Diseño estructural de vivienda unifamiliar de tres niveles sustituyendo agregado fino en concreto f´c=210/cm2 por viruta de acero, Ica 2022

Abstract

La investigación cumplió el objetivo del diseño a nivel estructural de una edificación residencial de tres pisos, considerando un concreto con sustituto parcial del agregado fino por VA para mejorar la resistencia de un concreto de diseño 210 kg/cm², en Ica. La metodología empleada fue de tipo cuantitativo y un diseño experimental de nivel explicativo para la modificación del concreto normal, luego un nivel descriptivo para el diseño a nivel estructural. La población es de 40 viviendas de tres niveles, y la muestra de estudio consistió en una vivienda uní familiar de 03 niveles. Se desarrolló estudios previos básicos de ingeniería, diseño de mezcla, ensayos para obtener las propiedades mecánicas necesarias del concreto tanto para el estándar como para el modificado. Se aplicó herramientas de apoyo para el procesamiento de datos como Excel, ETABS modo estudiante y AutoCAD, y para el análisis de datos se empleó el SPSS en el laboratorio de cómputo de la universidad. Como resultado del estudio de mecánica de suelos, basado en la descripción de calicatas (Profundidad de 3m), análisis granulométrico y límites de consistencia, se identificó que el suelo es de tipo Arena pobremente gradada con limo (SP-SM), de color gris beige, seco, no plástico, con una compacidad de medianamente densa a densa, y sin presencia de nivel freático en la zona analizada. Se obtuvo, del diseño de mezcla 𝑓′𝑐=210 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 se obtuvo una proporción de 1:1.95:2.57 (cemento, A.F., A.G.) y una relación de A/C de 0.57. Para la dosificación sustituyendo el 5% de A.F. por VA se obtuvo una proporción de 1:85:2.57:0.10 (cemento, AF, AG, VA). Para la dosificación sustituyendo el 7% de A.F. por VA se obtuvo una proporción de 1:81:2.57:0.14 (cemento, AF, AG, VA). Para la dosificación sustituyendo el 9% de A.F. por VA se obtuvo una proporción de 1:77:2.57:0.18 (cemento, AF, AG, VA). En los ensayos de compresión, el patrón es de 218 kg/cm² a los 28 días. Con la sustitución del 5% del A.F. por VA, se obtuvo una resistencia de 268 kg/cm² a los 28 días. En el caso de una sustitución del 7% de A.F. fue de 242 kg/cm², y para una sustitución del 9% de A.F. fue de 230 kg/cm². En los ensayos de flexión, la muestra vii estándar presentó un MR de 41.91 kg/cm² a los 28 días. Al sustituir el 5% del (A.F.) por (VA), el MR fue de 43.50 kg/cm². Con una sustitución del 7% de A.F. por VA, se obtuvo un MR de 45.03 kg/cm², y al sustituir el 9% de A.F. por VA, el MR fue de 47.33 kg/cm². Finalmente, en los ensayos para determinar el módulo de elasticidad (Ec) estático del concreto según la norma ASTMC469, se obtuvo para la muestra estándar un Ec de 206,206.721 kg/cm². Con una sustitución del 5% de A.F. por VA, el Ec fue de 231,622.820 kg/cm². Para una sustitución del 7% de A.F. por VA, el Ec obtenido fue de 223,203.760 kg/cm², y del 9% de A.F. por VA, el Ec alcanzó los 213,243.470 kg/cm². De acuerdo con todos los resultados recolectados, el sistema estructural propuesto para la vivienda de 3 pisos es de concreto armado comprendidos por zapatas conectadas, zapatas aisladas, cimiento, sobrecimiento y cimiento corrido. Se diseñó y verificó mediante memorias de cálculo donde se cumplieron y realizaron según las Normas Técnicas Peruanas vigentes. Finalmente; se realizó un análisis comparativo entre una vivienda diseñada con una mezcla de concreto común y otra reemplazando el A.F. por VA. Para evaluar el rendimiento estructural y factor económico. Los resultados que se obtuvieron en este estudio proporcionan una base sólida para considerar la VA como alternativa viable y favorable en el diseño a nivel estructural de viviendas unifamiliares de tres niveles.