Ingeniería Civil: Cálculos Estructurales, Rendimiento de Obra y Gestión de Proyectos

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Problema 2: Cálculo de Acero de Refuerzo en Vigas

Suponiendo que las vigas mostradas a continuación tienen un acero longitudinal de longitud total de 6.50 m (sin dobleces) hasta el amarre con el acero de columnas, y una longitud de luz libre para acero transversal de 5.50 m. Calcular el acero por cada tipo de viga (sin desperdicio). Asuma un recubrimiento de 0.03 m en todos los lados y un gancho para el acero transversal a 135 grados de tipo sísmico. (3 puntos)

Descripción: Imagen

Solución del Cálculo de Acero

Viga VS1

  • Lal (Longitud Acero Longitudinal) = (6.50 – 2 x 0.03) + (0.30 – 2 x 0.03) x 2 = 6.92 m
  • Lat (Longitud Acero Transversal) = (0.30 – 2 x 0.03) x 2 + (0.15 – 2 x 0.03) x 2 + 0.127 x 2 = 0.914 m
  • Nro. Estribos = 5 x 2 + (5.50 – 0.45 x 2) / 0.25 + 1 = 30
  • W (Peso de Acero) = 6.92 x 4 x 0.994 + 0.914 x 30 x 0.25 = 34.37 kg
  • Alambre (5%) = 0.05 x 34.37 = 1.72 kg
  • Wt (Peso Total) = 36.09 kg

Viga VA1

  • Lal (Longitud Acero Longitudinal) = (6.50 – 2 x 0.03) + (0.20 – 2 x 0.03) x 2 = 6.72 m
  • Lat (Longitud Acero Transversal) = (0.20 – 2 x 0.03) x 2 + (0.20 – 2 x 0.03) x 2 + 0.127 x 2 = 0.814 m
  • Nro. Estribos = (5.50) / 0.20 + 1 = 29
  • W (Peso de Acero) = 6.72 x 4 x 0.994 + 0.814 x 29 x 0.56 = 39.94 kg
  • Alambre (5%) = 0.05 x 39.94 = 2.00 kg
  • Wt (Peso Total) = 41.94 kg

Viga VA2

  • Lal (Longitud Acero Longitudinal) = (6.50 – 2 x 0.03) + (0.20 – 2 x 0.03) x 2 = 6.72 m
  • Lat (Longitud Acero Transversal) = (0.20 – 2 x 0.03) x 2 + (0.20 – 2 x 0.03) x 2 + 0.127 x 2 = 0.814 m
  • Nro. Estribos = (5.50) / 0.15 + 1 = 38
  • W (Peso de Acero) = 6.72 x 4 x 0.56 + 0.814 x 38 x 0.25 = 22.79 kg
  • Alambre (5%) = 0.05 x 22.79 = 1.14 kg
  • Wt (Peso Total) = 23.93 kg

Viga VCH1

  • Lal (Longitud Acero Longitudinal) = (6.50 – 2 x 0.03) + (0.20 – 2 x 0.03) x 2 = 6.72 m
  • Lat (Longitud Acero Transversal) = (0.20 – 2 x 0.03) x 2 + (0.30 – 2 x 0.03) x 2 + 0.127 x 2 = 1.014 m
  • Nro. Estribos = (5.50) / 0.20 + 1 = 29
  • W (Peso de Acero) = 6.72 x 6 x 0.994 + 1.014 x 29 x 0.25 = 47.43 kg
  • Alambre (5%) = 0.05 x 47.43 = 2.37 kg
  • Wt (Peso Total) = 49.80 kg

Problema 4: Rendimiento y Cuadrilla para Tarrajeo de Muros

Se desea completar la partida de tarrajeo en exteriores para muros. La partida se divide en 04 actividades:

  1. Pañeteo previo: 0.10 Ca + 1 Op + 0.33 Pe; Rendimiento = 25 m²/día.
  2. Tarrajeo: 0.10 Ca + 1 Op + 0.5 Pe; Rendimiento = 12 m²/día.
  3. Armar andamio: 0.10 Ca + 1 Op + 1 Pe; Rendimiento = 32 m²/día.
  4. Desarmar andamio: 1 Op + 1 Pe; Rendimiento = 120 m²/día.

El Ratio Meta de la partida es de 2.18 HH/m². Se solicita lo siguiente:

  1. Verificar si la cuadrilla básica cumple con el Ratio Meta y, si no es el caso, determinar cuántas horas-hombre por categoría faltarían para cumplir con la meta. (1 punto)
  2. Determinar el personal necesario por categoría para cumplir con la partida en un metrado de tarrajeo de 650 m² en al menos cinco días de trabajo. En todos los casos, considerar una Jornada Laboral (JL) de 8.5 horas. (1 punto)

Solución del Rendimiento

Cálculo de la Cuadrilla Básica (C.B.):

C.B. = (0.10 + 0.10 x 12/25 + 0.10 x 12/32) Ca + (1 + 1 x 12/25 + 1 x 12/32 + 1 x 12/120) Op + (0.5 + 0.33 x 12/25 + 1 x 12/32 + 1 x 12/120) Pe

