Carga. La determinación de la capacidad de carga se realiza según la teoría desarrollada por Terzaghi (1943), quien fue el primero en presentar una teoría completa para evaluar la capacidad de carga última de cimentaciones superficiales. De acuerdo con ésta, una cimentación es superficial si la profundidad Df, de la cimentación es menor o igual que el ancho de la misma.

                                                             6

Fuente: Principios de Cimentaciones – Braja M. Das.

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  Sin embargo, investigadores posteriores sugieren que cimentaciones con Df igual a 3 o 4 veces el ancho de la cimentación pueden ser definidas como cimentaciones superficiales.

Gráfico 04: Falla por capacidad de carga en suelo bajo una cimentación rígida corrida. Terzaghi sugirió que para una cimentación corrida (es decir, cuando la relación ancho entre longitud de la cimentación tiende a cero), la superficie de falla en el suelo bajo carga última puede suponerse similar a la mostrada en la figura. El efecto del suelo arriba del fondo de la cimentación puede también suponerse reemplazado por una sobrecarga equivalente efectiva q= γDf (donde γ = peso específico del suelo). La zona de falla bajo la cimentación puede separarse en tres partes: a. La zona triangular ACD inmediatamente abajo de la cimentación. b. Las zonas de corte radiales ADF y CDE, con las curvas DE y DF como arcos de una espiral logarítmica. c. Dos zonas pasivas de Rankine triangulares AFH y CEG. Se supone que los ángulos CAD y ACD son iguales al ángulo de fricción del suelo, ϕ. Note que, con el reemplazo del suelo arriba del fondo de la cimentación por una sobrecarga equivalente q, la resistencia de corte del suelo a lo largo de las superficies de falla GI y HJ fue despreciada. Usando el análisis de equilibrio, Terzaghi expresó la capacidad de carga última por falla general. Para Cimientos Corridos: ∗ ∗ ∗ ∗

∗

(Ec. 13)

Donde: c : Cohesión del suelo : Peso específico de la masa del suelo q = : Sobrecarga , , : Factores de capacidad de carga adimensionales correspondientes a la cohesión, a la sobrecarga y al peso del suelo que están únicamente en función del ángulo ϕ de fricción del suelo. Para estimar la capacidad de carga última de cimentaciones cuadradas o circulares, la ecuación puede modificarse a:  Para Zapatas Cuadradas 1.3 ∗ ∗  Para Zapatas Circulares 1.3 ∗ ∗

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∗ ∗

0.4 ∗ ∗ 0.3 ∗ ∗

∗ ∗

(Ec. 14) (Ec. 15)

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  En la ecuación para zapatas cuadradas, B es igual a la dimensión de cada lado de la cimentación; en la ecuación para zapatas circulares, B es igual al diámetro de la cimentación. Para cimentaciones que exhiben falla local por corte en suelos, Terzaghi sugirió modificaciones a las ecuaciones de los factores de capacidad de carga como sigue:  Para Zapatas Cuadradas. 2/3 ∗ ∗ ′ ∗ ′  Para Zapatas Cuadradas 0.867 ∗ ∗ ′  Para Zapatas Circulares 0.867 ∗ ∗ ′

0.4 ∗ ∗ ∗ ′

∗ ′

∗ ′

0.4 ∗ ∗ 0.3 ∗ ∗

(Ec. 16) ∗ ′

∗ ′

(Ec. 17) (Ec. 18)

N’c, N’q y N’γ son los factores de capacidad de carga modificada. Estos se calculan usando las ecuaciones para el factor de capacidad de carga (para Nc, Nq y Nγ) reemplazando ϕ por ϕ' = tan-1 (2/3 tan ϕ). Las ecuaciones de capacidad de carga de Terzaghi se modificaron para tomar en cuenta los efectos de la forma de la cimentación (B/L), profundidad de empotramiento (Df), e inclinación de la carga. Sin embargo, muchos ingenieros usan todavía la ecuación de Terzaghi que proporciona resultados bastante buenos considerando la incertidumbre de las condiciones del suelo. C. Factor de Seguridad. Para la determinación de la presión admisible se emplea un factor de seguridad mínimos frente a la falla por corte son los siguientes: a. b.

Para cargas estáticas: 3.0 Para solicitación máxima de sismo o viento (la que sea más desfavorable): 2.5 (Norma E-050 Sección 3.4) Con lo cual se determina la Presión admisible: (Ec. 19)

2.2.4 HIDROLOGÍA7 Desde el punto de vista de la ingeniería abarca aquellas partes del campo que están relacionadas al diseño y operación del proyecto de ingeniería, para el control del agua pluvial, siendo necesario para su realización hacer una evaluación hidrológica, para luego diseñar las estructuras hidráulicas como canaletas, alcantarillas, etc. Es necesario contar con información de registro de variables hidrológicas como: precipitación máxima absoluta, descargas máximas e Intensidades máximas según sea el caso de las estaciones cercanos a la zona en estudio del proyecto; con la finalidad de estudiar su comportamiento y verificar el ajuste a un determinado modelo de distribución de valores extremos y así poder determinar eventos máximos de diseño para diferentes periodos de retorno. El objetivo fundamental del drenaje es la eliminación del agua que en cualquier forma puede perjudicar a la estructura, esto se logra evitando que el agua llegue hacia ella, o de lo contrario dar una salida rápida a las aguas que inevitablemente lleguen.

                                                             7

Fuente: Hidrología Estadística – Máximo Villón Bejar

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  2.2.4.1 Recopilación de información Consiste en la recolección, síntesis, organización y comprensión de los datos que se requieren. En este caso los datos hidrológicos son obtenidos de varias fuentes. La información referente a la calidad y cantidad de agua superficial y subterránea será recopilada de estaciones cercanas, con registros de muchos años sobre precipitación, escorrentía, y otra información climatológica. 2.2.4.2 Transferencia de intensidades a la zona del proyecto A. Altitud media de la zona del proyecto Es la ordenada media de la curva hipsométrica, en ella, el 50% del área de la cuenca, está situado por encima de esa altitud y el 50% está situado por debajo de ella. Está dado por:

∑

∗

  

 

 

(Ec. 20) 

Donde: Hm: Elevación media. Hi: Elevación media entre dos contornos. Ai: Área entre dos contornos. A: Área total de la cuenca. La transferencia de intensidades está dada por la siguiente fórmula: ∗

Donde: Izona Estudio Hm IEst. Patrón HEst. Patrón

. .

ó ó

(Ec. 21)

: Intensidad en la Zona de estudio. : Altitud media. : Intensidad de la Estación patrón. : Altitud de la Estación patrón.

2.2.4.3 Análisis de la información En esta etapa se analiza la información mediante la aplicación de técnicas de procesamiento y de representación gráfica de los datos recopilados. La precipitación en general es expresada en términos de Intensidad promedio durante algún periodo de tiempo, quizá la forma más común de dichos datos son tomados por la precipitación media anual. A. Valor extremo de la distribución Tipo I de Gumbel El modelo de Gumbel es el que más se ajusta a fenómenos de variables hidrológicas: caudales máximos, precipitaciones máximas, Intensidades máximas, etc. El modelo probabilístico representado por la ecuación: F (x 0.4, tratando de lograr columnas con adecuada rigidez y con capacidad de resistencia de momentos flectores en las dos direcciones en estructuras formadas sólo por pórticos. Si la estructura presentara además muros de corte en sus dos direcciones de tal manera de lograr adecuada rigidez lateral y resistencia, esta disposición no será necesaria.



El ancho mínimo para columnas fijado en 25 cm., trata de evitar columnas con un ancho que hace difícil el proceso constructivo en edificios conformados por pórticos y/o muros de corte de concreto armado por la colocación de los fierros en las vigas. En edificios de albañilería donde los elementos principales son los muros y no las columnas, esta condición no es necesaria.



Las columnas al ser sometidas a carga axial y un momento flector, tienen que ser dimensionadas considerando dos efectos simultáneamente. Tratando de evaluar cuál de los dos es el que gobierna en forma más influyente en el dimensionamiento. Las columnas se predimensionan con la fórmula:

∗

∗ ′

(Ec. 41)

Donde: D: Dimensión de la sección en la dirección del análisis sísmico de la columna: B: La otra dimensión de la sección de la columna. P: Carga total que soporta la columna. n: Valor que depende del tipo de columna. f’c: Valor de la resistencia a la compresión del concreto.

                                                             16

Fuente: Diseño en Concreto Armado – Roberto Morales Morales

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  Cuadro 12 Valores de P y n para el predimensionamiento de columnas Tipo Columna

Valores

TIPO C1 (Para los primeros pisos)

Columna Interior n < 3 pisos

P = 1.10 PG n = 0.30

TIPO C1 (Para los 4 últimos pisos)

Columna Interior n > 4 pisos

P = 1.10 PG n = 0.25

TIPO C2, C3

Columna Extrema de Pórticos Interiores

P = 1.25 PG n = 0.25

TIPO C4

Columna de Esquina

P = 1.50 PG n = 0.20

PG = Peso total de cargas de gravedad que soporta la columna

E. Predimensionamiento de Zapatas17 Para predimensionar las zapatas tendremos que determinar su área (en planta) y su alto (Peralte).

Gráfico 06: Predimensionamiento de Zapatas a. En Planta Se predimensionan calculando el área necesaria de la zapata dividiendo la carga total de servicio entre la capacidad portante del suelo. ∗



(Ec. 42)

Donde: Az : Área de la zapata. A, B : Lados de la zapata P : Carga de servicio. Pp: Peso propio de la zapata. σt : Esfuerzo del terreno. Cuadro 13: Peso propio para 1º tanteo f'c > 210 Kg/cm2 σt (Kg/cm2)

Pp en % de P

4

4%

3

6%

2

8%

1

10%

b. En Elevación Para dimensionar en elevación debemos trabajar con las cargas factorizadas. El peralte mínimo de la zapata por encima del refuerzo de flexión será mayor a 0.15 m. Para el cálculo de la altura de la zapata “d” se toma el valor mayor, de la verificación de los cortantes por punzonamiento y por flexión:

                                                             17

Fuente: Diseño en Concreto Armado – Roberto Morales Morales

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F. Predimensionamiento de Vigas de cimentación18 La viga de cimentación permite controlar la rotación de la zapata excéntrica correspondiente a la columna perimetral. La viga de cimentación debe ser muy rígida para que sea compatible con el modelo estructural supuesto. La única complicación es la interacción entre el suelo y el fondo de la viga. Algunos, autores recomiendan que la viga no se apoye en el terreno, o que se apoye debajo de ella de manera que sólo resista su peso propio. Si se usa un ancho pequeño de 30 ó 40 cm., este problema es de poca importancia para el análisis Para predimensionar las vigas de cimentación tendremos que determinar su ancho (base) y su alto (Peralte). a. Peralte de viga. Para hacer el predimensionamiento de vigas de cimentación consideramos el espaciamiento entre columnas. h = L/7

(Ec. 43)

b. Ancho de viga. Para dimensionar el ancho de la viga de cimentación lo haremos en base a la siguiente fórmula: (Ec. 44) ∗ Donde: P : Carga total de servicio de la columna exterior. L : Espaciamiento entre columnas. G. Juntas de separación sísmica (s)19 Cuando un edificio presenta una gran asimetría en la forma de su planta, o en elevación, o cuando los elementos resistentes están mal dispuestos generando bloques con distintas características vibratorias, es conveniente separar el edificio en bloques mediante “juntas sísmicas”, de manera que estos bloques no interactúen entre sí evitando el choque entre ellos. Se verificará que los desplazamientos no excedan la fracción de la altura de entrepiso que se indica en el cuadro siguiente: Cuadro 14 LÍMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO Material Predominante ( ∆i / hei ) Concreto Armado 0,007 Acero 0,010 Albañilería 0,005 Madera 0,010 Estos límites no son aplicables a naves industriales

La distancia mínima no será menor de los 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes, ni menor que: s = 3 + 0.004 * (h -500) (Ec. 45) Donde: s : Dimensión de la junta, s > 3 cm. h : Altura de la edificación desde el nivel el terreno natural en cm. “s” debe ser mayor o igual a 3 cm.

                                                             18 19

Fuente: Diseño en Concreto Armado – Roberto Morales Morales Fuente: 19 Fuente: Norma E-030 Diseño Sismorresistente – RNE.

