MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
VIVIENDA UNIFAMILIAR
PROPIEDAD Rol: 2399-5
Calle Agua Potable #224
COMUNA DE VALPARAÍSO REGIÓN DE VALPARAÍSO
1.- INTRODUCCIÓN 3 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA 3 3. NORMAS CONSIDERADAS 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 4 4.1. Gravitatorias 4 4.2.- Viento 4 4.3. Sismo 4 4.3.1. Datos generales de sismo 5 4.4.- Hipótesis de carga 5 5.- ESTADOS LÍMITE 6 6. SITUACIONES DE PROYECTO 6 6.1.- Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ) 6 6.2. Combinaciones 8 7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS 10 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS 10 8.1.- Pilares 10 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA 11 10. LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN 11 11. MATERIALES UTILIZADOS 11 11.1.- Hormigones 11 11.2.- Aceros por elemento y posición 11 11.2.1. Aceros en barras 11 11.2.2. Aceros en perfiles 11 12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 12
ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de vivienda unifamiliar, en lote ubicado en la zona centro sur de la ciudad de Valparaíso La edificación se clasifica en categoría II -destino habitación de uso privado . El suelo es de clase B, de tipo arcilloso, en altos grados de compacidad, presencia de árido granular y velocidad de propagación con ondas de corte in situ (Vs) no mayor a 500 m/s.
Las estructura proyectada es de tipo aislada, elaborada en estructura primaria de marcos rígidos de hormigón armado, sobre zapatas de hormigón, y envolventes sólidas de albañilería consideradas como carga-.
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
La obra es de volumen único, de dos pisos de altura, sin niveles intermedios, escalonada sobre terreno escarpado, con exposición a los vientos tipo C Está estructurada en base a marcos rígidos de hormigón en muros perimetrales e interiores Materiales según estándar vigente en norma chilena aplicable.
Descansa sobre zapatas aisladas de hormigón armado y vigas de fundación -con vinculación exterior- que acometen a estos apoyos. Los pilotes de hormigón armado reposan en suelos clase B, de la zona sísmica 3, según tablas de la Nch 433.
En su interior cuenta con pavimento de hormigón armado, de tipo radier en pisos directamente sustentados por la rasante de suelos -debidamente compactados-, y losas de hormigón sobre envigados de igual material en los ambientes sobre el primer nivel.
Para el cálculo de desempeño dinámico las estructuras de soporte para la cubierta –reticulados de madera , más el peso propio de sus paneles aglomerados y terminaciones, son consideradas como carga muerta. Se exceptúan las vigas maestras de la planta de techumbre (marcos rígidos de remate) especificadas para sustentar dichas cargas de manera eficaz
Todas las obras se realizan sobre suelo natural, libre de rellenos y debidamente protegido del escurrimiento de aguas en general.
3.- NORMAS CONSIDERADAS
NCh427 Estructuras de acero - diseño y cálculo - laminados metálicos.
NCh430 Of2008 Hormigón armado - Requisitos de diseño y cálculo. INN, Chile.
NCh431 Of1977 Construcción – Sobrecargas de nieve. INN, Chile.
NCh432 Of1971 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. INN, Chile.
NCh433 Of1996 Diseño sísmico de edificios. INN, Chile. NCh433 Of1996 modificada en 2009. Decreto N°61, 2011
NCh1198 Of2006 Madera – Construcciones en madera – Cálculo. INN, Chile.
NCh1537 Of2009 Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y sobrecargas de Uso. INN, Chile.
NCh1928 Of1993 Albañilería Armada – Requisitos para el diseño y cálculo. INN, Chile. NCh1928 Of1993 modificada en 2003.
NCh3171 Of2010 Diseño estructural – Disposiciones generales y combinaciones de carga. INN, Chile.
ACI 318 08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary.
AISC 2005 Specification for structural steel buildings. American Institute of Steel Construction.
