UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” CARRERA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Curso: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL UNIDAD DIDACTICA.

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1 UNIVERSIDAD ANDINA “NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ” CARRERA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL Curso: INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA CIVIL UNIDAD DIDACTICA III: ÁREAS Y CAMPOS DE LA INGENIERÍA CIVIL Docente: Mg. Ing. Oscar Viamonte Calla

2 Campo Ocupacional Sector Privado Sector Publico Ejercicio Independiente de la profesión Investigación Empresas Constructoras Compañías Consultoras Supervisión de obras Civiles Gobierno Nacional Organismos Regionales Gobiernos Locales Proyectista Constructor Consultor Posibilidad de Liderar una empresa Regional y Nacional Ing.Residente Ing. Proyectista Empresas de servicios Públicos CAMPO OCUPACIONAL DE UN INGENIERO CIVIL Ing. Supervisor

3 Edificaciones Vivienda Salud Educación Unifamiliar Multifamiliar Hospitales Postas Medicas Clínicas Fabricas Almacenes Industrias Colegios Universidades Institutos AREAS DE LA INGENIERIA CIVIL

4 Hidráulica Abastecimientos de Agua y Alcantarillado Plantas de Tratamiento Presas Irrigaciones Canales Centrales Hidroeléctricas AREAS DE LA INGENIERIA CIVIL

5 Transporte Carreteras Puentes Túneles Ingeniería de transito AREAS DE LA INGENIERIA CIVIL

6 Comportamiento y planeamiento de edificaciones, lecciones del pasado y problemas previsibles en el futuro

7 INTRODUCCION  El comportamiento de una edificación involucra la seguridad y la funcionalidad como parámetros indisolubles.  La cadena de ejecución de un proyecto implica: realidad, abstracción, formulación de modelos y estudio de alternativas, ejecución de planos y especificaciones de construcción, construcción y supervisión.  Las representaciones gráficas apropiadas mostraran mejor la dirección y el alcance de sus ideas y proyectos.  La noción de seguridad adquiere decisiva connotación.

8 INTRODUCCION  En la Ingeniería Civil los errores tiene diverso origen.  Se presentan omisiones porque el proceso de revisión es inadecuado, por la premura o por la inexperiencia.  Algunas omisiones o errores conducen a dificultades constructivas.

9 INTRODUCCION  Este tipo de errores es mas frecuente de lo que se piensa y ocurre por un desconocimiento del tema, un descuido o cualquier otra deficiencia.  Cuando ocurre una falla, el ingeniero puede prometer no cometer el mismo error, sin embargo una falla con pérdida de vidas afecta al profesional involucrado de una manera decisiva.

10 INTRODUCCION  Es de necesidad ejercer la profesión con ética intachable y moral ejemplar.  Mantenerse al día en el conocimiento.  Ningún Ingeniero Civil que de verdad ejerza su profesión está libre de que alguna catástrofe le caiga encima.

11 TEMOR E INSEGURIDAD  Algo muy seguro, resulta antieconómico por lo costoso y a menudo poco funcional y antiestético.  Algo inseguro resulta intolerable.  Surge una gran incógnita sobre aquello que se considera seguro.

12 LA SEGURIDAD EN EL CONTEXTO DE LA INGENIERIA CIVIL  La seguridad en la ingeniería civil es muy importante porque de ella depende la vida humana.  Si la seguridad es la adecuada asimismo será el costo de la edificación.  Demasiada seguridad conduce a construcciones muy costosas.

13 LA SEGURIDAD EN EL CONTEXTO DE LA INGENIERIA CIVIL  La seguridad de una edificación no es un factor aislado en una sociedad.  Poco gana una sociedad realizando construcciones aceptablemente seguras si sus habitantes tienen problemas sociales de diferentes índoles.  La seguridad obedece a conceptos de equilibrio de una sociedad.

14 LA NOCION DE FACTOR DE SEGURIDAD  El factor de seguridad no es una cantidad fija sino íntimamente asociada a aspectos del conocimiento de los materiales que se emplean y a las condiciones de carga que se aplican.  Su evaluación es incierta. No es precisa.  La estadística y la probabilidad dan herramientas a los ingenieros para racionalizar el factor de seguridad.

15 ANÁLISIS DE DATOS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN  Lo verdaderamente resaltante del proceso de reducción de datos es el hecho de sintetizar enormes cantidades de información en una gráfica; así esta se analiza y se deducen sus tendencias y peculiaridades de inmediato.  Observar grandes tablas con miles de cifras resulta poco útil muchas veces.