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  2.2.7.3

Metrado de Cargas y Estructuración20 Las edificaciones y todas sus partes deberán ser capaces de resistir las cargas que se les imponga como consecuencia de su uso previsto. Estas actuarán en las combinaciones prescritas y no deben causar esfuerzos ni deformaciones que excedan los señalados para cada material estructural en su Norma de diseño específica. En ningún caso las cargas empleadas en el diseño serán menores que los valores mínimos establecidos en la Norma vigente. El análisis y diseño se complementa con la Norma E.030 Diseño Sismorresistente y con las Normas propias de diseño de los diversos materiales estructurales. Al realizar la estructuración de una edificación, considerando la carga vertical, se tendrá en cuenta que las cargas de gravedad actuantes, se transmiten de la losa del techo hacia los diferentes elementos estructurales como vigas y de éstas hacia las columnas respectivas, denominadas ejes portantes; donde irán hacia la cimentación y finalmente al suelo de fundación. El metrado de cargas se llevará a cabo considerando lo estipulado en la Norma E.020 del Reglamento Nacional de Edificaciones. A. Tipos de cargas Las solicitaciones o cargas actuantes en una edificación, se clasifican en: a. Cargas estáticas. Se aplican sobre la estructura sin provocar vibraciones en la misma; se clasifican en:  Carga Muerta o Permanente. Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificación, incluyendo su peso propio, que sean permanentes o con una variación en su magnitud, pequeña en el tiempo. En la Norma E.020: Cargas, del R.N.E. se especifica las cargas estáticas mínimas que se deben adoptar para el Diseño estructural.  Carga Viva o Sobrecarga. Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles soportados por la edificación. b. Cargas dinámicas21.  Generalidades Las expresiones matemáticas que gobiernan la respuesta dinámica de las estructuras se conocen con el nombre de ecuaciones del movimiento. Dichas ecuaciones se obtienen aplicando cualquiera de los principios de la mecánica clásica, como, por ejemplo, el principio de d'Alembert, el de los trabajos virtuales, o el de Hamilton. En el caso de los edificios, los modelos dinámicos más usuales son el de edificio de cortante y el de pórtico tridimensional.  Edificios de cortante El modelo más sencillo con varios grados de libertad que se puede utilizar para describir el comportamiento dinámico de una estructura es el

                                                             20

Fuente: Análisis de Edificios – Ángel San Bartolomé Fuente: Diseño Sismoressitente de Estructuras – Dr. Luis Miguel Bozzo Rotondo, Dr. Horia Alejandro Barbat Barbat

21

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  de edificio de cortante. Dicho modelo se representa esquemáticamente en el Gráfico 7, está basado en la hipótesis de que el edificio es simétrico, los forjados son infinitamente rígidos, los pilares no sufren deformación por axial y, en consecuencia, los únicos movimientos de los nudos son los horizontales. El modelo del Gráfico 7(a) está sometido a una aceleración horizontal a(t) de origen sísmico. A la velocidad y al desplazamiento del movimiento sísmico del terreno se les denomina v(t) y d(t), respectivamente. Las ecuaciones del movimiento pueden deducirse estableciendo el equilibrio dinámico de cada masa, de acuerdo con el principio de d'Alembert. Aislando la masa mr e introduciendo todas las fuerzas correspondientes, incluidas las de inercia, se obtiene el esquema del Gráfico 7 (b). Expresando el equilibrio dinámico de la masa mr, en un sistema de referencia no inercial, con el origen en la posición inicial del edificio, se obtiene: 0; (r =1,2, …, n)

(Ec. 46)

Gráfico 07: Modelo de Edificio cortante (a) Modelo Sísmico (b) Equilibrio de Fuerzas Donde, , , son son las fuerzas de inercia, elásticas y de amortiguamiento, respectivamente, correspondientes al grado de libertad “r”. El modelo dinámico completo está en equilibrio si lo están todas y cada una de sus masas. Escribiendo una ecuación de equilibrio para cada una de las masas, se obtiene un sistema de ecuaciones de equilibrio que se escribe en la siguiente forma matricial: 0

(Ec. 47)

Los vectores de las fuerzas elásticas, Fe(t), de inercia, F¡(t), y de amortiguamiento, Fa(t) se definen mediante las siguientes expresiones: Fe (t) = KX (t) Fi (t) = - M [Ẍ (t) + {1} a(t) ] Fa (t) = CẊ (t) Donde X es el vector de desplazamientos respecto a la base del edificio de cortante, {1} es un vector formado por unos y “K” es la matriz de rigidez, que en este caso particular es tridiagonal y se escribe en la siguiente forma:

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  k1+k2 -k2 … … … …

K=

-k2 k2+k3 -k3 … … …

0 -k3 k3+k4 … … …

0 0 -k4 … 0 …

0 0 0 … -kr …

0 … … … kr+kr+1 …

… … … … - kr+1 …

0

0 … … … 0 … kn

En donde kr =12EIr/hr3 es la rigidez cortante del grupo de pilares r, siendo Ir, la suma de los momentos de inercia de los pilares situados entre los pisos r y r - 1 y hr la altura de tales pilares. La matriz de masa “M” es diagonal para modelos de cortante y la matriz de amortiguamiento “C” se considera, en una primera aproximación, proporcional a la de masa, a la de rigidez, o una combinación lineal de las dos. Reemplazando las ecuaciones, se obtienen las ecuaciones de movimiento del modelo MẌ(t)+ CẊ(t)+ KX(t) = -M{1}a(t)

(Ec. 48)

En el caso de un sistema con un solo grado de libertad, la ecuación diferencial del movimiento es mẍ(t) + cẋ (t) + kx(t) = - m a(t)

(Ec. 49)

Donde m, e y k son la masa, el coeficiente de amortiguamiento y la rigidez del modelo, respectivamente, x(t) es el desplazamiento según la dirección del grado de libertad. Uno de los métodos usados y de más fácil aplicación para obtener la solución de la ecuación diferencial de movimientos es el método de Superposición Modal para lo cual se hará uso del espectro de respuesta el cual se encuentra descrito en la Norma E.030: Diseño sismorresistente, del Reglamento Nacional de Edificaciones c. Cargas Producidas por Viento22 En el caso de las estructuras de acero, por su peso propio relativamente bajo y grandes superficies expuestas a la acción del viento, las cargas del viento pueden ser más importantes que las cargas debido al sismo. Es así que la estimación de cargas producidas por el viento se realiza según lo estipulado en la Norma E.020: Cargas. Las presiones o succiones “p” debidas a la acción del viento en superficies verticales, horizontales o inclinadas es un múltiplo de la presión dinámica y se expresa de la siguiente manera: p = Cp * Cr * q

(Ec. 50)

Donde: p : Intensidad de la presión estática equivalente. Cp : Coeficiente de presión. Cr : Coeficiente de ráfagas de viento y de flexibilidad vertical. q : Intensidad de la acción dinámica del viento. q =0.005 V2. V = Velocidad del viento de diseño, a la altura H sobre el suelo en la cual “p” se calcula.  Presiones Interiores Cpi: Definimos el coeficiente de abertura “n” como el área de la abertura de la superficie expuesta, entre el área total expuesta. -

n > 30% : o o

Abertura al lado Barlovento : Cpi = 0.80 Abertura al lado Sotavento : Cpi = -0.50

                                                             22

Fuente: Diseño Estructural en Acero – Luis F. Zapata Baglietto

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  -

n < 30% : Se considerarán para el cálculo de las presiones internas los valores más desfavorables entre los especificados a continuación: o Abertura al lado Barlovento : Cpi = 0.80 / 30 ± (1 –n/30) o Abertura al lado Sotavento : Cpi = -0.50 / 30 ± (1 –n/30)

-

Si la construcción carece de aberturas, se tomará : Cpi = ±0.3

 Presiones Exteriores Cpe: Para poder entender mejor su cálculo, realizaremos los siguientes gráficos:

Gráfico 08a: Cálculo de Presiones exteriores. Isometría

Gráfico 08b Cálculo de Presiones exteriores. Planta

Gráfico 08c Cálculo de Presiones exteriores. Elevación

-

Coeficientes de Presión Exterior : Cpe Cuadro 15 Φ 0º 90º

A +0.9 -0.7

B -0.5 -0.7

C -0.7 +0.9

D -0.7 -0.5

E * -1

F -0.7 -1

Cuadro Nº 16: Coeficientes de Presión Exterior de Barlovento (E). θ

0º

10º

20º

30º

40º

50º

60º

70º

80º

90º

Cpe

-1

-0.8

-0.4

0

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

 Efecto combinado de las presiones interiores y exteriores: Cp Cp = Cpe – Cpi Donde: Cpe : Coeficiente de Presión Exterior. Cpi : Coeficiente de Presión Interior.

(Ec. 51)

 La velocidad de viento: La velocidad básica del viento se tomará de los Mapas Eólicos y en ningún caso se tomarán presiones dinámicas menores a 15 Kg/m2. Se aclara que las presiones pueden ser positivas (presión) o negativas (succión). Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

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  La velocidad de diseño hasta 10 m. de altura será la velocidad máxima adecuada a la zona de ubicación de la edificación pero no menor de 75 km/h. -

Mapa Eólico Norma: Este mapa sirve de guía, para establecer las velocidades básicas del viento en la zona donde se ubica la estructura, sin embargo; se debe tener en cuenta la variabilidad debida a las condiciones locales (topográficas, climáticas). Si hubiera mediciones confiables en la zona en cuestión, podrán adoptarse la velocidad proveniente del estudio. Gráfico 09: Mapa Eólico del Perú.

(Fuente: Norma E.020 Cargas - RNE) Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

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  2.2.7.4

Análisis Estructural A. Métodos Empleados para el Análisis Estructural Con la finalidad de resolver sistemas estructurales hiperestáticos, existen varios métodos, pero el más usado es el Método de Rigidez, el cual es un procedimiento organizado que sirve para resolver estructuras determinadas e indeterminadas, estructuras linealmente elásticas y no linealmente elásticas es el más usado. En la actualidad con el desarrollo de la computación se han desarrollado innumerables programas de computadora basados en el método general de rigidez, pero los más usados son el SAP2000 y el ETABS. Estos programas basado en el método de rigideces por procedimientos matriciales, escrito bajo la hipótesis de la teoría de la elasticidad: continuidad, homogeneidad, isotropía, linealidad y elasticidad. Teniendo en cuenta estas hipótesis, sendos programas son capaces de analizar sistemas estructurales formados en base a elementos del tipo marco, cáscara y sólidos realizando un análisis tridimensional. Estos programas permiten analizar el modelo idealizado de la estructura; a través de una interface gráfica, y posteriormente el respectivo análisis tridimensional, realizando la debida combinación de cargas según las diversas solicitaciones estipuladas en la Norma E.060: Concreto armado y el manual AISC: Especificaciones del LRFD para elementos de acero), lo cual nos permite obtener los esfuerzos últimos de diseño de cada elemento. B. Análisis Estructural por Cargas Verticales23 Este tipo de análisis se realiza para cargas permanentes o cargas muertas y Cargas Vivas o sobrecargas. a. Análisis por Cargas Permanentes o “Muertas” El análisis se realiza en base a las cargas que actúan permanentemente en la estructura en análisis tales como: Peso propio de vigas, losas, tabiquería, acabados, coberturas, etc. Estas cargas serán repartidas a cada uno de los elementos que componen la estructura. Los pesos de los materiales necesarios para la estimación de cargas muertas se encuentran en el Reglamento Nacional de Edificaciones Norma E.020: Cargas b. Análisis por Sobre cargas o Cargas “Vivas” El análisis se realiza en base a las cargas de servicio o sobrecargas estipuladas en el Reglamento Nacional de Edificaciones Norma E.020: Cargas C. Análisis Estructural por Cargas Dinámicas El análisis dinámico de las edificaciones podrá realizarse mediante procedimientos de superposición espectral o por medio de análisis tiempo historia, según lo estipulado en la Norma E.030: Diseño Sismorresistente. Para este tipo de edificaciones llamadas convencionales podrá usarse el procedimientos de superposición espectral; para edificaciones especiales deberá usarse un análisis tiempo – historia.

                                                             23

Fuente: Análisis de Edificios – Ángel San Bartolomé

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  Actualmente la Norma de Diseño Sismorresistente E.030 exige analizar cada dirección con el 100% del sismo actuando en forma independiente. a. Superposición espectral24. Son modelos que permiten comprender de manera simplista el comportamiento de las estructuras. Debido a la dificultad para resolver problemas estructurales considerados como medios continuos, es decir, a tener que dar la respuesta de un sistema estructural cualesquiera e una infinidad de puntos se convierte en un problema complejo o complicado. Este imposible se facilita solo si calculamos la respuesta en unos cuantos puntos a través de la discretización de las masas concentradas y demás acciones de puntos determinados  Espectro de diseño. El análisis sísmico, se realizó de acuerdo a la Norma E.030 del R.N.E, considerando el criterio de superposición espectral y la Combinación Cuadrática de Valores (CQC), como método elegido; utilizándose los siguientes parámetros:

∗

(Ec. 52)

Donde: Z: Factor de Zona. U: Coeficiente de Uso e Importancia. C: Factor de Ampliación Sísmica. S: Factor de Suelo. R: Coeficiente de Reducción de Solicitaciones Sísmicas. g: Aceleración de la Gravedad . b. Análisis para cargas de viento25 Para el cálculo de los esfuerzos en los elementos estructurales y por su forma espacial, se ha empleado un software especializado para realizar el análisis estructural. El cálculo de los esfuerzos en los elementos estructurales que conforman la estructura metálica se ha desarrollado considerando 3 grados de libertad de desplazamientos lineales por nudo (X, Y, Z) coordenadas en el espacio tridimensional y se ha aplicado el método de rigideces por procedimientos matriciales. Puesto que la estructura va estar sometida a diversas cargas durante su vida útil, se ha considerado las combinaciones de carga según el método de “Estados límites” del código AISC (AMERICAN INSTITUTE STEEL CONSTRUCTION) denominado método LRFD (LOAD RESISTANT FACTOR DESIGN), que especifica las condiciones de carga según la Norma E.090 del R.N.E. 2.2.7.5

Diseño de Elementos Estructurales de Concreto Armado En el diseño de concreto armado deben dimensionarse para una resistencia adecuada que brinde seguridad para los ocupantes de la edificación, dicho diseño se regirá a lo dispuesto por el R.N.E. de acuerdo a la Norma E.060: Concreto armado y la Norma de Construcciones en Concreto Estructural ACI 318-99, que

                                                             24 25

Fuente: Norma E-030 Diseño Sismorresistente – RNE. Diseño de Estructuras de Acero con LRFD –T. Galambos,F.J.Lin, B. Johnston