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4.- ACCIONES CONSIDERADAS
4.1.- Gravitatorias
Planta S.C.U (t/m²) Cargas muertas (t/m²)
Techumbre 0.05 0.05 Piso 2 0.20 0.20 Piso 1 0.20 0.20 Cimentación 0.20 0.20
4.2.- Viento
NCh432 2010 Diseño estructural. Cargas de viento
Categoría del terreno: Categoría C Velocidad básica del viento: 67.00 m/s Categoría de uso: Categoría IV
Tipo de terreno: Escarpaduras Dirección transversal (X)
Tipo de terreno: Descendente
Xp: 8.60 m Hd: 2.50 m Ld: 3.00 m Dirección longitudinal (Y)
Tipo de terreno: Llano
Anchos de banda Plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) En todas las plantas 11.60 9.30
No se realiza análisis de los efectos de 2º orden Coeficientes de Cargas
+X: 1.00 X:1.00
+Y: 1.00 Y:1.00
Cargas de viento
Planta
Viento X (t) Viento Y (t)
Techumbre 4.891 3.782 Piso 2 9.619 7.434 Piso 1 5.483 4.238
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4.3.- Sismo
Norma utilizada: NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dº nº61, de 2011)
Norma Chilena Oficial Diseño Sísmico de Edificios (Incluye modificaciones del decreto nº 61 (V. y U.) de 2011) Método de cálculo: Análisis modal espectral (NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dº nº61, de 2011), 6.3)
4.3.1. Datos generales de sismo
Caracterización del emplazamiento
Zona sísmica (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.1): 3 Clase de suelo (Dº nº61 de 2011, Artículo 6): B
Sistema estructural
R 0X : Factor de modificación de respuesta (X) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
R 0Y : Factor de modificación de respuesta (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría II
Parámetros de cálculo
R 0X : 11.00
R 0Y : 11.00
Número de modos de vibración que intervienen en el análisis: Según norma Fracción de sobrecarga de uso : 0.50 Fracción de sobrecarga de nieve : 0.50 Factor multiplicador del espectro : 1.00
Verificación de la condición de cortante basal: Según norma
No se realiza análisis de los efectos de 2º orden
Criterio de armado a aplicar por ductilidad: Según NCh430.Of2008, Capítulo 21
Direcciones de análisis Acción sísmica según X Acción sísmica según Y
Proyección en planta de la obra
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4.4.- Hipótesis de carga
Automáticas Peso propio Cargas muertas Sobrecarga de uso Sismo X Sismo Y
Viento +X exc.+ Viento +X exc.
Viento X exc.+ Viento X exc.
Viento +Y exc.+ Viento +Y exc. Viento Y exc.+ Viento Y exc.
5.- ESTADOS LÍMITE
E.L.U. de rotura. Hormigón E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones
ACI 318 99 (Chile) Tensiones sobre el terreno Desplazamientos Acciones características
6. SITUACIONES DE PROYECTO
Para las distintas situaciones de proyecto, las combinaciones de acciones se definirán de acuerdo con los siguientes criterios: - Situaciones persistentes o transitorias
Situaciones sísmicas
Donde:
G k Acción permanente P k Acción de pretensado
Q k Acción variable
A E Acción sísmica
γ G Coeficiente parcial de seguridad de las acciones permanentes γ P Coeficiente parcial de seguridad de la acción de pretensado
γ Q,1 Coeficiente parcial de seguridad de la acción variable principal
Q,i Coeficiente parcial de seguridad de las acciones variables de acompañamiento
AE Coeficiente parcial de seguridad de la acción sísmica 6.1.- Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ) Para cada situación de proyecto y estado límite los coeficientes a utilizar serán: E.L.U. de rotura. Hormigón: ACI 318-99 (Chile) E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: ACI 318 99 (Chile)
≥≥
≥≥
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γ
γ
γ+γ+γ ∑∑GjkjPkQiki j1i1 GPQ
γ+γ+γ+γ ∑∑ E GjkjPkAEQiki j1i1 GPAQ
Situación 1
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 1.400 Sobrecarga (Q) 0.000 1.700 Viento (Q)
Situación 2
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.050 1.050 Sobrecarga (Q) 0.000 1.275 Viento (Q) 1.275 1.275
Situación 3
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 0.900 Sobrecarga (Q) Viento (Q) 1.300 1.300
Situación 4
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 1.400 Sobrecarga (Q) 0.000 1.400 Viento (Q) Sismo (E) 1.400 1.400
Tensiones sobre el terreno
Acciones variables sin sismo
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) 0.000 1.000
Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) Sismo (E) 1.000 1.000
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Acciones variables sin sismo
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) 0.000 1.000
Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000 Sobrecarga (Q) 0.000 1.000 Viento (Q) Sismo (E) 1.000 1.000
6.2.- Combinaciones
Nombres de las hipótesis
PP Peso propio
CM Cargas muertas Qa Sobrecarga de uso V(+X exc.+) Viento +X exc.+ V(+X exc. ) Viento +X exc.