16 ANÁLISIS DE DATOS Y TRATAMIENTO DE LA INFORMACIÓN  El análisis de datos permite mejorar el conocimiento de un tema para tomar decisiones más acertadas; es una actividad en la cual tendrán que participar tarde o temprano todos los ingenieros para informar a otros sobre actividades o procesos del interés colectivo o particular.  Disponer del conocimiento y la información son dos factores de éxito decisivos para el futuro ingeniero.

17 Informaciones absolutas en el plano y el espacio  En las informaciones en coordenadas se pueden obtener muchas variables y resultados.  Nos sirven para direccionar nuestro proyecto.  Hay que saber seleccionar las variables.

18 Graficas relativas en el plano. Histogramas  Las computadoras nos permiten obtener aproximaciones mas favorables.  Los histogramas nos permiten visualizar mejor nuestros resultados.

19 FUNCIONALIDAD DE UNA EDIFICACIÓN  Una construcción puede ser segura y sin embargo inapropiada porque no cumple con las funciones para las cuales se diseñó y construyó.  Toda construcción debe tener características que la hagan funcional; en toda construcción deben estar presentes las nociones de funcionalidad y seguridad, que al combinarse produzcan el correcto balance para una edificación adecuada.

20 GRANDES ÉXITOS DE LA INGENIERÍA CIVIL  La estructura de la Ingeniería Civil junto a sus métodos de investigación, análisis, diseño y construcción conforman la secuencia necesaria de los grandes éxitos.  Así se pueden construir grandes puentes y vías, elevadas presas de embalse, edificios de gran altura y con tecnología electrónica, etc.  En un proyecto se trabaja en la actualidad aplicando la denominada constructibilidad.

21 GRANDES ÉXITOS DE LA INGENIERÍA CIVIL  Nadie domina la totalidad de actividades; por esa razón, un director de proyecto con una amplia y comprobada experiencia coordina todas las labores y contrata las diferentes actividades involucradas en la construcción.  Una gran construcción es el resultado de muchas tareas, que deben ser bien ejecutadas y ser gratas a la vista del observador.(Autopistas, edificios, puentes, ciudades, aeropuertos, etc.)  El simple observador por lo general no es conciente del esfuerzo que demandan estas construcciones.

22 GRANDES ÉXITOS DE LA INGENIERÍA CIVIL LO DIFICIL AUNQUE NO ESPECTACULAR  El control del agua freática.  Construcción de sótanos.  Cimentación de presas.  Excavación de laderas con posibilidad de derrumbes.  Construir, en algunos casos, sin el equipamiento adecuado.

23 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL  Colapso de grandes puentes.  Desplome de edificios.  Deslizamiento de laderas  Destrucción de presas de embalse. * Obras que se realizan sin diseño o diseños con errores. * Aún con la participación de expertos siempre existe el riesgo de una falla.

24 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL PUENTE DEL ESTRECHO DE TACOMA (EEUU)  Se trató de llevar el conocimiento más allá de lo experimentado. La estructura terminó derrumbándose.  El conocimiento que existía sobre la dinámica estructural era muy rudimentario en la época.  No se aplicaban simulaciones, el diseño se basaba en el comportamiento de obras similares.

25 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL PUENTE DEL ESTRECHO DE TACOMA (EEUU)  El puente se terminó y desde el principio la calzada comenzó a oscilar, inclusive sin tránsito de vehículos.  Se iniciaron estudios para tratar de remediar errores, pero ya era tarde.  Al cabo de algunos meses las oscilaciones fueron tan violentas que llevaron a la falla del puente y la parte central se desplomó.

26 PUENTE TACOMA

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32 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL ESTADIO MANUEL MURILLLOS TORO DE IBAGUÉ, COLOMBIA  Estadio de futbol. Diseño no fue realizado por un experto en estructuras.  Construcción entre 1953 y 1959.  Se construyó un voladizo defectuoso.  El 17.nov.1981 durante un partido de futbol colapsó, 18 espectadores fallecieron y 40 heridos. Falló en 44 m. de longitud.

33 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL ESTADIO MANUEL MURILLLOS TORO DE IBAGUÉ, COLOMBIA  La persona que diseñó cometió errores básicos.  El constructor se limitó a seguir un plano absurdo.  La supervisión no se percató de los errores.  Afectados demandaron al Estado y éste fué condenado por imprevisión.