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  brinda Disposiciones Especiales para el Diseño Sísmico donde se describen todos los requisitos que deben de cumplir los sistemas estructurales de concreto armado tanto en flexión como en flexo - compresión y el ámbito de aplicabilidad de estos requisitos cuando dichos sistemas estructurales están sometidos fuerzas inducidas por sismo. El diseño de los sistemas estructurales (pórticos de concreto armado) sometidos a fuerzas sísmicas, deben ser diseñados de tal manera que se garantice el comportamiento dúctil (comportamiento post-elástico) durante la acción de las fuerzas de sismo. A. Diseño de vigas, columnas y muros de concreto El diseño estructural de estos elementos, se ha efectuado mediante el uso de programas especializados que nos brindan valores confiables tales como el ETABS o SAP2000. B. Diseño por fuerza cortante26 La fuerza cortante que resiste una viga, será la que proporciona el concreto y el acero estructural, es decir:

(Ec. 53)

Donde: Vn : Fuerza cortante nominal. (Vu/Φ) Donde: Vu = Cortante de diseño Φ = Factor de resistencia para fuerza cortante = 0.85 Vc : Fuerza cortante que resiste el concreto. Vs : Fuerza cortante que resiste el acero. Donde deben cumplir los siguientes requisitos mínimos: a. Si Vn < Vc/2, entonces no necesita ningún tipo de refuerzo transversal. b. Si Vn > Vc/2 y Vn < Vc, entonces se necesita un refuerzo transversal mínimo. 3.5 ∗

∗

(Ec. 54)

Donde : S < d/2 y s < 60 cm. c. Si Vn > Vc, tenemos: -

Si



1.06 ∗

′ ∗

∗ ,

(Ec. 55)

entonces s < d/2 ó s < 60 cm -

Si



1.06 ∗

′ ∗

∗

y



2.12 ∗

′ ∗

∗

(Ec. 56)

entonces s < d/4 ó s < 30 cm d. Si



2.12 ∗

′ ∗

∗

,

(Ec. 57)

Entonces cambiar la sección o mejorar la calidad del concreto

                                                             26

Fuente: Diseño en concreto armado – Roberto Morales Morales

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  C. Diseño de losas aligeradas a. Diseño por flexión  Cálculo de la cuantía balanceada 0.85 ∗ ∗ ∗

(Ec. 58)

 Cálculo de la cuantía máxima 0.75 ∗ á

(Ec. 59)

 Cálculo de la cuantía mínima (Ec. 60)  Cálculo de la cuantía por deflexiones 0.18 ∗

(Ec. 61)

 Momento positivo máximo ∗ ∗ á

(Ec. 62)

En el cual: 0.85 ∗

∗

∗

∗ ;

∗ , k =0.85, t = espesorlosa (5 cm.)  Momento negativo máximo ∗ 0.85 ∗ ∗ ∗ á

(Ec. 63)

∗ ∗



En el cual:

∗

.

∗

 Áreas de acero aplicando la cuantía mecánica ∗

∗

∗

∗

1

0.59

; ϕ = 0.90

(Ec. 64)

En el cual: 0.849

0.721

.

∗

(Ec. 65)

∗ ∗

∗

(Ec. 66) ∗

∗

(Ec. 67)

 Refuerzo por contracción y temperatura 0.0018 ∗

∗

(Ec. 68)

b. Separación: ∗ 100

b. Verificación por corte

(Ec. 69) 5 45



 Fuerza cortante que toma el concreto 0.53 ∗

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′ ∗

∗

(Ec. 70)

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   Debe cumplir la siguiente condición , No necesita ensanche de vigueta. Si, . á Si, , Necesita ensanche de vigueta. . á  Ensanche de vigueta por corte c. Ensanche de sección .

∗ .

-

á

∗

(Ec. 71)

∗

Longitud de ensanche .

á

(Ec. 72)

Donde: β1: Coeficiente que depende de la resistencia del concreto. Si f’c 12D ó > d)

la >

12D,

la>d ,

D: Díametro de la varilla d: Peralteefectivo

EMPALMES EN VIGAS Y LOSAS

ntz

_l -l

¡¡a

l* u4

_l_

Refuezo lnferior

|

Valores de "m" Ref. lnferior @

3/8" 1t2"

5/8" 3t4" 1

Ref. Superior

H cualquiera

H 0.30m

0.40 0.40

0.40

040

o.45 0.50

0.50

0.45

0.60

0.60

0.55

4.75

'1.15

1.00

1.30

- No empalmar más del 50% del área total en una misma sección. - En caso de no empalmarse en las zonas indicadas, aumentar la la longilud de empalme en un 70%. - Para aligerados y vigas chatas, el acero interior se empalmará sobre los apoyos, siendo la longitud de empalme de 25 cm si g 3/8" y 35 cm para 112" 6 518".

DETALLE TíPICO DE ESTRIBOS

DETALLE DE UNIÓN VIGAS - COLUMNAS

LONGITUDES DE GANCHOS

L o a N

:tI

I

@

0)

y'6 c

ó

o S T

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.E (o

'6

fv= 4,200 Kslc'n2

3/8"

1

,l.5

cm.

1t2"

15.5 cm.

5/8"

20.0 cm.

314"

25.0 cm

o o. o

UJ

o

30.5 cm

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  2.2.7.6

Diseño de Estructuras de Acero.28 El diseño estructural, es una mezcla de arte y ciencia que combina los sentimientos intuitivos del ingeniero con los principios de la Estática, Dinámica, Mecánica de Materiales y el Análisis Estructural, para producir una estructura segura que sirva sus propósitos. Para llevar a cabo el Diseño Estructural, debemos considerar los aspectos funcionales de la obra a ejecutar y el diseño de los componentes de la estructura. Dos son los enfoques de diseño estructural en acero conforme a lo disponible a la fecha: “Diseño por Esfuerzos permisibles”, conocido por sus siglas ASD (Allowable Stress Design) “Diseño por Estado Límite”, conocido por sus siglas LRFD (Load and Resistance Factor Design). En el diseño de estructuras de acero se prefiere usar el Método AISC–LRFD por presentar algunas ventajas con respecto al método AISC - ASD entre las cuales podemos mencionar que es un método más racional y por lo tanto se acerca más a la realidad de lo que ocurre en la vida útil de la estructura.

2.2.7.7

Diseño con Madera29 A. Generalidades La tendencia en diseño estructural de la madera es hacia el diseño de resistencia última o de diseño límite, lo cual permite la consideración por separado de la incertidumbre en las cargas, los métodos de análisis y la resistencia del material en lugar de utilizar un único factor de seguridad, resultando un diseño más eficiente. Las estructuras de madera se diseñan por Método de Esfuerzos Admisibles, reduciendo la resistencia en vez de incrementar las cargas, considera un factor de seguridad establecido de acuerdo a los criterios tradicionales para lograr un comportamiento dentro del rango elástico del material y tomando en cuenta que las cargas actuantes se estiman en su valor real, es decir, sin factorarla. Todas las piezas estructurales deben ser capaces de soportar, con adecuada estabilidad y rigidez, la totalidad de las cargas (peso propio o cargas muertas y carga viva o cargas de servicio) y otras solicitaciones que pueden ser razonablemente esperadas durante su montaje, construcción y uso, sin exceder las tensiones de diseño y deformaciones admisibles que se establece en la norma E.010 del R.N.E. Para efectos de diseño la madera se considerará como un material homogéneo e isotrópico. Por consiguiente las propiedades mecánicas se especificarán para dirección paralela a la fibra y dirección perpendicular a la fibra. Las especies de madera adecuadas para el diseño usando esta Norma son las que aparecen en el Registro del SENCICO de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E.101 Agrupamiento de Madera para Uso Estructural y que han sido clasificadas en tres grupos de acuerdo a sus características estructurales: A, B y C. Para construcciones con elementos de madera, especialmente prefabricados o dimensionados desde el momento de su habilitado, debe tomarse en cuenta criterios de coordinación modular, buscando relacionar las

                                                             28 29

Fuente: Diseño Estructural en Acero – Luis F. Zapata Baglietto Fuente: Norma E-010: Madera RNE.

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  dimensiones de los ambientes arquitectónicos con las dimensiones de piezas, paneles u otros componentes constructivos. B. Métodos de Análisis Las recomendaciones, limitaciones y esfuerzos admisibles dados en esta Norma son aplicables a estructuras analizadas por procedimientos convencionales de análisis lineal y elástico. La determinación de los efectos de las cargas (deformaciones, fuerzas, momentos, etc.) en los elementos estructurales debe efectuarse con hipótesis consistentes y con los métodos aceptados en la buena práctica de la ingeniería. C. Cargas Las estructuras deben diseñarse para soportar todas las cargas provenientes de: a. b. c.

Peso propio y otras cargas permanentes o cargas muertas. Sobrecarga de servicio o cargas vivas. Sobrecargas de sismos, vientos, nieve

La determinación de las sobrecargas de servicio y cargas de viento, sismo y nieve, se efectuará de acuerdo a lo señalado por las Normas y Reglamentos vigentes. Cuando las sobrecargas de servicio o las cargas vivas sean de aplicación continua o de larga duración (sobrecargas en bibliotecas o almacenes, por ejemplos), estas deben considerarse como cargas muertas para efectos de la determinación de deformaciones diferidas. D. Esfuerzos admisibles Los esfuerzos admisibles que deberán usarse en el diseño de elementos de madera para cada grupo estructural, son los que se consigan en la Norma Técnica de Edificación E.101 Agrupamiento de Madera para Uso Estructural. Para el caso de diseño de viguetas, correas, entablados, entramados, etc., donde exista una acción de conjunto garantizada, estos esfuerzos pueden incrementarse en un 10%. E. Módulo de elasticidad Los módulos de elasticidad que deberán usarse en el diseño de elementos de madera para cada grupo estructural son los que se consignan en la Norma Técnica de Edificación E.101 Agrupamiento de Madera para Uso Estructural. En general deberán usarse los módulos indicados como “E mínimo”. El valor “E promedio” podrá utilizarse solo cuando exista una acción de conjunto garantizada, como en el caso de muros entramados, viguetas y entablados. Cuadro 19: Esfuerzos Admisibles MPa (Kg/cm2) GRUPO

FLEXIÓN

A B C

20,6 (210) 14,7 (150) 9,8 (100)

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TRACCIÓN PARALELA 14,2 (145) 10,3 (105) 7,3 (75)

COMPRESIÓN PARALELA 14,2 (145) 10,8 (110) 7,8 (80)

COMPRESIÓN PERPEND. 3,9 (40) 2,7 (28) 1,5 (15)

CORTE 1,5 (15) 1,2 (12) 0,8 (8)

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  Cuadro 20: Módulo de Elasticidad MPa (Kg/cm2) GRUPO

E mínimo

E promedio

A

9 316 (95 000)

12 148 (130 000)

B

7 355 (75 000)

9 806 (100 000)

C

5 394 (55 000)

8 826 (90 000)

F. Método de Diseño El diseño de los elementos de madera en conformidad a esta Norma deberá hacerse para cargas de servicio o sea usando el método de esfuerzos admisibles. Los esfuerzos admisibles serán exclusivamente aplicables a madera estructural que cumple con la Norma ITINTEC 251.104. Los elementos estructurales deberán diseñarse teniendo en cuenta criterios de resistencia, rigidez y estabilidad. Deberá considerarse en cada caso la condición que resulte más crítica. Los elementos estructurales deben diseñarse para que los esfuerzos aplicados, producidos por las cargas de servicio y modificados por los coeficientes aplicables en cada caso, sean iguales o menores que los esfuerzos admisibles del material. a. Tijerales de Madera  Diseño de elementos estructurales -

Elementos sometidos a flexo compresión Deben satisfacer la siguiente expresión: ∗| | ∗

1

(Ec. 127)

Donde: N : Carga axial aplicada. M : Valor absoluto de momento flector máximo en el elemento. Z : Módulo de sección con respecto al eje alrededor del cual se produce la flexión. fm : Esfuerzo admisible en flexión de la madera. ∗ Nadm : Carga axial admisible = 0.329 Donde A : Área de la sección del elemento E : Módulo de elasticidad de la madera λ : Esbeltez del elemento lef : Longitud efectiva del elemento. d : Menor dirección de la sección transversal. km : Factor de magnificación de momentos. 1 1

1.5

Donde Ncr : Carga crítica de Euler para pandeo

∗

∗

E : Módulo de elasticidad de la madera I : Momento de inercia de la sección del elemento. lef : Longitud efectiva del elemento.

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  -

Elementos sometidos a compresión Deben satisfacer la siguiente expresión: ∗ 0.329 (Ec. 128) Donde Nadm : Carga axial admisible. A : Área de la sección del elemento E : Módulo de elasticidad de la madera λ : Esbeltez del elemento lef : longitud efectiva del elemento. d : Menor dirección de la sección transversal.

-

Elementos sometidos a tracción Deben satisfacer la siguiente expresión: ∗

(Ec. 129)

Donde Nadm : Carga axial admisible. ft : Esfuerzo admisible en tracción A : Área de la sección del elemento -

Elementos sometidos a flexo tracción Deben satisfacer la siguiente expresión: | | ∗

∗

1

(Ec. 130)

Donde: N : Carga axial aplicada. A : Área de la sección del elemento ft : Esfuerzo admisible en tracción M : Valor absoluto de momento flector máximo en el elemento. Z : Módulo de sección con respecto al eje alrededor del cual se produce la flexión. fm : esfuerzo admisible en flexión de la madera.  Diseño de uniones -

Verificación de esfuerzo de corte sobre las cartelas Las cartelas deben ser capaces de resistir las fuerzas horizontales, en donde el corte admisible es igual: ∗Á

(Ec. 131)



Donde: Nadm : Carga axial admisible. fv : Esfuerzo admisible al corte de la platina metálica. Anplatina : Área neta de la platina. Debe cumplir: -





ñ

Número de pernos en la cartela El diseño corresponde a uniones con doble cizallamiento donde el Manual de Maderas del Grupo Andino permite mayorar

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  los valores de las cargas en un 25% cuando se utiliza cartelas metálicas. Si la carga aplicada forma un ángulo α con la dirección del grano en los elementos laterales o viceversa, la carga puede determinarse con la fórmula de Hankinson: .