V( X exc.+) Viento X exc.+ V( X exc. ) Viento X exc.
V(+Y exc.+) Viento +Y exc.+ V(+Y exc. ) Viento +Y exc.
V( Y exc.+) Viento Y exc.+ V( Y exc. ) Viento Y exc. SX Sismo X SY Sismo Y
de rotura. Hormigón
1 0.900 0.900
2 1.400 1.400
3 0.900 0.900 1.700
4 1.400 1.400 1.700
5 1.050 1.050 1.275
6 1.050 1.050 1.275 1.275
7 1.050 1.050 1.275
8 1.050 1.050 1.275 1.275
9 1.050 1.050 1.275
10 1.050 1.050 1.275 1.275
11 1.050 1.050 1.275
12 1.050 1.050 1.275 1.275
Desplazamientos
E.L.U.
E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones Comb. PP CM Qa V(+X exc.+) V(+X exc. ) V( X exc.+) V( X exc. ) V(+Y exc.+) V(+Y exc. ) V( Y exc.+) V( Y exc. ) SX SY
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Comb. PP CM Qa V(+X exc.+) V(+X exc. ) V( X exc.+) V( X exc. ) V(+Y exc.+) V(+Y exc. ) V( Y exc.+) V( Y exc. ) SX SY
13 1.050 1.050 1.275 14 1.050 1.050 1.275 1.275 15 1.050 1.050 1.275 16 1.050 1.050 1.275 1.275 17 1.050 1.050 1.275 18 1.050 1.050 1.275 1.275 19 1.050 1.050 1.275 20 1.050 1.050 1.275 1.275 21 0.900 0.900 1.300 22 0.900 0.900 1.300 23 0.900 0.900 1.300 24 0.900 0.900 1.300 25 0.900 0.900 1.300 26 0.900 0.900 1.300 27 0.900 0.900 1.300 28 0.900 0.900 1.300 29 0.900 0.900 1.400 30 1.400 1.400 1.400 31 0.900 0.900 1.400 1.400 32 1.400 1.400 1.400 1.400 33 0.900 0.900 1.400 34 1.400 1.400 1.400 35 0.900 0.900 1.400 1.400 36 1.400 1.400 1.400 1.400 37 0.900 0.900 1.400 38 1.400 1.400 1.400 39 0.900 0.900 1.400 1.400 40 1.400 1.400 1.400 1.400 41 0.900 0.900 1.400 42 1.400 1.400 1.400 43 0.900 0.900 1.400 1.400 44 1.400 1.400 1.400 1.400
1 1.000 1.000 2 1.000 1.000 1.000 3 1.000 1.000 1.000 4 1.000 1.000 1.000 1.000 5 1.000 1.000 1.000 6 1.000 1.000 1.000 1.000 7 1.000 1.000 1.000 8 1.000 1.000 1.000 1.000 9 1.000 1.000 1.000 10 1.000 1.000 1.000 1.000 11 1.000 1.000 1.000 12 1.000 1.000 1.000 1.000 13 1.000 1.000 1.000 14 1.000 1.000 1.000 1.000 15 1.000 1.000 1.000 16 1.000 1.000 1.000 1.000 17 1.000 1.000 1.000 18 1.000 1.000 1.000 1.000
V(+X exc.+) V(+X exc. ) V( X exc.+) V( X exc. ) V(+Y exc.+) V(+Y exc. ) V( Y exc.+) V( Y exc. ) SX SY
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Tensiones sobre el terreno
Desplazamientos Comb. PP CM Qa
Comb. PP CM Qa V(+X exc.+) V(+X exc. ) V( X exc.+) V( X exc. ) V(+Y exc.+) V(+Y exc. ) V( Y exc.+) V( Y exc. ) SX SY
19 1.000 1.000 1.000
20 1.000 1.000 1.000 1.000
21 1.000 1.000 1.000
22 1.000 1.000 1.000 1.000
23 1.000 1.000 1.000
24 1.000 1.000 1.000 1.000
25 1.000 1.000 1.000
26 1.000 1.000 1.000 1.000
7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS
Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota 3 Techumbre 3 Techumbre 2.50 5.35
2 Piso 2 2 Piso 2 2.50 2.85 1 Piso 1 1 Piso 1 0.35 0.35 0 Cimentación 0.00
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS
8.1.- Pilares
GI: grupo inicial
GF: grupo final Ang: ángulo del pilar en grados sexagesimales
Datos de los pilares
Referencia Coord(P.Fijo) GI GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Canto de apoyo
C1 ( 1.62, 1.62) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C2 ( 10.75, 1.62) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C3 ( 3.22, 1.62) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C4 ( 7.10, 1.62) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C5 ( 9.15, 1.62) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C6 ( 1.62, 3.40) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C7 ( 10.75, 3.40) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C8 ( 1.62, 5.17) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C9 ( 3.22, 5.17) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C10 ( 10.75, 5.17) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C11 ( 3.22, 8.07) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C12 ( 7.10, 8.07) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C13 ( 9.15, 8.07) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C14 ( 10.75, 8.07) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C15 ( 7.10, 3.40) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C16 ( 9.15, 3.40) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C17 ( 9.15, 4.32) 0 2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C18 ( 10.75, 4.32) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C19 ( 3.97, 1.62) 0 3 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30