34 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL EDIFICIO DE ALMACENES EN SEUL, COREA  El 29 de julio de 1995 se derrumbó una parte de un almacén de 6 pisos.  Deficiencias de diseño y construcción.  Murieron 502 personas y 1000 heridos.  Existieron indicios de falla pero no se tomó medida alguna.  Dueños y funcionarios públicos fueron condenados a prisión por aceptar diseños inapropiados.

35 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL

36 ASPECTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

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38 Aspectos que no ayudan a un buen diseño

39 ASPECTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL Un núcleo rígido puede servir como eje de torsión en el momento de un sismo

40 ASPECTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL Las edificaciones dúctiles soportan mayores deformaciones para la misma fuerza con la que fallan las estructuras frágiles

41 ASPECTOS DEL DISEÑO ESTRUCTURAL

42 Casos que pueden generar columnas débiles y pisos débiles

43 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL CASO COLISEO ICA - PERÚ La Torre Provisional El diseño del domo de concreto armado del coliseo de la ciudad de Ica contemplaba la necesidad de vaciar primero el anillo central situado en su cúspide debía ubicarse a unos 30m sobre el suelo. Construirlo requería proporcionar una torre provisional de varios niveles. Ella debía soportar, además de su propio peso, los del encofrado del anillo, las cargas del llenado y el peso del concreto

44 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL CASO COLISEO ICA - PERÚ La Torre Provisional Algunas acciones colaterales de varios orígenes fueron olvidadas, fue un error: El constructor ejecutó las obras provisionales, la torre de soporte y el encofrado del anillo, utilizando cuartonería de madera.

45 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL CASO COLISEO ICA - PERÚ  De acuerdo a versión de testigos presenciales y evidencias del colapso, durante el proceso de llenado del concreto del anillo la torre provisional cayó en su plomo con lenta rotación (no se volteo).  Causaron el colapso: personas que trabajaban en el anillo (varias murieron y otras quedaron gravemente heridas), la madera de la torre, el concreto endurecido y fresco; fue un desastre mayúsculo.  El análisis de la causa estableció que era la presencia de esfuerzos de torsión en la torre.

46 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL CASO COLISEO ICA - PERÚ  Se pudo determinar que todo el sistema de arriostramiento diagonal estaba orientado en un único sentido circunferencial.  En el sentido circunferencial contrario el sistema de arriostre cumplía con sus dos razones de ser: evitar el pandeo y las fallas torsionales (debido a la competencia de las uniones para absorber compresión).

47 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL CASO COLISEO ICA - PERÚ  Este único sentido circunferencial, proveía reducida resistencia a esfuerzos de torsión, porque las uniones debían trabajar en tracción. La estructura podía desenroscarse en ese sentido casi sin restricción alguna.

48 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL CASO COLISEO ICA - PERÚ  La torsión esta siempre presente en los procesos constructivos de vaciado de concreto en altura. No es posible evitarla, aún cuando se especifique seguir procesos muy cuidadosos de vaciado simétrico.  En este caso el diseñador de la torre provisional no había previsto la presencia de la torsión.

49 FRACASOS EN LA INGENIERIA CIVIL CASO COLISEO ICA - PERÚ  La forma de caída de la torre, desplome lento, confirmo la forma de falla.  Si la torre se hubiere volteado ello revelaría una falla del sistema de atirantamiento externo.  Si hubiera fallado por pandeo de sus miembros verticales, el colapso habría sido violento y con desparrame lateral de los cuartones de madera orientados en la dirección y sentido radiales en el que el pandeo se había iniciado.

50 FUTUROS FRACASOS IMPREDECIBLES  Nadie puede predecir el futuro.  Nuevos materiales (de costrucción): deben ser bien estudiados.  Control de calidad de los diseños.  Los programas de software deberán ser correctamente utilizados y los resultados comprobados (simulaciones).  Exigir cuidados y controles extremos en los diseños, en especial en el desarrollo y uso de software.

51 RIESGOS DE LA AUTOMATIZACIÓN EN LA INGENIERÍA CIVIL  Se prevé en el futuro una mayor popularización de programas altamente desarrollados en Ingeniería Civil.  Existen riesgos sobre la seguridad si son mal aplicados.  Su disponibilidad estimula a ingenieros inexpertos a involucrarse en problemas que demandan mayor experiencia y conocimiento.