C.B. = 0.186 Ca + 1.955 Op + 1.133 Pe

a) Verificación del Ratio Meta

Ratio calculado: (0.186 x 8.5 / 12) + (1.955 x 8.5 / 12) + (1.133 x 8.5 / 12) = 2.319 HH/m²

Conclusión: El ratio calculado (2.319 HH/m²) es superior al Ratio Meta (2.18 HH/m²). Por lo tanto, no cumple con la meta de eficiencia, ya que requiere más horas-hombre por metro cuadrado.

b) Determinación del Personal Necesario (650 m² en 5 días)

  • Capataz: 0.186 x 8.5 / 12 x 650 = 85.64 HH. Cantidad requerida = 85.64 / (8.5 x 5) = 2.01. Se requieren 2 Capataces.
  • Operario: 1.955 x 8.5 / 12 x 650 = 900.11 HH. Cantidad requerida = 900.11 / (8.5 x 5) = 21.18. Se requieren 22 Operarios.
  • Peón: 1.133 x 8.5 / 12 x 650 = 521.65 HH. Cantidad requerida = 521.65 / (8.5 x 5) = 12.27. Se requieren 13 Peones.

Problema 5: Cálculo de Volumen y Factor de Esponjamiento en Pavimentos

Se desea saber si la cantidad de 40,000 m³ (en estado suelto, no compactado) será suficiente para cubrir una base para una estructura de pavimento. La base deberá ser compactada al 97.5% de la MDS (Máxima Densidad Seca). La MDS hallada en laboratorio es de 3,990 kg/m³ y la densidad suelta del material es de 2,950 kg/m³. La estructura se pretende cubrir en una extensión de 12.5 km. Calcule el factor de esponjamiento para el material e indique si el material en stock cubrirá la demanda; de lo contrario, indique la cantidad adicional faltante para cubrir el requerimiento. (2.0 puntos)

Solución

Cálculo del Volumen Compactado

B = 7.50 m

B1 = 7.50 – (4 x 0.265 / 3) x 2 = 6.793 m

B2 = 6.793 – (4 x 0.255 / 3) x 2 = 6.113 m

Volumen compactado = ((6.793 + 6.113) / 2 x 0.255) x 12,500 = 20,568.94 m³

Cálculo del Factor de Esponjamiento (F.E.)

F.E. = (Densidad Compactada / Densidad Suelta) = (0.975 x 3,990) / 2,950 = 1.319

Volumen Requerido (en estado suelto)

Volumen requerido = Volumen compactado x F.E. = 20,568.94 x 1.319 = 27,130.43 m³

Conclusión

El material en stock (40,000 m³) sí cubriría la demanda (27,130.43 m³).

40,000 m³ > 27,130.43 m³

Conceptos Fundamentales de Gestión y Ejecución de Obra

  1. ¿A qué se llama ruta crítica de un proyecto? (1 punto)
  2. Explique cómo se apertura un cuaderno de obra. (1 punto)
  3. Describa qué significa un contrato a precios unitarios. (1 punto)
  4. ¿Cuáles son los principales puntos que se deben tener en cuenta para iniciar la ejecución de una obra? (1 punto)
  5. ¿Cuáles son las modalidades de licitación que establece la LCE? (0.5 puntos)

Respuestas de Desarrollo

1. Ruta Crítica de un Proyecto

La ruta crítica es la secuencia de actividades dentro de un proyecto cuya variación en el tiempo de ejecución impactará directamente en el plazo total de término del proyecto. Es la cadena de tareas con la menor holgura o flotación.

2. Apertura de un Cuaderno de Obra

Un cuaderno de obra se apertura formalmente con el Asiento Nro. 01, el cual debe contener la siguiente información:

  • Presentación de un cuaderno legalizado y foliado.
  • Registro del Acta de Entrega de Terreno conforme.
  • Señalamiento de los recursos disponibles en obra (equipos, mano de obra y materiales).
  • El nombre del proyecto y la fecha de inicio.
  • La identificación y firma de los responsables (Ingeniero Residente y Supervisor).

3. Contrato a Precios Unitarios

Un contrato a precios unitarios es aquel donde el metrado presupuestado puede variar a lo largo de la vida de ejecución del proyecto, mientras que el precio unitario de cada partida se mantiene fijo. Para este tipo de contrato, es crucial estimar correctamente el costo de los recursos, ya que el pago final se basa en los metrados realmente ejecutados.

4. Puntos Clave para Iniciar la Ejecución de una Obra

Los principales puntos a considerar antes de iniciar la ejecución de una obra incluyen:

  • Registro formal en el cuaderno de obra (Asiento Nro. 01).
  • Designación y gestión del Residente y del Supervisor.
  • Disponibilidad y revisión de los planos y especificaciones técnicas.
  • Verificación de los metrados del proyecto.
  • Definición del sistema de valorizaciones y pagos.

5. Modalidades de Licitación (LCE)

Las modalidades de licitación que establece la Ley de Contrataciones del Estado (LCE) son:

  • Adjudicación Directa Pública.
  • Adjudicación Directa Selectiva.
  • Concurso Público.
  • Adjudicación por Menor Cuantía.