ñ

∗

(Ec. 132)

∗

El número de Pernos será: º

(Ec. 133)

ñ

Para uniones con más de un perno la carga admisible debe obtenerse sumando las fuerzas tabuladas o calculadas para cada perno y multiplicando ese total por un factor de reducción de la fuerza aplicada y no del número total de pernos. (Tabla 12.8 Manual de Diseño para maderas del Grupo Andino)

ñ

∗ º

∗



(Ec. 134)

Donde P y Q: Cargas admisibles para uniones empernadas con doble cizallamiento, tabla 10.3.2.1 de la norma E-010 del RNE. Nadm : Carga axial admisible. Ndiseño : Carga axial de diseño. Nº pernos : Número de pernos a usar. Fr : Factor de Reducción N : Carga axial aplicada.

Debe cumplir:



b. Viguetas de de Madera Los efectos que las cargas verticales producen en las vigas son principalmente corte y flexión. El análisis y diseño puede hacerse considerando el material como homogéneo, isotrópico y de comportamiento lineal.  Deflexiones admisibles Las deflexiones admisibles en vigas deben limitarse para que la estructura o elemento cumpla con su función adecuadamente, para evitar daños a elementos no estructurales y acabados, así como para evitar efectos perjudiciales a la estructura misma y a su apariencia. Las deflexiones deben calcularse para los siguientes casos: -

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Combinación más desfavorable de cargas permanentes sobrecargas de servicio Sobrecarga de servicio actuando solas La deflexión máxima admisible es igual a: ∆ á (Ec. 135) Donde: ∆máx: Deflexión máxima L : Luz entre cara de apoyos k : Coeficiente de longitud efectiva Para techos sin cielo raso de yeso k = 250. Para techos con cielo raso de yeso k = 300.

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y

  

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   Requisitos de Resistencia -

Flexión Los esfuerzos de compresión o tracción producidos por flexión no deben exceder el esfuerzo admisible f’m para el grupo de madera estructural especificado. El momento de inercia necesario por limitación de deflexiones es igual a:



∗ ∗

∗

(Ec. 136) Donde: I : Momento de inercia de la sección trasversal. W : Carga total. L : Luz entre cara de apoyos. k : Coeficiente de longitud efectiva. E : Módulo de elasticidad de la madera ∗

El módulo de sección necesario por resistencia es igual a:

(Ec. 137)

Donde: Z : Módulo de sección M: Momento máximo f’m : Esfuerzo máximo admisible en flexión -

Corte Los esfuerzos cortantes no deben exceder el esfuerzo máximo admisible para corte paralelo a las fibras del grupo estructural especificado. La resistencia al corte en la dirección perpendicular a las fibras es mucho mayor y por lo tanto no requiere verificarse. El esfuerzo de corte en una sección transversal de un elemento sometido a flexión y a una cierta distancia del plano neutro puede obtenerse mediante: . ∗ ′ (Ec. 138) ∗ Donde: : Esfuerzo cortante. V : Fuerza cortante de la sección. b : Ancho de la sección del elemento. h : Peralte de la sección del elemento. f'v : Esfuerzo máximo admisible por corte

2.2.7.8

Diseño con Adobe30 El adobe simple o estabilizado como unidad para la construcción de albañilería con este material, así como las características, comportamiento y diseño. El objetivo del diseño de construcciones de albañilería de adobe es proyectar edificaciones de interés social y bajo costo que resistan las acciones sísmicas, evitando la posibilidad de colapso frágil de las mismas. La Norma E.080 se orienta a mejorar el actual sistema constructivo con adobe tomando como base la realidad de las construcciones de este tipo, existentes en la costa y sierra. Los proyectos que se elaboren con alcances y bases distintos a las consideradas en esta Norma, deberán estar respaldados con un estudio técnico.

                                                             30

Fuente: Norma E-010: Madera RNE.

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  Las construcciones de adobe simple y adobe estabilizado serán diseñadas por un método racional basado en los principios de la mecánica, con criterios de comportamiento elástico. Las construcciones de adobe se limitarán a un solo piso en la zona sísmica 3 y a dos pisos en las zonas sísmicas 2 y 1 definidas en la NTE E.030 Diseño Sismorresistente. Por encima del primer piso de adobe, podrán tenerse estructuras livianas tales como las de quincha o similares. Dependiendo de la esbeltez de los muros, se deberá incluir la colocación de refuerzos que mejoren el comportamiento integral de la estructura. Se define el adobe como un bloque macizo de tierra sin cocer, el cual puede contener paja u otro material que mejore su estabilidad frente a agentes externos. El mortero se clasifica en Los morteros se clasificaran en dos grupos: 

Mortero Tipo I: Mortero de suelo y algún aglomerante como asfalto. Deberá utilizarse la cantidad de agua que permita trabajabilidad. Las proporciones dependen de las granulométricas de los agregados y de las características otros componentes que puedan emplearse.



Mortero Tipo II La composición del mortero debe cumplir los mismos lineamientos que las unidades de adobe y de ninguna manera tendrá una calidad menor que las mismas. Deberá emplearse la cantidad de agua que sea necesaria para una mezcla trabajable. Las juntas horizontales y verticales no deberán exceder de 2 cm y deberán ser llenadas completamente.

cemento, cal o una adecuada características específicas de

No se harán construcciones de adobe en suelos granulares sueltos, en suelos cohesivos blandos ni en arcillas expansivas. Tampoco en zonas propensas a inundaciones, cauces de avalanchas, aluviones o huaycos, o suelos con inestabilidad geológica. La cimentación deberá transmitir la carga de los muros al terreno de acuerdo a su esfuerzo permisible.

A. Comportamiento sísmico de las construcciones de adobe Las fallas de las estructuras de adobe no reforzadas, debidas a sismos, son frágiles. Usualmente la poca resistencia a la tracción de la albañilería produce la falla del amarre de los muros en las esquinas, empezando por la parte superior; esto a su vez aísla los muros unos de otros y conduce a una pérdida de estabilidad lateral, produciendo el desplome del mismo fuera de su plano. Si se controla la falla de las esquinas, entonces el muro podrá soportar fuerzas sísmicas horizontales en su plano las que pueden producir el segundo tipo de falla que es por fuerza cortante. En este caso aparecen las típicas grietas inclinadas de tracción diagonal. Las construcciones de adobe deberán cumplir con las siguientes características generales de configuración: a. b. c. d.

Suficiente longitud de muros en cada dirección, de ser posible todos portantes. Tener una planta que tienda a ser simétrica, preferentemente cuadrada. Los vanos deben ser pequeños y de preferencia centrados. Dependiendo de la esbeltez de los muros, se definirá un sistema de refuerzo que asegure el amarre de las esquinas y encuentros.

B. Protección de las Construcciones de Adobe La humedad y la erosión producidas en los muros, son principales causantes del deterioro de las construcciones de tierra, siendo necesaria su protección a través de: -

Recubrimientos resistentes a la humedad Cimientos y sobrecimientos que eviten el contacto del muro con el suelo Veredas perimetrales Aleros Sistemas de drenaje adecuados

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  C. Sistema Estructural El sistema estructural de las construcciones de adobe estará compuesto de: a. b. c. d. e.

Cimentación Muros Elementos de arriostre horizontal Elementos de arriostre vertical Entrepiso y techo

D. Unidad de Adobe La unidad o bloque de adobe debe cumplir con algunos requisitos como:  La gradación del suelo debe aproximarse a los siguientes porcentajes: arcilla 10-20%, limo 15-25% y arena 55-70%, no debiéndose utilizar suelos orgánicos. Estos rangos pueden variar cuando se fabriquen adobes estabilizados.  El adobe debe ser macizo y sólo se permite que tenga perforaciones perpendiculares a su cara de asiento, cara mayor, que no representen más de 12% del área bruta de esta cara. El adobe deberá estar libre de materias extrañas, grietas, rajaduras u otros defectos que puedan degradar su resistencia o durabilidad.  Los adobes podrán ser de planta cuadrada o rectangular y en el caso de encuentros con ángulos diferentes de 90°, de formas especiales. Sus dimensiones deberán ajustarse a las siguientes proporciones: -

Para adobes rectangulares el largo sea aproximadamente el doble del ancho. La relación entre el largo y la altura debe ser del orden de 4 a 1. En lo posible la altura debe ser mayor a 8 cm.

 Recomendaciones para su Elaboración - Remojar el suelo y retirar las piedras mayores de 5 mm. y otros elementos extraños. - Mantener el suelo en reposo húmedo durante 24 horas. - Secar los adobes bajo sombra. E. De los muros  Se dispondrán en hileras sucesivas considerando traslape y cumpliendo que el largo del muro tomado entre 2 contrafuertes o dos muros perpendiculares a él, no debe ser mayor que 12 veces el espesor del muro, y la altura no debe ser mayor a 8 veces el espesor del muro.  Para que un muro o contrafuerte se considere como arriostre vertical, tendrá una longitud en la base mayor o igual que 3 veces el espesor del muro, que se desea arriostrar. F. Vanos para puertas y ventanas  El ancho máximo de las puertas y ventanas será un tercio de la longitud del muro. G. Del Mortero y las juntas  Se usará mortero tipo II (Tierra con paja) y las juntas horizontales y verticales no deben exceder de 2 cm., llenadas completamente.

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  H. De la viga collarín  Los elementos de arriostre horizontales más comunes son los denominados viga collar o solera. Estas pueden ser de madera o en casos especiales de concreto. I. De la cimentación  Tendrá una profundidad mínima de 60 cm medida a partir del terreno natural y un ancho mínimo de 40 cm.  Los cimientos para los muros deberán ser concreto ciclópeo o albañilería de piedra.  En zonas no lluviosas de comprobada regularidad e imposibilidad de inundación, se permitirá el uso de mortero Tipo II para unir la mampostería de piedra.  El sobrecimiento deberá ser de concreto ciclópeo o albañilería de piedra asentada con mortero Tipo I, y tendrá una altura tal que sobresalga como mínimo 20 cm. sobre el nivel del suelo. 2.2.8 PROYECTO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS31 En términos generales las Normas se refieren a pautas, criterios o principios básicos, destinados a orientar a los planificadores y proyectistas en el diseño de las instalaciones eléctricas y electromecánicas, así como su equipamiento y futuro mantenimiento. 2.2.8.1

Alumbrado Eléctrico para Edificios La iluminación artificial se instala con el objeto primordial de facilitar la visión, pero también puede servir para propósitos arquitectónicos. Con las luces eléctricas, la iluminación de los locales no se limita a las aberturas de ventanas y tragaluces, ni a las variaciones de la luz solar.

2.2.8.2

Partes Componentes de un Proyecto Las partes de las que consta el desarrollo del diseño del proyecto de Instalaciones Eléctricas, son: A. Alumbrado, Tomacorrientes y Fuerza para Otros Usos.  Ubicación de los centros de luz.  Ubicación de tomacorrientes.  Ubicación de otras salidas especiales para artefactos electrodomésticos que requieren el uso de energía eléctrica, tales como: electro bombas, sistemas de aire acondicionado, etc.  Ubicación del Tablero General y/o Tablero de Distribución.  Ubicación del Medidor de Energía Eléctrica.  Unión o interconexión entre el medidor de energía eléctrica y el tablero general de distribución.

                                                             31

Para las instalaciones eléctricas y electromecánicas se deberán tomar en cuenta las siguientes Normas: - Reglamento Nacional de Edificaciones: Norma EM.010: Instalaciones eléctricas interiores y la Norma EM.020: Instalaciones de comunicaciones. - Normas Técnicas para el diseño de locales escolares de primaria y secundaria. - Criterios Normativos para el diseño de locales de Educación Básica regular niveles de inicial, primaria, secundaria y básica especial. - Código Nacional de Electricidad. - Además se complementan con “Normas de Criterios Normativos para el diseño de Locales de educación básica regular Niveles de inicial, primaria, secundaria y Básica especial: Criterios de Confort, seguridad, saneamiento, instalaciones eléctricas, aspectos constructivos y diseño estructural”, los cuales son emitidos por el Ministerio de Educación, el Vice ministerio de Gestión Institucional y la Oficina de Infraestructura Educativa de agosto 2006. Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

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   Cierre de circuitos de alumbrado, tomacorrientes y otros.  Cálculo para indicar: - La sección del conductor alimentador entre el medidor de energía y el tablero general o tablero de distribución. - La potencia instalada (P.I.) y la máxima demanda (M.D.) - Especificaciones Técnicas de los diversos materiales a emplearse. B. Comunicaciones     2.2.8.3

Ubicación de salida (s) para teléfono(s). Ubicación de salidas para el timbre. Ubicación de salidas para Internet y redes. Otros.

Alumbrado General32 A. Diseño de Iluminación de Interiores y Exteriores El alumbrado en las diferentes partes de la edificación deberá estar de acuerdo con la concepción arquitectónica y específicamente con el uso para el cual han sido destinados los ambientes. La iluminación, en general, persigue dos objetivos:  Obtener una buena calidad de iluminación.  Conseguir efectos especiales y decorativos de acuerdo al objeto a iluminar. a. Nivel de iluminación El nivel de iluminación se selecciona de acuerdo al tipo de actividad que se va a desarrollar o de acuerdo al tipo de recinto. Los Niveles desde A hasta C, se usan para las viviendas mientras que desde el nivel D hasta el nivel H, se usan para los lugares de Trabajo. El factor de ponderación nos ayuda a elegir la cantidad de luxes para los ambientes. De acuerdo al tipo de trabajo a realizar, el nivel de iluminación se selecciona del siguiente cuadro: Cuadro 21: Niveles de Iluminación Tipo de Actividad

Nivel

Espacios públicos con alrededores oscuros

A

20

30

50

B

50

75

100

C

100

150

200

D

200

300

500

E

500

750

1,000

F

1,000

1,500

2,000

G

2,000

3,000

5,000

H

5,000

7,500

10,000

Simple orientación para visitas cortas temporales Recintos de trabajo donde las tareas visuales son realizadas solo ocasionalmente Realización de tareas visuales de gran contraste o gran tamaño Realización de tareas visuales de contraste medio o tamaño pequeño Realización de tareas visuales de bajo contraste o tamaño muy pequeño Realización de tareas visuales de bajo contraste o tamaño muy pequeño a través de un periodo prolongado Realización de tareas visuales muy prolongadas y exactas.