52 TIPOS DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL OBRAS DE ALBAÑILERÍA  Albañilería  La albañilería es el arte de construir edificaciones u otras obras empleando, según los casos, piedra, ladrillo, cal, yeso, cemento u otros materiales semejantes. [1 edificacionespiedraladrillocalyesocemento [1  Materiales y herramientas  Para las obras de albañilería (también conocidas simplemente como albañilería) se utilizan principalmente materiales pétreos, tales como: Ladrillos de arcilla, bloques de mortero de cemento, piedras y otros similares de igual o parecido origen a los ya mencionados.arcillamortero

53 TIPOS DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL OBRAS DE ALBAÑILERÍA

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56  Tipos de albañilería  Existen tres tipos de albañilería:  Albañilería simple  Es en la cual la albañilería no posee más elementos que el ladrillo y el mortero o argamasa, siendo éstos los elementos estructurales encargados de resistir todas las potenciales cargas que afecten la construcción. Esto se logra mediante la disposición de los elementos de la estructura de modo que las fuerzas actuantes sean preferentemente de compresión

57 TIPOS DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL OBRAS DE ALBAÑILERÍA  Albañilería armada  Se conoce con este nombre a aquella albañilería en la que se utiliza acero como refuerzo en los muros que se construyen.acero  Principalmente estos refuerzos consisten en tensores (como refuerzos verticales) y estribos (como refuerzos horizontales), refuerzos que van empotrados en los cimientos o en los pilares de la construcción, respectivamente.cimientos  Suele preferirse la utilización de ladrillos mecanizados, cuyo diseño estructural facilita la inserción de los tensores para darle mayor flexibilidad a la estructura.

58 TIPOS DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL OBRAS DE ALBAÑILERÍA  Albañilería reforzada  Albañilería reforzada con elementos de refuerzo horizontales y verticales, cuya función es mejorar la durabilidad del conjunto.

59 TIPOS DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL OBRAS DE CONCRETO ARMADO

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61 TIPOS DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL OBRAS DE PAVIMENTOS  TIPOS DE PAVIMENTOS:  -Asfáltico o flexible,  -De concreto o rígido,  -Compuestos  -Semirígidos o segmentados,  -Afirmados y de tierra. Flexible o Rígido: según forma en que transmiten os esfuerzos a las capas inferiores: Flexible: área pequeña, Rígido: mayor área.

62 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN Se puede clasificar en:  Intrínsecos: Cuando forman parte de la obra al finalizar la misma; Ej.: Cemento, agregados, acero, etc.  Auxiliares: Cuando no forman parte de la obra al final, pero que son necesarios para la ejecución de la misma; Ej.: Encofrados, andamios, etc.

63 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN Además, por su naturaleza se pueden clasificar en:  Básicos: Cuando se emplean directamente en obra, sin previo proceso de transformación de sus propiedades físicas y químicas; Ej.: Piedra, arena, etc.  Transformados: Cuando son sometidos a un proceso de transformación y/o manufactura, en obra o en planta; Ej.: Cemento, vidrio, piedra chancada, acero, etc.  Prefabricados: Compuestos por los anteriores y que presentan características particulares para cada obra; Ej.: Puertas, ventanas, viguetas para aligerados, muros prefabricados, etc.

64 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO  AGREGADO: Material pétreo obtenido a partir de la fragmentación o trituración de rocas. Obtenido por medios:  a) Naturales: fragmentados por procesos naturales (erosión)  b) Manufacturados (triturados): fragmentados por procesos artificiales (mecánicos)  c) Mixtos: son la combinación de materiales fragmentados tanto por procesos naturales como artificiales.

65 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN EL CONCRETO  Concreto u hormigón: material resultante de la mezcla de cemento (u otro aglomerante) con áridos (grava, gravilla y arena) y agua.cemento áridosgravaarenaagua  Mezcla de cemento con arena y agua: mortero.mortero  Cemento mezclado con agua: pasta moldeablemoldeable  Principal característica estructural: buena resistencia a los esfuerzos de compresión.esfuerzos de compresión  No presenta buena resistencia frente a otros tipos de esfuerzos (tracción, flexión, cortante, etc.).  Composición: Cemento, agregados (grueso y fino) y agua, y eventualmente, aditivos.

