CALCULISTA LA LIGUA by Cálculo Estructural Arquitectura Certificaciones

MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

VIVIENDA UNIFAMILIAR PROPIEDAD ROL 9448-5 Calle Isla La Palma 411 LT 5 Sector Las Brisas de Curauma IV

COMUNA DE VALPARAÍSO REGIÓN DE VALPARAÍSO

ÍNDICE

1.- INTRODUCCIÓN

2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA

3.- NORMAS CONSIDERADAS

4.- ACCIONES CONSIDERADAS

4.1.- Gravitatorias

4.2.- Viento

4.3.- Sismo

4.3.1.- Datos generales de sismo 4.4.- Hipótesis de carga

5 5

5.- ESTADOS LÍMITE

6.- SITUACIONES DE PROYECTO

6.1.- Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ)

6.2.- Combinaciones

7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS

8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS

8.1.- Pilares 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA

10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN

11.- MATERIALES UTILIZADOS

11.1.- Hormigones

11.2.- Aceros por elemento y posición

11.2.1.- Aceros en barras

11.2.2.- Aceros en perfiles

12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES

1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado realizar el cálculo estructural de vivienda unifamiliar en la zona oriente de la comuna de Valparaíso. En específico dentro del sector Las Brisas de Curauma, etapa IV. Los suelos están consolidados, no registrándose rellenos, zonas de deslizamiento o la presencia de un firme adecuado para sello que supere los 60 cm de profundidad. La obra se desarrolla en volumen aislado de dos pisos. Descansa sobre zapatas y vigas de fundación en hormigón armado, sobre el que se alzan albañilerías confinadas en primer nivel y estructuras de tabiquería de madera en segundo piso.

2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA La unidad se desarrolla en base a pórticos de hormigón armado, todos con vinculación exterior, empotrados sobre zapatas de hormigón armado –fundación aislada- y vigas de fundación sobre mejoramiento. Los intersticios son en base a albañilerías confinadas de ladrillo tipo princesa o similar. Pies derechos y envigados en tabiquerías –del segundo piso e interiores- son en base a carpintería de madera. Los anclajes y rigidizadores son especificados en detalles de proyecto o catalogo del fabricante. La cubierta es en base a paneles de madera que recibe tejuela asfáltica y los revestimientos exteriores de segundo piso y local son en base a fibrocemento; todos descansan sobre soleras y reticulados de madera. Arriostramientos de madera y herrajes complementan las estructuras de soporte al corte sísmico en tabiquerías. La techumbre cuenta con arriostramiento en ambos sentidos y perpendiculares entre cerchas “crucetas”. Para el cálculo, los cerramientos perimetrales se consideran como estructuras secundarias -colaborantes con el arriostramiento-. Todos los elementos se encuentran aislados al embate del fuego, hongos y horadadores; estando impregnados para tales efectos. Los armados de carpintería podrán experimentar variaciones discretas, a especificar en obra según indicaciones del proyectista al equipo de construcción calificado –todas sujetas a normativa vigente y catálogos de fabricante autorizados-.

3.- NORMAS CONSIDERADAS NCh 349 Of 1999 Construcción Disposiciones de seguridad en excavación NCh 427 Estructuras de acero - diseño y cálculo - losas mixtas - laminados metálicos. NCh 430 Of2008 Hormigón armado - Requisitos de diseño y cálculo. INN, Chile. NCh 431 Of1977 Construcción – Sobrecargas de nieve. INN, Chile. NCh 432 Of1971 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. INN, Chile. NCh 433 Of1996 Diseño sísmico de edificios. INN, Chile. NCh 433 Of1996 modificada en 2009. Decreto N°61, 2011. NCh 1198 Of2006 Madera – Construcciones en madera – Cálculo. INN, Chile. NCh 1537 Of2009 Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y sobrecargas de Uso. INN, Chile. NCh 1928 Of1993 Albañilería Armada – Requisitos para el diseño y cálculo. INN, Chile. NCh 1928 Of1993 modificada en 2003. NCh 3171 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. ACI 318-99 (Chile) Hormigón armado Página 3

4.- ACCIONES CONSIDERADAS 4.1.- Gravitatorias S.C.U (t/m²)

Cargas muertas (t/m²)

azotea

0.10

piso 2

0.20

piso 1

0.20

Cimentación

0.20

Planta

4.2.- Viento NCh432-2010 Diseño estructural. Cargas de viento Categoría del terreno: Categoría D Velocidad básica del viento: 67.00 m/s Categoría de uso: Categoría II Tipo de terreno: Llano

Anchos de banda Plantas En todas las plantas

Ancho de banda Y (m)

Ancho de banda X (m)

15.00

7.75

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 Viento X (t)

Viento Y (t)

azotea

5.224

2.331

piso 2

10.317

4.593

piso 1

5.911

2.632

Planta

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) Página 4

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)

R 0X : 11.00 R 0Y : 11.00

Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría II Parámetros de cálculo Número de modos de vibración que intervienen en el análisis: Según norma Fracción de sobrecarga de uso Fracción de sobrecarga de nieve Factor multiplicador del espectro

: 0.50 : 0.50 : 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

Página 5

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 ACI 318-99 (Chile) E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones Acero conformado 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