Iluminación Nominal (Lux)

Fuente: Ministerio de Energía y Minas.

                                                             32

Fuente: Diseño de Iluminación en Interiores – Mario Raitelli

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  b. Factores de Ponderación Cuadro 22: Para categorías de “A” hasta “C” Características del recinto y ocupantes Edad de los ocupantes en años Grados de reflexión de la superficie de los recintos

Factor de Ponderación -1

0

1

< 40

40 - 55

> 55

> 70%

30 - 70%

< 30%

Cuadro 23: Para categorías de “D” hasta “H” Características del recinto y ocupantes Edad de los ocupantes en años Grados de reflexión de la superficie de los recintos Velocidad y/o precisión de trabajo

Factor de Ponderación -1

0

1

< 40

40 - 55

> 55

> 70%

30 - 70%

< 30%

No importante

Importante

Crítica

c. Factores que Intervienen en el Diseño de Iluminación 

Plano de Trabajo o Altura de Cavidad de Piso “P”: Es el plano donde generalmente se realizan las diferentes actividades, depende del ambiente en el que se va a trabajar y por consiguiente donde se mide la iluminación. En los lugares donde se no especifica el plano de trabajo, se considera que el plano de trabajo se encuentra a una altura de 0.85 m sobre el nivel de piso terminado (Ministerio de Energía y Minas: MEM). A esa altura del plano de trabajo se la denomina Altura de calidad de Piso.



Altura de Montaje “h”: Llamado también Altura de Calidad Total. Es la distancia que existe entre el plano de trabajo y la luminaria o punto luminoso.



Longitud de Suspensión “e”: Llamado también Altura de calidad de Techo, esta distancia es la que existe entre el techo y la luminaria. A continuación se presenta una figura en la que se pueden apreciar los factores que intervienen en el diseño de la iluminación de un ambiente: Gráfico 20 Factores para el diseño de iluminación Interior

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   Coeficiente de Utilización: Es la relación entre el flujo luminoso que llega al plano de trabajo y el total de flujo luminoso generado por las lámparas. Se determina por tablas de datos lumínicos previamente determinando el factor de reflexión y el índice local o índice de cavidad local. Con la relación de local y el índice de local seleccionamos el coeficiente de utilización el cual está dado en tablas por el fabricante de las luminarias. Cuadro 24 Techo Pared Índice Local J I H G F E D C B A

50

75 30

.33 .39 .42 .45 .47 .50 .53 .54 .55 .56

.30 .37 .41 .43 .46 .49 .50 .52 .53 .54

10

50

50 30

30 10

30

10

.29 .36 .40 .42 .44 .46 .50 .51 .52 .53

-

-

Coeficientes de Utilización % .29 .37 .40 .43 .44 .47 .49 .50 .51 .53

.32 .38 .41 .44 .45 .49 .52 .53 .54 .55

.31 .37 .40 .43 .45 .48 .50 .52 .53 .54

 Factor de Reflexión: Se produce cuando la superficie devuelve la luz incidente, generalmente se considera de acuerdo al color o al material de la superficie. El valor de reflexión es la relación entre el flujo luminoso reflejado y el flujo luminoso incidente. Los valores dependen del color de paredes y techo, y algunos de los valores se dan en cuadros como los que se muestran a continuación: Cuadro 25: Coeficientes de Reflexión

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Superficie

Clase

Pintada

Muy clara

Pintada

Bastante clara

Pintada

Clara

Madera

Bastante oscura

Cemento Ladrillo

Oscura -

Color Blanco Marfil Crema Verde Claro Gris Claro Azul Claro Canela Gris Oscuro Verde Oliva Roble Claro Roble oscuro Caoba Natural Rojo

Coef. Reflexión 0.81 0.79 0.74 0.63 0.58 0.58 0.48 0.26 0.17 0.32 0.13 0.08 0.25 0.13

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  Cuadro 26: Factores de Reflexión Techo Pared Índice Local J I H G F E D C B A

50

75 30

10

50

50 30

30 10

30

10

-

-

Coeficientes de Utilización % .33 .39 .42 .45 .47 .50 .53 .54 .55 .56

.30 .37 .41 .43 .46 .49 .50 .52 .53 .54

.29 .37 .40 .43 .44 .47 .49 .50 .51 .53

.32 .38 .41 .44 .45 .49 .52 .53 .54 .55

.31 .37 .40 .43 .45 .48 .50 .52 .53 .54

.29 .36 .40 .42 .44 .46 .50 .51 .52 .53

 Índice Local: Es un parámetro auxiliar que sirve para determinar el llamado Coeficiente de Utilización, este índice viene dado en letras desde la “A” hasta la “J”. Se determina mediante correlación con la Relación del local. Cuadro 27: Índice de Local

-

Relación de Local

Índice Local

< 0.70

J

0.70 - 0.90

I

0.90 - 1.12

H

1.12 - 1.38

G

1.38 - 1.75

F

1.75 - 2.25

E

2.25 - 2.75

D

2.75 - 3.50

C

3.50 - 4.50

B

> 4.50

A

Relación Local ( RL) Se determina mediante las dimensiones del ambiente y de acuerdo al sistema de iluminación, mediante fórmulas o Para iluminación directa, semi-indirecta y difusa general: La Relación de Local se calcula con la siguiente expresión: ∗ (Ec. 139) ∗

Donde: a : Ancho del ambiente. l : Longitud del ambiente. h : Altura de montaje. o Para iluminación indirecta y semi-indirecta: La Relación de local se calcula con la siguiente expresión: ∗ (Ec. 140) Donde: a : Ancho del ambiente. l : Longitud del ambiente. h : Altura de montaje. Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

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   Factor de Conservación o Mantenimiento: Es la relación entre la iluminación de una instalación después de un periodo de uso y la iluminación de la misma instalación pero nueva, este factor generalmente depende de tres tipos de pérdida de emisión luminosa: -

Perdida de emisión luminosa debido a la vida de la lámpara. Perdida de emisión luminosa debido a la acumulación de suciedad en lámparas y luminarias. Perdida de emisión luminosa debido a la acumulación de suciedad sobre paredes y techo.

Algunos fabricantes nos proporcionan el factor de conservación para cada una de sus luminarias, otros fabricantes nos dan procedimientos para determinarlos como es el caso de la empresa Phillips. Para determinar el factor de conservación, Phillips toma en cuenta las pérdidas recuperables e irrecuperables del flujo luminoso. F.C. = A% x B% Donde: A% = Perdidas Irrecuperables B% = Pérdidas Recuperables o Perdidas irrecuperables A% = a% x b% x c% x d% -

-

-

(Ec. 142)

Por temperatura (a%): afecta a las lámparas fluorescentes sin embargo cuando están adosadas y colgadas y reciben una buena ventilación no hay pérdida. Se considera entre 0 y 3%. Por caída de tensión (b%): la tensión nominal en el Perú es de 220v., sin embargo varía por la caída de tensión la cual depende de la ubicación del predio respecto a la subestación. La caída de tensión que se considera es del 10% en lámparas fluorescentes y del 30% en lámparas incandescentes. Por balasto (arrancador y reactor) (c%): Va a afectar a las lámparas fluorescentes y se considera una pérdida máxima del 5%. Por depreciación luminosa de la luminaria (d%): Se considera una pérdida máxima del 10%.

o Perdidas recuperables B% = e% x f% x g% x h% -

(Ec. 141)

(Ec. 143)

Por suciedad en la superficie del ambiente (e%): Se considera una pérdida máxima del 30% Por depreciación luminosa de la lámpara (f%): Se considera una pérdida máxima del 10% Por lámparas fuera de servicio (g%): Se considera una pérdida máxima del 3% Por suciedad de luminarias (h%): se determina por ábaco y depende del mantenimiento que se le va a dar y cada cuanto tiempo.

 Flujo luminoso: Es la cantidad de lúmenes de cada lámpara. d. Cálculo del número de lúmenes, lámparas y luminarias.

 Cálculo del Número de Lúmenes (N) Para determinar el número de lúmenes necesarios en cada ambiente se hace uso de la siguiente expresión: (Ec. 144) N

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  Donde: N : Cantidad de lúmenes. E : Nivel de iluminación. As : Área del ambiente. Cu : Coeficiente de utilización. Fc : Factor de conservación o mantenimiento.  Determinación del Número de Lámparas (n) Se calcula con la siguiente expresión: Donde: n N N /lámpara 

(Ec. 145)

á

: Número de lámparas. : Cantidad de lúmenes : Cantidad de lúmenes por lámpara.

Cálculo del número de luminarias Se calcula mediante la siguiente fórmula: #



(Ec. 146)

Donde: # Luminarias : Cantidad de luminarias n : Número de lámparas n/luminaria : Cantidad de lámparas por luminaria.  Verificación del espaciamiento entre luminarias. Por lo general depende de la arquitectura, dimensiones del ambiente, posición de las salidas, tipo de luminarias, etc. Debemos conseguir una buena distribución de la iluminación para un área, es conveniente no excederse de ciertos límites de la relación entre la “Separación entre los puntos de luz” y la altura de montaje. Se comprueba mediante la siguiente relación: 0.8 h < S < 1.3h Donde: h : Altura de montaje S : Espaciamiento entre luminarias

(Ec. 147)

En algunos casos el fabricante nos brinda este dato. B. Alumbrado deportivo33 El alumbrado deportivo se realiza teniendo en cuenta las necesidades específicas que surgen de la práctica de los deportes. En este alumbrado se recurre al uso de torres, mástiles, postes etc. para ubicar los puntos de luz (proyectores por lo general) En la iluminación de instalaciones deportivas se distinguen los siguientes niveles de iluminación:  

Nivel recreativo (entrenamientos, actividades no competitivas y competiciones nacionales). Nivel profesional (entrenamientos profesionales, competiciones nacionales, internacionales con intervención de medios audiovisuales, etc.).

                                                             33

Fuente: Alumbrado Deportivo – Dpto. de Construcción Escuela de Arquitectura Univ. Las Palmas Gran Canaria.

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  El alumbrado de los campos de deporte, por lo expuesto, debe de estar orientado a permitir:  Que los jugadores puedan actuar sin limitaciones visuales de ningún tipo.  Que los espectadores puedan observar lo que acontece en las canchas con total comodidad visual.  Que el alumbrado no manifieste ningún tipo de discordancia con el diseño arquitectónico de los edificios deportivos y que contribuya a su realce.  Que las gradas y otros recintos queden convenientemente iluminados. Para los diferentes niveles de actividad se hace necesario adoptar una serie de requisitos que debe reunir la iluminación que conciernen tanto al plano de iluminación horizontal (situado a nivel de terreno), y los planos verticales donde se pueden localizar objetos verticales (jugadores, árbitros, etc.). a. Niveles de Iluminación Los niveles de iluminación exigibles en las instalaciones deportivas depende del tipo de actividad que se registre, de este modo se establece la siguiente clasificación: Cuadro 28: Nivel de Iluminación Deportiva Tipo de Actividad Estadios y pistas polideportivas Pistas de Tenis Piscinas al aire libre Frontones Pistas de entrenamiento Estadios de fútbol de competición con menos de 5.000 espectadores Estadios de fútbol de competición con 5.000 a 15.000 espectadores: Estadios de fútbol de competición con más de 15.000 espectadores Retransmisiones de TV color: (En los encuentros retransmitidos por TV en color, hay que contar con valores de iluminación superiores a los 1.000 lux.)

Nivel de Iluminación 200 a 500 lux. 150 a 500 lux. 100 a 300 lux. 300 a 500 lux. 100 a 200 lux. 100 a 200 lux. 300 a 400 lux. > 600 lux. 1.400 lux.

b. Instalaciones con proyectores34   A la hora de plantearse un proyecto de iluminación, hay que empezar estudiando el ámbito de aplicación de nuestra instalación. Los más habituales son: - Iluminación de áreas de trabajo o industriales. - Iluminación de edificios y monumentos. - Iluminación de instalaciones deportivas. - Aplicaciones en alumbrado viario. En cada una de estas aplicaciones, podremos encontrar los niveles de iluminación más adecuados para garantizar una correcta iluminación. Una vez realizados los pasos anteriores seguiremos con la elección de los proyectores. Una regla a tener en cuenta es que mientras más lejos los coloquemos de la zona a iluminar, más estrecha será la apertura del haz necesaria. Por otro lado, para conseguir una buena uniformidad conviene solapar los bordes de los haces de los proyectores que iluminan la superficie a tratar.

                                                             34

Fuente: Alumbrado con Proyectores. Conceptos y Cálculos – Javier García Hernández.