66 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN EL CONCRETO

67  Concreto armado u hormigón armado: concreto usado asociado con el acero. Concreto armado u hormigón armadoacero  Concreto pre-reforzado.  Aditivos o adiciones: para modificar algunas características o comportamiento del concreto. Existe una gran variedad de ellos: aceleradores o retardadores de fraguado, fluidificantes, impermeabilizantes, etc. Aditivos  Otros tipo de concreto: se producen con otros aglomerantes (no cemento):  Concreto u hormigón asfáltico que utiliza asfalto para realizar la mezcla. Concreto u hormigón asfáltico

68 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN EL CONCRETO

69 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO TIPOS DE ROCAS: Ígneas: la diorita, la riolita, el pórfido, el gabro, el basalto y el granitodioritariolitapórfidogabrobasaltogranito

70 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO TIPOS DE ROCAS Sedimentarias: arcilla o limo (lutita), conglomerado, arenisca, caliza, dolomita, etcarcillalimolutitaconglomerado areniscacalizadolomita

71 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO TIPOS DE ROCAS Sedimetarias: arcilla o limo (lutita), conglomerado, arenisca, caliza, dolomita, etcarcillalimolutitaconglomerado areniscacalizadolomita

72 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO TIPOS DE ROCAS Metamórficas: esquisto, gneis, mármol, cuarcita, serpentina, etc.

73 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO

74  Terminología relativa a los agregados para concreto (ASTM-C-125 - 92a)  Agregado: Material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada o escoria,empleado con un medio cementante para formar concreto o mortero hidráulico.  Agregado grueso:  a] Agregado predominantemente retenido en la malla núm. 4 (4.75 mm); o  b]Es la porción de un agregado retenido en la malla núm. 4 (4.75 mm).

75 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO  Agregado fino:  a] Agregado que pasa la malla de 3/8’’ (9.5 mm) y casi totalmente, la malla núm.4 (4.75 mm), y es predominantemente retenido en la malla núm. 200 (0.075 mm); o  b] es laporción de un agregado que pasa la malla núm. 4 (4.75 mm) y es retenido en la malla núm. 200(0.075 mm).  Agregado pesado: Agregado de alta densidad, que puede ser barita, magnetita, limonita,ilmenita, hierro o acero.

76 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO  Agregado ligero: Agregado de baja densidad utilizado para producir concreto ligero. Incluye:pómez, escoria volcánica, tobas, diatomita, arcilla sintética o expandida, lutita, pizarra, Etc.  Grava triturada: Es el producto resultado de la trituración artificial de gravas, en la que la mayoría de los fragmentos tienen como mínimo una cara resultado de la fractura.  Piedra triturada: Es el producto de la trituración artificial de rocas, peñascos o fragmentos de rocas grandes, en el cual todas las caras resultantes se derivan de las operaciones de trituración.

77 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO  Grava: Agregado grueso resultante de la desintegración natural y abrasión de rocas o transformación de un conglomerado débilmente cementado.  Arena manufacturada: Agregado fino producido por trituración de grava, roca, escoria o concreto hidráulico.  Arena: Agregado fino resultado de la desintegración y abrasión de roca o de la transformación de una arenisca

78 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN AGREGADOS PARA EL CONCRETO

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80 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN EL ACERO El acero de construccion: se usa como refuerzo del concreto (hormigón) para constituir el concreto reforzado. - Trabaja en general a la tracción y el concreto a la compresión. - Generalmente presenta corrugaciones. - Longitud: 9 mm -Diámetros variables. El acero estructural: Cuando se usa solamente el acero (sin concreto) como elemento estructural. - Se usan elementos tales como perfiles laminados, o unidos mediante conexiones empernadas o soldadas.

81 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN EL ACERO

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85 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN LA MADERA Encofrado: molde temporal, para dar forma al concreto (hormigón) u otros materiales similares como el tapial antes de fraguar.moldehormigóntapial - Tradicional: Utilizando piezas de madera aserrada y rolliza, o contraplacado.maderacontraplacado - Andamio: Estructura o plataforma provisional, levantada sobre el suelo o suspendida, permite sostener los materiales y que los obreros puedan realizar sobre ella trabajos de reparación o construcción de un edificio Madera para Estructuras: Construcción de elementos estructurales como cerchas y otros. Carpintería de madera: Puertas, ventanas y acabados (enchapes y otros).

86 MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN LA MADERA

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