C20 ( 1.62, 0.37) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C21 ( 3.97, 0.37) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C22 ( 7.10, 0.37) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C23 ( 10.75, 0.37) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
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Referencia Coord(P.Fijo) GI GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Canto de apoyo
C24 ( 1.62, 1.38) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C25 ( 3.97, 1.38) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C26 ( 10.75, 1.38) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C27 ( 1.62, 3.28) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C28 ( 1.62, 4.48) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C29 ( 3.97, 4.48) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C30 ( 3.97, 3.28) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C31 ( 7.10, 3.28) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C32 ( 10.75, 3.28) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C33 ( 3.97, 5.17) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C34 ( 7.10, 5.17) 2 3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
9. DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA
Pilar Planta Dimensiones (cm) Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil Cabeza Pie X Y
C1, C2, C4, C6, C7, C8, C10, C18, C19
2 15x15 0.30 1.00 1.00 1.00 2.00
3 15x15 0.30 1.00 1.00 1.00 2.00 2 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 C3, C5, C9, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17
1 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30, C31, C32, C33, C34
3 15x15 0.30 1.00 1.00 1.00 2.00
Tensión admisible en situaciones persistentes: 2.00 kp/cm²
Tensión admisible en situaciones accidentales: 3.00 kp/cm²
10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
11.- MATERIALES UTILIZADOS 11.1. Hormigones
f ck
γ c
11.2.- Aceros por elemento y posición 11.2.1.- Aceros en barras
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Elemento Hormigón
(kp/cm²)
Tamaño máximo del árido (mm) E c (kp/cm²) Todos H25 200 1.00 15 212132
Elemento Acero f yk (kp/cm²) γ s Todos A 44 28H 2800 1.00
Aceros en perfiles
Tipo de acero para perfiles Acero Límite elástico (kp/cm²) Módulo de elasticidad (kp/cm²)
Acero conformado ASTM A 36 2400 2100000
Acero laminado ASTM A 36 2700 2100000
12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
Para el análisis y diseño se utilizó el método estático que estipula la norma NCh 433 of 2011 vigente, obteniendo los resultados reflejados en los planos estructurales. Todos los materiales según estándar y normativa aplicable, en estado de fábrica y tratados. Su calidad será verificada por la constructora responsable y el mandante
Se ha realizado el estudio dinámico y establecido las soluciones requeridas para el buen comportamiento mecánico de estructuras , en base a categorías de suelo y factores definidos según la región y uso, además de informaciones previas extendidas por el mandante.
La inspección técnica de obras idónea, será subcontratada por el propietario a terceros. El mismo verificará el grado profesional o certificación académica de los mismos
Se responsabilizan del correcto desempeño de estructuras los profesionales actuantes que corresponden a cada etapa. Se podrá especificar en obra accesorios estructurales de tipo secundario y terciario, previo visto bueno del arquitecto proyectista y el calculista con la correspondiente declaración en el libro de obras .
JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO I.C.A. 10.867
11.2.2.
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