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  El emplazamiento de los proyectores depende de la aplicación a que destinemos la instalación y del entorno circundante. En zonas pequeñas puede bastar con un único poste donde estén todos los proyectores; mientras que en otras recurriremos a varios postes. El cálculo del número de proyectores necesarios es muy sencillo y se realiza con el método de los lúmenes. Si se requiere más precisión, como en retransmisiones deportivas por TV, recurriremos al método del punto por punto. Para grandes instalaciones como estadios deportivos u otras análogas, conviene realizar los cálculos por ordenador debido a su enorme complejidad.  Cálculo de Proyectores Se usará el método del flujo luminoso o de los lúmenes. Consiste en calcular el número de proyectores con la siguiente fórmula:

∗ ∗

∗

Ec. 148

Donde: N : Es el número de proyectores necesarios. Em : Es la iluminancia media recomendada para cada aplicación. S : Es la superficie a iluminar en m2. FL : Es el flujo luminoso de un proyector. CBU : Es el coeficiente de utilización del haz (Coefficient of Beam Utilization) que se define como la relación entre los lúmenes que llegan a la superficie iluminada y los lúmenes del haz. Su valor que oscila entre 0.6 y 0.9. fm = es el factor de mantenimiento cuyo valor está entre 0.65 y 0.80. Sirve para cuantificar la disminución del flujo luminoso por el envejecimiento de las lámparas y por la suciedad acumulada en estas y el proyector.

C. Cálculo de Alumbrado de Vías35 Debido a la gran cantidad de factores que intervienen en la iluminación de vías públicas (deslumbramiento, características de los pavimentos, condiciones meteorológicas, etc.) y en la percepción de estas, el cálculo del alumbrado público ha sido siempre una tarea muy compleja. Por ello, en un principio los cálculos se enfocaron a determinar unas condiciones de iluminancia sobre la calzada que proporcionaran una buena visibilidad dentro de los márgenes establecidos por los organismos competentes. A medida que se fue desarrollando la informática y aumentaron las capacidades de procesamiento de datos, los cálculos se fueron orientando hacia la determinación de luminancias. Esto no hubiera sido posible sin la existencia de ordenadores que permiten ejecutar y aplicar los métodos de cálculo numérico en un tiempo razonable. a. Método de los lúmenes o del factor de utilización Uno de los métodos más sencillos es Método de los Lúmenes o del factor de utilización La finalidad de este método es calcular la distancia de separación adecuada entre las luminarias que garantice un nivel de iluminancia medio determinado. Mediante un proceso iterativo, sencillo y práctico, se consiguen unos valores que aunque no son muy precisos, sí sirven de referencia para empezar a aplicar otros métodos.

                                                             35

Fuente: Luminotecnia - Prof. Luz Stella Moreno Martín

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  

Iluminación media (Em). Este valor depende de las características y clase de pavimento, clase de vía, intensidad del tráfico, etc. Como valores orientativos podemos usar: Cuadro 29: Iluminancia Media Tipo de vía Iluminancia Luminancia media (lx) media (cd/m2) A 35 2 B 35 2 C 30 1.9 D 28 1.7 E 25 1.4



Tipo de Lámpara y Altura de Montaje Escoger el tipo de lámpara (vapor de mercurio, sodio.) y la altura de montaje necesarias sin exceder el flujo máximo recomendado en cada intervalo. Cuadro 30 Altura de montaje según Flujo de Lámpara Flujo de la lámpara (lm) Altura (m) 3000 ≤ FL< 10000 6≤H¡ * s]o t/

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  4.6.8 DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ADOBE Cuadro 94 Componente

De las unidades de adobe

Descripción Forma: Cuadrada Dimensiones: de 0.40 x 0.40 x 0.10 m., con lo que se cumple la relación largo: altura = 4:1.

Espesor del muro: 0.40 m.

De los muros

Vanos para puertas y ventanas

Del Mortero y las juntas

Altura máxima permitida del muro: 8*(0.40) = 3.20 m. Altura máxima en el diseño: 2.20 m. a 2.50 m. < 3.20 m. = Ok Longitud máxima del muro permitida: 12*(0.40) = 4.80 m. Longitud máxima en el diseño 3.81 m. < 4.80 m. = Ok. Para las ventanas: Longitud del muro: 8.22 m.; Longitud máxima del vano: 2.74 m. Longitud en el diseño: 1.80 m. < 2.74 m. = Ok Para las puertas Longitud del muro: 5.95 m.; Longitud máxima del vano: 1.98 m. Longitud en el diseño: 2.00 m.  1.98 m. = Aceptable Se usará mortero tipo II (Tierra con paja) y las juntas horizontales y verticales no deben exceder de 2 cm., llenadas completamente. El armazón de la viga collarín es de fierro corrugado de 3/8”, paralelos a 30 cm. de distancia armados con estribos y alambre. En las esquinas, en los encuentros en “T” y en los empalmes sobrepasen 30 cm. el punto de intersección para que el armazón funciones como una sola pieza. Los estribos serán de alambre negro Nº 8 colocados cada 30 cm. de distancia.

De la viga collarín

En los vanos la viga collar será reforzada con 2 pedazos adicionales de fierro de 3/8” que sobrepasen 50 cm. cada lado del vano. Se colocaran mechas de alambre Nº 8 de 70 cm. distribuidas a lo largo de la viga para amarrar los apoyos de la estructura de madera del techo. El ancla de la viga collarín serán espacios vacios en todos los encuentros de las esquinas y los cruces en “T” de las paredes. Estos espacios serán de 0.40 x 0.40 x 0.40 m. que asegurara la parte superior de la estructura.

Del techo

De la cimentación

Serán tijerales de madera con coberturas de fibrocemento y policarbonato. Cimiento corrido Ancho mínimo del cimiento: 0.40 m Ancho en el diseño: 0.60 m. > 0.40 m. = Ok. Profundidad mínima: 0.60 m. Profundidad en el diseño: 0.60 m. > 0.60 m. = Ok. Sobrecimientos Altura mínima que sobresale el sobrecimiento: 0.20 m Altura del sobrecimiento en el diseño: Variable entre 0.20 m. y 0.50 m. > 0.20 m. = Ok.

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  4.7 DISEÑO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS 4.7.1 DISEÑO DE ILUMINACIÓN EN INTERIORES Y EXTERIORES Cuadro 95 Ambiente Administración - Sala de profesores Dirección APAFA Servicios Higiénicos – Varones y Damas Maestranza y Limpieza Guardianía Pasadizo 01 Pasadizo 02 Escenario

Sistema Categoría Pabellón Administración Directo

Directo Directo Directo Indirecto Directo Directo Directo Pabellón Auditorio Sala de espectadores Directo Proscenio Directo Sala de preparación Directo Baño Directo Cocina Cafetín Directo Comedor Cafetín Directo Pasadizo 01 Directo Pasadizo 02 Directo Pabellón Aulas Laboratorio Directo Área de Servicio y Depósito Directo Bliblioteca Directo Depósito de libros – Dpto. Educación Física Directo Limpieza Directo Escalera Directo Aula Común (1º, 2º, 3º, 4º y 5º) Directo Servicios Higiénicos Directo Aula de Informática - Zona 1 Directo Aula de Informática - Zona 2 Directo Aula de informática – Cabina de control y depósito Directo Directo Pasadizo 01 - 1º y 2º Nivel (Por crujía) Directo Pasadizo 02 Directo Pasadizo interior – 1º y 2º Nivel Talleres Cocina Directo Zona de maduración y lavado - Refrigeración Directo Zona de producción y estantería Directo Almacén Materia. prima (Lácteos) Directo Ensamblaje, montaje y acabados (Carpintería) Vestidor (Lácteos) - Almacén (Carpintería) Directo Área de Profesores (Lácteos y Carpintería) Directo Zona de bancos Directo Zona de máquinas de apoyo Directo Almacén de madera Directo Pasadizo 01 Directo Pasadizo 02 Directo Pasadizo interior Directo Losa Deportiva multiusos Graderíos Directo Servicios Higiénicos (Varones y Mujeres) Directo Plataforma Deportiva (Proyectores) Directo Galpón Zona de crianza Directo Garaje - Almacén Garaje - Almacén Directo Pasadizo 01 Directo Pasadizo 02 Directo Varios Caseta de control Directo Almacén Zona de prácticas agrícolas Directo Parque de bicicletas 1 Directo Parque de bicicletas 2 Directo Glorieta Directo Pasadizo ingreso 01 Directo Pasadizo ingreso 02 Directo Pasadizo ingreso 03 Directo Vías Disposición Vía longitudinal Unilateral

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Nº Luminarias

Nº Lámparas

D

4

16

D C C C C C C

2 1 1 2 7 2 3

4 1 1 2 7 2 3

C D D C D D C C

12 6 2 1 2 2 7 2

48 24 8 1 4 4 14 4

D C D C C C D C D D C C C C

9 1 9 1 1 2 6 2 6 2 1 1 2 1

18 2 18 2 1 2 12 2 12 4 2 2 4 2

D D D

4 4 6

8 8 12

C

2

2

C D D D C C C C

1 2 5 6 9 12 2 3

2 4 10 12 18 24 4 6

B C -

7 2 4

14 2 4

D

4

8

C C C

2 2 1

4 2 1

C C C C C C B C

2 2 3 2 4 3 3 7

2 2 3 2 4 3 3 7 Altura (m) 6.00

Separación (m) 13.00

-210‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  4.7.2 CONDUCTORES DE CIRCUITOS DERIVADOS 4.7.2.1 Tablero General TG1 Cuadro 96a Circuito

Uso

Llave General

Sistema

Llave circuito

Sección y Tipo de Conductor y Tubería

Tablero de distribución TD1 – Pabellón Administración Circuito derivado C1

Alumbrado

Monofásico

Circuito derivado C2

Fuerza

Monofásico

TM: 2x30A DIF: 2x40A 30 mA.

15 A. 20 A.

2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm.

Tablero de distribución TD2 – Pabellón Auditorio Circuito derivado C3

Alumbrado 1

Monofásico

Circuito derivado C4

Alumbrado 2

Monofásico

Circuito derivado C5

Fuerza 1

Monofásico

Circuito derivado C6

Fuerza 2

Monofásico

Circuito derivado C7

Alumbrado 1º Nivel

Monofásico

Circuito derivado C8

Fuerza 1º Nivel

Monofásico

Circuito derivado C9

Alumbrado 2º Nivel

Monofásico

Circuito derivado C10

Fuerza 2º Nivel

Monofásico

Circuito derivado C11 Circuito derivado C12

Alumbrado 1 1º Nivel Alumbrado 2 1º Nivel

Circuito derivado C13

Fuerza 1 1º Nivel

Monofásico

Circuito derivado C14

Fuerza 2 1º Nivel

Monofásico

Circuito derivado C15

Alumbrado 3 2º Nivel

Monofásico

15 A.

Circuito derivado C16

Fuerza 3 2º Nivel

Monofásico

20 A.

15 A. TM: 2x40A DIF: 2x40A 30 mA.

15 A. 15 A. 15 A.

2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm..

Tablero de distribución TD3 – Pabellón Aulas Módulo A 15 A. TM: 2x50A DIF: 2x63A 30 mA.

20 A. 15 A. 20 A.

2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm.

Tablero de distribución TD4 – Pabellón Aulas Módulo B Monofásico

15 A.

Monofásico

15 A. TM: 2x70A DIF: 2x63A 30 mA.

20 A. 20 A.

2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm.

Tablero de distribución TD5 – Pabellón Aulas Módulo B (Aula de Informática) Circuito derivado C17

Alumbrado Informática

Monofásico

Circuito derivado C18

Fuerza 1 Informática

Monofásico

Circuito derivado C19

Fuerza 2 Informática

Monofásico

Circuito derivado C20 Circuito derivado C21 Circuito derivado C22

Alumbrado 1 Ingresos Alumbrado 2 Farolas Alumbrado 3 Vías

15 A. TM: 2x70A DIF: 2x63A 30 mA.

40 A. 30 A.

2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 4.0 mm2. + 1 x 4.0 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 4.0 mm2. + 1 x 4.0 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm.

Tablero de distribución TD6 – Iluminación Exterior

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

Monofásico Monofásico Monofásico

TM: 2x20A DIF: 2x16A 10 mA.

15 A. 15 A. 15 A.

2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 4.0 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm. 2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm.

-211‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  4.7.2.2 Tablero General TG2 Cuadro 96b Circuito Circuito derivado C23 Circuito derivado C24 Circuito derivado C25 Circuito derivado C26 Circuito derivado C27 Circuito derivado C28 Circuito derivado C29 Circuito derivado C30 Circuito derivado C31 Circuito derivado C32 Circuito derivado C33 Circuito derivado C34 Circuito derivado C35 Circuito derivado C36 Circuito derivado C37, C39, C41, C43, C45 Circuito derivado C38, C40, C42, C44, C46 Circuito derivado C47 Circuito derivado C48

Llave Llave Sección y Tipo de Conductor y General circuito Tubería Tablero de distribución TD7 – Pabellón Talleres: Productos Lácteos TM: 2 x 2.5 mm2. – THW90 Alumbrado Monofásico 15 A. 2x40A PVC-SEL Ø 15 mm. DIF: 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 2x40A Fuerza Monofásico 30 A. PVC-SEL Ø 15 mm. 30 mA. Tablero de distribución TD8 – Pabellón Talleres: Carpintería 2 x 2.5 mm2. – THW90 Alumbrado 1 Monofásico 15 A. PVC-SEL Ø 15 mm. TM: 2 x 2.5 mm2. – THW90 Alumbrado 2 Monofásico 15 A. 2x40A PVC-SEL Ø 15 mm. DIF: 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 2x40A Fuerza 1 Monofásico 20 A. PVC-SEL Ø 15 mm. 30 mA. 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 Fuerza 2 Monofásico 20 A. PVC-SEL Ø 15 mm.. Tablero de distribución TD9 – Pabellón Talleres: Maquinaria carpintería 3 x 2.5 mm2. – THW90 Maquinaria Trifásico 15 A. PVC-SEL Ø 15 mm. TM: 3 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 Trifásico 15 A. Maquinaria 3x30A PVC-SEL Ø 15 mm. DIF: 3 x 2.5 mm2. – THW90 3x25A Trifásico 15 A. Maquinaria PVC-SEL Ø 15 mm. 30 mA. 3 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 Trifásico 15 A. Maquinaria PVC-SEL Ø 15 mm. Tablero de distribución TD10 – Pabellón Losa Deportiva Multiusos Alumbrado y 2 x 2.5 mm2. – THW90 Monofásico 15 A. Fuerza PVC-SEL Ø 15 mm. TM: 2 x 2.5 mm2. – THW90 Alumbrado Monofásico 15 A. 2x20A PVC-SEL Ø 15 mm. DIF: 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 2x25A Alumbrado Monofásico 15 A. PVC-SEL Ø 15 mm. 30 mA. Alumbrado 2 x 4.0 mm2. + 1 x 4.0 mm2 – THW90 Monofásico 15 A. Proyectores PVC-SEL Ø 15 mm. Tablero de distribución TD11, TD12, TD13, TD14, TD15 – Galpones Uso

Sistema

Alumbrado

Monofásico

Fuerza

Monofásico

TM: 2x20A DIF: 2x16A 10 mA.

15 A.

2 x 2.5 mm2. – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm.

15 A.

2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 PVC-SEL Ø 15 mm.

Tablero de distribución TD16 – Garaje – Almacén TM: 2 x 2.5 mm2. – THW90 Alumbrado Monofásico 15 A. 2x20A PVC-SEL Ø 15 mm. DIF: 2 x 2.5 mm2. + 1 x 2.5 mm2 – THW90 2x16A Fuerza Monofásico 15 A. PVC-SEL Ø 15 mm. 10 mA.

4.7.3 CONDUCTORES DE LOS ALIMENTADORES 4.7.3.1 Tablero General TG1 Cuadro 97a Pabellón Administración Auditorio Aulas Modulo A Aulas Módulo B Aula de Informática Iluminación Exterior

Tablero TD1 TD2 TD3 TD4 TD5 TD6

Alimentador desde la caja Tipo “F” Llave del Tablero General TG1 Características del Tablero

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

Tipo de Cable 2 x 16.0 mm2 + 1 x 10.0 mm2. – NYY 2 x 6.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2. – NYY 2 x 10.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 25.0 mm2 + 1 x 16.0 mm2. – NYY 2 x 10.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 10.0 mm2 – NYY 3 x 25.0 mm2 + 1 x 16.0 mm2 - NYY 50 A. – Trifásica TG1 - 380/220V, 50A, 10kA, 48 polos, Empotrado, Engrape

-212‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  4.7.3.2 Tablero General TG2 Cuadro 97b Pabellón Tablero Taller – Lácteos TD7 Taller – Carpintería TD8 Taller – Carpintería TD9 Maquinaria Losa deportiva TD10 Galpón Nº 1 TD11 Galpón Nº 2 TD12 Galpón Nº 3 TD13 Galpón Nº 4 TD14 Galpón Nº 5 TD15 Garaje – Almacén TD16 Alimentador desde la caja Tipo “F” Llave del Tablero General TG2

Tipo de Cable 2 x 10.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 16.0 mm2 + 1 x 10.0 mm2 – NYY 3 x 6.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 6.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 6.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 6.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 10.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 6.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 6.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 2 x 10.0 mm2 + 1 x 6.0 mm2 – NYY 3 x 25.0 mm2 + 1 x 16.0 mm2 - NYY 50 A. – Trifásica TG2 - 380/220V, 50A, 10kA, 60 polos, Empotrado, Engrape

Características del Tablero

4.7.3.3 Diseño Caja tipo “F” Cuadro 98 Llave 3 x 100 A 3 x 50 A 3 x 50 A

Descripción General TG1 TG2

Conductor 3 x 25.0 mm2 + 1 x 16.0 mm2 - NYY 3 x 25.0 mm2 + 1 x 16.0 mm2 - NYY 3 x 25.0 mm2 + 1 x 16.0 mm2 - NYY

4.7.3.4 Demanda Máxima y Potencia Instalada Cuadro 99 Tablero Tablero General TG1 Tablero General TG2 TOTAL

Potencia Instalada 40,116 W 30,464 W 70,580 W

Demanda Máxima 27,558 W 26,080 W 53,638 W

4.7.3.5 Diseño del Sistema de Puesta a Tierra (SPAT) La Resistencia R = 4.88 Ω, es menor a 5 Ω, por tanto el pozo de puesta a tierra cumple con lo que solicita los criterios de confort dados por el Ministerio de Educación el Código Nacional de Electricidad - Suministro Sección 3 - Regla 36B (25 Ω).

4.8 DISEÑO DE INSTALACIONES SANITARIAS. 4.8.1 INSTALACIONES DE AGUA FRÍA 4.8.1.1 Abastecimiento de agua La Institución Educativa “Santa Catalina” de Río Seco – San Marcos, se abastece de los dos sistemas existentes de agua potable con que cuenta el caserío, cuyas características son las siguientes. Cuadro 100 Descripción Manantial Caudal

Sistema de Agua Potable I “Matacoche” 40 lts/seg

Caudal captado 1.33 lts/seg Capacidad del reservorio 30 m3 Altura del Reservorio 3 021 m.s.n.m. Presión en redes de 3.5 < P < 50 m.c.a. distribución Diámetro tubería de 1 1/2" ingreso Fuente: Expediente Técnico del S.A.P. I y II

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

Sistema de Agua Potable I “Los tucos” 0.70 lts/seg. “El Gato” 0.40 lts/seg. 1.10 lts/seg. 10 m3 3 016 m.s.n.m. 2 < P < 50 m.c.a. 1 1/2"

-213‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  4.8.1.2 Dotación y Consumo de Agua Cuadro 101 Máximo Consumo Máximo Horario Consumo Diario (m3/día) (m3/día) Lts/seg.

Zona

Dotación (Lts/pers/ día)

Consumo Medio (m3/día)

Zona 01

18.45

3.40

4.41

8.49

Zona 02

3.36

1.54

2.00

3.85

Volumen Agua contra incendio (m3)

Volumen del tanque elevado (m3)

0.098

-

5.00

0.045

2.42

5.00

4.8.1.3 Unidades Hunter y Gastos probables Cuadro 102a ZONA 1 Nº Aparato sanitario U.H. Apar. Administrativos Inodoro con tanque 2 3 Lavatorio 2 1 Urinario múltiple 1 3 Parcial Cocina (Auditorio) Lavadero 1 3 Parcial Sala de preparación (Auditorio) Inodoro con tanque 1 3 Lavatorio 1 1 Lavadero 1 3 Parcial Laboratorio (Aulas) Lavadero 6 3 Parcial SS.HH. Mujeres (Aulas) Inodoro con tanque 3 5 Lavatorio 3 2 Parcial SS.HH. Varones (Aulas) Inodoro con tanque 2 5 Lavatorio 3 2 Urinario múltiple 2 3 Parcial Grifos de riego Grifo de riego 3 1 Parcial Total de Unid. Hunter para la Zona I

Cuadro 102b ZONA 2 Total U.H. 6 2 3 11 3 3 3 1 3 7 18 18 15 6 21

Nº U. H. Apar. Taller de producción láctea Lavadero 4 3 Parcial SS.HH. Mujeres (Losa deportiva) Inodoro con tanque 2 5 Lavatorio 2 2 Parcial SS.HH. Varones (Losa deportiva) Inodoro con tanque 2 5 Lavatorio 2 2 Urinario múltiple 1.7 3 Parcial Lavaderos Lavadero 3 3 Parcial Grifos de riego Grifo de riego 3 1 Parcial Total de Unid. Hunter para la Zona II Aparato sanitario

Total U.H. 12 12 10 4 14 10 4 5 19 9 9 3 3 57

10 6 6 22 3 3 85

  4.8.1.4 Diseño Hidráulico Cuadro 103 Zona 01 Descripción Presión de Ingreso al Tanque elevado 31 mca. Presión en la matriz 1 1/2" Diámetro de tubería 3.65 m. Perdida de carga 27.35 mca. Presión al tanque elevado Presión en el aparato más desfavorable (Sistema Directo) Inodoro en SS.HH. Aparato Aulas 7.23 m. Perdida de Carga 21.77 mca. Presión de salida Presión en el aparato más desfavorable (Sistema Indirecto) Inodoro en SS.HH. Aparato Aulas 4.24 m. Perdida de Carga 7.50 m. Altura del tanque

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

Zona 02 25 mca. 1 1/2" 4.00 m. 21.00 mca. Inodoro SS.HH. - Losa Deportiva 3.21 m. 8.53 mca. Inodoro SS.HH. - Losa Deportiva 3.21 m. 7.00 m.

-214‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  4.8.2 INSTALACIONES DE DESAGÜE Y VENTILACIÓN 4.8.2.1 Unidades de Descarga Cuadro 104 Cantidad

Unid. Descarga

Un. Descarga Parcial

Inodoros con tanque

2

4

8

Lavatorios

2

1

2

Urinarios

1

4

4

2

2

Aparato Sanitario Pabellón Administrativo

Sumideros

Subtotal

4 18

Pabellón Auditorio - Cafetín Lavadero de cocina

1

2

2

Sumideros

1

2

2

Subtotal Pabellón Auditorio - Baño

4

Inodoros con tanque

1

4

4

Lavatorios

1

1

1

1

2

2

Sumideros

Subtotal

7

SS.HH. Varones Pabellón Aulas Inodoros con tanque

2

4

8

Lavatorios

3

1

3

Urinarios

1

4

4

1

2

Sumideros

Subtotal

2 17

SS.HH. Mujeres Pabellón Aulas Inodoros con tanque

3

4

12

Lavatorios

3

1

3

Sumideros

1

2

2

Subtotal

17

Laboratorio  Lavaderos

7

2

Subtotal

14 14

Talleres  Lavaderos de cocina Sumideros

4

3

3

2

Subtotal

12 6 18

SS.HH. Losa Deportiva Inodoros con tanque

4

4

16

Lavatorios

4

1

4

Urinarios

1

4

4

2

2

Sumideros

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

4

Subtotal

28

TOTAL

123

-215‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  4.8.2.2 Cajas de Registro y Colector Principal Cuadro 105 Caja Registro Dimensi Tramo ones Colector Principal CR1 10"x20" CR1-CR2 CR2 10"x20" CR2-CR3 CR3 10"x20" CR3-CR4 CR4 10"x20" CR4-CR5 CR5 12"x24" CR5-CR6 CR6 12"x24" CR6-CR7 CR7 12"x24" CR7-CR8 CR8 12"x24" CR8-CR9 CR9 12"x24" CR9-CR10 CR10 12"x24" CR10-CR11 CR11 12"x24" CR11-CR12 CR12 12"x24" CR12-TS TS SS.HH. Aulas CR13 12"x24" CR13-CR7 CR7 12"x24" SS.HH. Losa Deportiva CR14 12"x24" CR14-CR10 CR10 12"x24"

Unid. Descarga

Cota Tapa

Prof. (m.)

Cota fondo

18 18 18 18 22 22 22 22 29 29 29 29 77 77 77 77 95 95 123 123 123 123 123 123 123

-1.27

-0.60

-1.87

-1.38

-0.60

-1.98

-1.43

-0.60

-2.03

-1.81

-0.60

-2.41

-1.83

-0.80

-2.63

-1.92

-0.80

-2.72

-2.14

-0.80

-2.94

-2.55

-0.80

-3.35

-2.83

-0.80

-3.63

-3.08

-0.80

-3.88

-3.61

-0.60

-4.21

-4.00

-0.60

-4.60

Long. (m.)

Ø (Pulg.)

S%

6.87

4

1.60

3.38

4

1.48

11.46

4

3.32

11.33

4

1.94

6.71

4

1.34

8.10

4

2.72

13.27

4

3.09

11.21

4

2.50

10.20

4

2.45

17.10

4

1.93

17.30

4

2.25

15.20

4

2.04

3.60

4

2.78

7.23

4

2.35

-4.91

34 34 73

-2.14

-0.70

-2.84

-2.14

-0.80

-2.94

28 28 123

-3.01

-0.70

-3.71

-3.08

-0.80

-3.88

4.8.3 TANQUE SÉPTICO Cuadro 106 Descripción Máximo Consumo Horario Caudal de Diseño Población Caudal de Aporte Unitario Volumen del Tanque

Cantidad 0.112 Lts/seg. 0.090 LtsSeg. 184 Personas 42.11 Lts/s. 16.80 m3

4.8.4 ZANJAS DE PERCOLACIÓN Cuadro 107 Descripción Nº de Zanjas Ancho Profundidad Longitud

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

Cantidad 2 0.80 m. 0.60 m. 25 m.

-216‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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  4.8.5 SISTEMA DE EVACUACIÓN DE AGUAS DE LLUVIA 4.8.5.1 Coeficiente de escorrentía Cuadro 108 Características de la superficie Concreto / Techo Zonas verdes (jardines)

C 0.863 0.390

4.8.5.2 Canaletas Cuadro 109 Sección

Parámetro b= y= z= n= S= A= P= R = A/P = T= V= Q=

Medida 0.15 m. 0.10 m. 0.17 m. 0.016 0.5 % 2 0.017 m 0.353 m. 0.047 m. 0.183 m. 0.54 m/s 3 0.010 m /s

4.8.5.3 Montantes Cuadro 110 Pabellón

Lado

Caseta de control

Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Escenario Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Derecha Izquierda Central Derecha Izquierda Central Derecha Izquierda Central Derecha Izquierda Central

Atrio de ingreso Ingreso principal Administrativo Auditorio Aulas Mod "A" Aulas Mod "B" Vivero Almacén vivero Parqueo de bicicletas Ingreso 01 Ingreso 02 Taller Lácteos Taller Carpintería Galpón 1º Grado

Galpón 2º Grado

Galpón 3º Grado

Galpón 4º Grado

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

Tramo Horizontal desde la canaleta a la montante Pendiente Diámetro "S" (%) asumido (pulg.) 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 3'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 4'' 2 3'' 2 3'' 2 4'' 2 3'' 2 3'' 2 4'' 2 3'' 2 3'' 2 4'' 2 3'' 2 3'' 2 4''

Diámetro de la montante (pulg.) 3'' 3'' 3'' 3'' 3'' 3'' 4'' 4'' 4'' 4'' 4'' 4'' 4'' 3'' 3'' 3'' 3'' 3'' 3'' 3'' 3'' 4'' 4'' 4'' 4'' 4'' 3'' 3'' 4'' 3'' 3'' 4'' 3'' 3'' 4'' 3'' 3'' 4''

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  Galpón 5º Grado SS.HH. Losa deportiva Losa deportiva

Derecha Izquierda Central Derecha Izquierda

2 2 2 2 2 2

3'' 3'' 4'' 3'' 4'' 4''

3'' 3'' 4'' 3'' 4'' 4''

4.8.5.4 Cunetas Cuadro 111 Sección

Cuneta A–B B-C C - C' C' - D D - D' D' - E J-E E-F F-H B - B' B' - I' I' - I I-J J-K K-L L-H H-N M-N N-O Q-O O-P Q-R R-P P-S M-T T-U U - U' U' - U'' U'' - V' V' - V V-W U-X X - X' X' - W W-S

Sección

Ancho "b" (m.) 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30

Cuneta Talud "z"

G–F

h diseño Borde (m.) libre (m.) 0.10 0.05 0.15 0.05 0.15 0.05 0.15 0.05 0.15 0.05 0.23 0.05 0.23 0.05 0.40 0.05 0.45 0.05 0.10 0.05 0.10 0.05 0.16 0.05 0.15 0.05 0.19 0.05 0.18 0.05 0.45 0.05 0.30 0.05 0.30 0.05 0.35 0.05 0.35 0.05 0.53 0.05 0.12 0.05 0.53 0.05 0.89 0.05 0.23 0.05 0.16 0.05 0.12 0.05 0.16 0.05 0.17 0.05 0.18 0.05 0.25 0.05 0.25 0.05 0.20 0.10 0.25 0.10 0.89 0.05 h diseño Borde (m.) libre (m.)

2.50

0.20

Tirante "y" (m.) 0.05 0.10 0.10 0.10 0.10 0.18 0.18 0.35 0.40 0.05 0.05 0.11 0.10 0.14 0.13 0.40 0.25 0.25 0.30 0.30 0.48 0.07 0.48 0.84 0.18 0.11 0.07 0.11 0.12 0.13 0.20 0.20 0.10 0.15 0.84 Tirante "y" (m.)

Pendiente "S" (%) 1.00 0.50 1.78 0.87 2.97 0.67 0.63 0.50 2.33 1.74 0.86 0.58 1.57 0.50 1.78 0.50 2.45 0.74 2.40 0.80 2.74 3.00 0.50 5.02 0.50 1.49 6.51 2.58 2.64 2.35 0.93 0.50 2.92 3.04 0.50 Pendiente "S" (%)

Veloc. (m/s) 0.80 0.77 1.46 1.02 1.89 1.10 1.07 1.12 2.49 1.06 0.74 0.86 1.37 0.88 1.62 1.15 2.31 1.27 2.38 1.38 2.78 1.63 1.19 4.05 0.95 1.39 2.40 1.83 1.91 1.85 1.34 0.98 1.87 2.21 1.28 Velocidad (m/s)

0.15

2.00

0.13

0.05

4.8.5.5 Tubería de evacuación de agua de lluvia - Tramo final Cuadro 112

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

Caudal (m3/s)

Pendiente "S" (%)

Diámetro asumido (pulg.)

0.451

5

14''

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  4.9 DISEÑO DE PAVIMENTOS Cuadro 113 Características Concreto f'c C.B.R. Vehículo de diseño Periodo de diseño Espesor de base granular Espesor de losa de concreto

210 Kg/cm 6.7% C2 20 años 0.20 m. 0.20 m.

2

Gráfico 104

4.10 EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL 4.10.1 ANÁLISIS GENERAL DEL PROYECTO El proyecto en estudio consiste en la construcción de una nueva y moderna infraestructura para la Institución Educativa “Santa Catalina” de Río Seco – San Marcos, en la misma área en la que actualmente se encuentra ubicada y funcionando, la infraestructura actual ha sido construida con material de adobe, tapial, madera y carrizo desde sus inicios y su losa deportiva está construida de concreto simple, ya muy deteriorada. Este proyecto tendrá básicamente su incidencia ambiental en el momento de la construcción de dicha infraestructura, en cada una de las partidas programadas. Su servicio tiene un radio de acción en todas las zonas aledañas al centro poblado. La estructura de este centro educativo, considerándolo como único, desde el punto de vista funcional educativo tendrá un periodo de vida útil de 20 años y desde el punto de vista estructural su vida útil es inestimable. 4.10.2 DEFINICIÓN DEL ENTORNO DEL PROYECTO Los impactos ambientales que generará la construcción del proyecto serán de tipo puntual o localizado ya que en la construcción de una edificación, los trabajos se realizarán sólo en esa parte, sin embargo existen algunos factores que implican impactos ambientales en zonas aledañas a ésta área. 4.10.3 MEDIO FÍSICO 4.10.3.1 Medio inerte A. Aire: Debido a la ausencia de fábricas, el bajo parque automotor y otras construcciones de gran magnitud que emitan gases contaminantes, se puede decir que el aire se encuentra casi igual que años anteriores, es decir de buena calidad. Así mismo los vientos presentan velocidades menores a 20 Km/h. B. Suelo: Río Seco presenta una topografía de pendiente suave en su parte baja y accidentada en su parte alta. La capacidad agrícola de esta localidad es de nivel medio, la productividad de sus tierras se ve mejorada en épocas de lluvia, las cuales se presentan en los meses de septiembre a abril. Sus suelos están conformados por arcillas, y en baja cantidad por limos. Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

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  C. Agua En cuanto al agua superficial, las quebradas más representativas del centro poblado, teniendo en cuenta la cercanía a la zona del proyecto podemos mencionar las quebradas “La Zanja”, “Los Pashos” y “Pacchaj”. La población de Matara se abastece de agua potable la cual proviene de los manantiales manantiales: “Matacoche”, “Los Tucos” y “El Gato”. 4.10.3.2 Medio biótico A. Flora El centro poblado de Río Seco dentro de su flora existente cuenta con una flora típica de esta zona de la sierra la zona constando de árboles (eucalipto, hualango, sauce, pino, aliso, etc.) y arbustos (zarzamora, mutuy, sauco, quina, shirac) propios de la zona. Con respecto a sus principales cultivos tenemos: papa, maíz, cebada, trigo, arveja, fríjol, chocho (tarwi), alfalfa, ray gras y otros. B. Fauna Con respecto a la fauna del centro poblado podemos mencionar que los pobladores de este distrito se dedican a la cría de animales domésticos con fines especialmente de consumo; entre los animales que se crían tenemos: Vacunos, ovinos, caprinos, equinos, porcinos y aves como gallinas, pavos y patos. Así mismo se nota la existencia de aves silvestres como: palomas, huanchacos, jilgueros; aves de rapiña como: águilas, gavilanes, cernícalos, halcones, colibrí, etc., en tanto que entre los mamíferos tenemos: venados, pumas pequeños, zorros, conejos, vizcachas y otros. 4.10.3.3 Medio Perceptual La vista del paisaje se ve contrastado con la uniformidad de los diseño de las casas propios de la sierra dispersos en el paisaje así como de las demás construcciones de su pequeño pueblo, él que se encuentra rodeado por montes y cerros, que a su vez contienen pastos y sembríos propios de la serranía de Cajamarca. La carretera Cajamarca - San Marcos variante Cochamarca, al pasar por la pueblo de Río Seco resalta claramente sobre el paisaje, manifestando la acción del hombre sobre el terreno. 4.10.3.4 Medio Socioeconómico Gran porcentaje de la población de Río Seco tiene como actividad principal la agricultura y como segunda actividad pero en menor escala la ganadería, así mismo también se dedican a trabajos no calificados. Las actividades comerciales debido a la reciente construcción de la carretera a San Marcos han sido incrementadas aunque no se tiene cifras al respecto. Mayores detalles son dados en el ítem 2.1 (Aspecto socio económico, del capítulo II) 4.10.4 PREVISIONES DE LOS EFECTOS QUE EL PROYECTO GENERARÁ EN EL MEDIO Básicamente la ejecución de las partidas del proyecto serán las que provocarán impactos en el medio ambiente, teniendo en cuenta que unas tendrán mayor impacto que otras, entre las partidas que se visualizan como incidentes en el medio ambiente tenemos: obras preliminares, movimiento de tierras, obras de concreto simple y concreto armado, estructuras metálicas y techados, albañilería, carpintería de madera y metálica, instalaciones sanitarias e instalaciones eléctricas. 4.10.5 IDENTIFICACIÓN IMPACTANTES

DE

LAS

ACCIONES

DEL

PROYECTO

POTENCIALMENTE

Dentro de las acciones potencialmente impactantes se encuentran aquellas que den mayor impacto sobre uno o más de los factores del entorno del proyecto mencionado; sobre todo se toman en cuenta aquellas acciones que puedan modificar el uso del suelo, acciones que implican la emisión de contaminantes, acciones que actúan sobre el medio biótico, acciones que dan lugar al deterioro del paisaje y acciones que modifican el entorno social, Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

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  económico y cultural. Dentro de las acciones que consideramos como potencialmente impactantes podemos mencionar la acción de construcción del proyecto en las siguientes partidas: obras preliminares (demoliciones), movimiento de tierras, obras de concreto simple y concreto armado, carpintería de madera y carpintería metálica. 4.10.6 IDENTIFICACIÓN DE LOS FACTORES DEL MEDIO POTENCIALMENTE IMPACTADOS Consideramos factores potencialmente impactados a todos aquellos que reciben una incidencia de más de una acción potencialmente impactante, así como de alto grado de incidencia y/o persistencia, entre los factores potencialmente impactados consideramos: el medio físico, el medio Socioeconómico y el cultural, el primero bajo sus tres subsistemas (inerte, biótico y perceptual) y de ellos principalmente el aire, el suelo, la flora y el paisaje; mientras que el segundo y el último serán englobados en uno sólo: el medio socioeconómico. 4.10.7 IDENTIFICACIÓN DE LA RELACIÓN CAUSA - EFECTO Determinadas ya las acciones potencialmente impactantes, así como los actores sobre los cuales se prevén que actúen estas acciones, procedemos a elaborar nuestra matriz de importancia cruzando la información obtenida con la finalidad de prever las incidencias ambientales en la ejecución de este proyecto. Todo esto se verá plasmado en la matriz de Leopold que se presenta en la parte final. 4.10.8 PREDICCIÓN DE LA MAGNITUD DEL IMPACTO SOBRE CADA FACTOR Todos los factores ambientales considerados para nuestra matriz de importancia, han sido seleccionados de tal forma de que sean representativos de alteraciones sustanciales, procurando que sean exclusivos (que no contengan unos a otros), medibles (en lo posible) y completos. Los indicadores de impacto y unidades de medida que se emplearán para el EsIA no serán del tipo cuantificable propiamente dicho, ya que para ello emplearemos parámetros que realizarán una medición del efecto que pueda sufrir un factor bajo sensaciones lo menos subjetivas posibles, estos parámetros serán mediciones cualitativas como por ejemplo: frecuente - ocasional, fuerte - moderado. La predicción de la magnitud del impacto se dará a través de la magnitud e importancia de los efectos ambientales sobre los factores del entorno anteriormente considerados como potencialmente impactados. 4.10.9 VALORACIÓN CUANTITATIVA DEL IMPACTO AMBIENTAL Para la valoración cuantitativa del impacto ambiental se debe realizar un homogenización de las unidades heterogéneas empleadas en los pasos previos, así mismo para esta cuantificación así como para el propio EsIA se necesita de profesionales especializados en diferentes campos, es por ello que nosotros solamente realizaremos un estudio de impacto ambiental del tipo simplificado, de allí que nos abocaremos solamente a realizar una evaluación del tipo cualitativa la cual concluirá en una matriz causa - efecto, para ello emplearemos los pasos anteriormente descritos así como los valores de la magnitud e importancia que se muestran en los cuadros Nº 54 y 55 y finalmente obtener la magnitud de los impactos sobre cada uno de los factores de entorno antes mencionado. Esto se mostrará en la parte final en la matriz de Leopold del proyecto, la cual resumirá conjuntamente todos los pasos del EsIA. Debido al carácter simplificado de este Estudio de impacto ambiental solo tendremos en cuenta las primeras seis fases de EsIA (valoración cualitativa), obviando las fases 7, 8 y 9. 4.10.10 MATRIZ DE LEOPOLD El estudio de impacto ambiental concluye con la presentación de la matriz de Leopold, la cual resume todos los pasos anteriormente descritos, así mismo comentaremos los valores obtenidos en ésta.

Bach. Nelly Giovana Pachamango Novoa

  

-221‐                            Bach. Ulises Isaac Saldaña Alvarado

 

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Proyecto Profesional para optar el Título Profesional de Ingeniero Civil "Institución Educaliva Santa Catalins de Río Seeo - San Marcos" o

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