∑γ j ≥1

Gkj + γPPk + ∑ γ QiQki i≥1

- Situaciones sísmicas

∑γ j ≥1

Gkj + γPPk + γ AE A E + ∑ γ QiQki i ≥1

- 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 γP

Coeficiente parcial de seguridad de la acción de pretensado

γ Q,1 Coeficiente parcial de seguridad de la acción variable principal γ Q,i Coeficiente parcial de seguridad de las acciones variables de acompañamiento γ AE Coeficiente parcial de seguridad de la acción sísmica

Página 6

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)

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

Sobrecarga (Q)

0.000

1.275

Viento (Q)

1.275

Situación 3 Coeficientes parciales de seguridad (γ) Carga permanente (G)

Favorable

Desfavorable

0.900

1.300

Sobrecarga (Q) Viento (Q)

Situación 4 Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable

Desfavorable

Carga permanente (G)

0.900

1.400

Sobrecarga (Q)

0.000

1.400

-1.400

1.400

Viento (Q) Sismo (E) Acero conformado: NCh427 Tensiones sobre el terreno

Acciones variables sin sismo Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable

Desfavorable

Carga permanente (G)

1.000

Sobrecarga (Q)

0.000

1.000

Viento (Q)

0.000

1.000

Página 7

Sísmica Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable

Desfavorable

Carga permanente (G)

1.000

Sobrecarga (Q)

0.000

1.000

-1.000

1.000

Viento (Q) Sismo (E) Desplazamientos

Acciones variables sin sismo Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable

Desfavorable

Carga permanente (G)

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

Sobrecarga (Q)

0.000

1.000

-1.000

1.000

Viento (Q) Sismo (E)

6.2.- Combinaciones 

Nombres de las hipótesis

Peso propio

Cargas muertas

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.-

Sismo X

Sismo Y 

E.L.U. de rotura. Hormigón



E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones Página 8

Comb.

V(+X exc.+) V(+X exc.-) V(-X exc.+) V(-X exc.-) V(+Y exc.+) V(+Y exc.-) V(-Y exc.+) V(-Y exc.-)

0.900 0.900

1.400 1.400

0.900 0.900 1.700

1.400 1.400 1.700

1.050 1.050

1.275

1.050 1.050 1.275

1.275

1.050 1.050

1.275

1.050 1.050 1.275

1.275

1.050 1.050

1.275

1.050 1.050 1.275

1.275

1.050 1.050

1.275

1.050 1.050 1.275

1.275

1.050 1.050

1.275

1.050 1.050 1.275

1.275

1.050 1.050

1.275

1.050 1.050 1.275

1.275

1.050 1.050

1.275

1.050 1.050 1.275

1.275

1.050 1.050

1.050 1.050 1.275

0.900 0.900

-1.400

1.400 1.400

-1.400

0.900 0.900 1.400

-1.400

1.400 1.400 1.400

-1.400

0.900 0.900

1.400

1.400 1.400

1.400

0.900 0.900 1.400

1.400

1.400 1.400 1.400

1.400

0.900 0.900

-1.400

1.400 1.400

-1.400

0.900 0.900 1.400

-1.400

1.400 1.400 1.400

-1.400

0.900 0.900

1.400

1.400 1.400

1.400

0.900 0.900 1.400

1.400

1.400 1.400 1.400

1.400

1.275 1.275 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300



Acero conformado



Tensiones sobre el terreno



Desplazamientos

Comb.

V(+X exc.+) V(+X exc.-) V(-X exc.+) V(-X exc.-) V(+Y exc.+) V(+Y exc.-) V(-Y exc.+) V(-Y exc.-)

1.000 1.000

1.000 1.000 1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

1.000

Página 9

Comb.

V(+X exc.+) V(+X exc.-) V(-X exc.+) V(-X exc.-) V(+Y exc.+) V(+Y exc.-) V(-Y exc.+) V(-Y exc.-)

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

-1.000

1.000 1.000 1.000

-1.000

1.000 1.000

1.000

1.000 1.000 1.000

1.000

1.000 1.000

-1.000

1.000 1.000 1.000

-1.000

1.000 1.000

1.000

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 azotea

3 azotea

2.40 5.15

2 piso 2

2.40 2.75

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

Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF

Datos de los pilares Vinculación exterior

Ang.

Punto fijo

( 2.20, 3.25)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. sup. izq.

C1a

( 2.27, 3.17)

2-3

Arranca sobre el pilar C1

0.0

( 5.80, 3.25)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. sup. der.

C2a

( 5.72, 3.17)

2-3

Arranca sobre el pilar C2

0.0

( 5.80, 0.05)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. sup. der.

C3a

( 5.72, -0.02)

2-3

Arranca sobre el pilar C3

0.0

( 7.75, 0.05)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. sup. der.

C4a

( 7.67, -0.03)

2-3

Arranca sobre el pilar C4

0.0

( 7.60, -1.80)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. sup. izq.

C5a

( 7.67, -1.88)

2-3

Arranca sobre el pilar C5

0.0

Canto de apoyo 0.30

Centro 0.30

Centro Página 10

Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF

Vinculación exterior

Ang.

Punto fijo

Canto de apoyo

( 7.75, -4.50)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. inf. der.

0.30

C6a

( 7.67, -4.42)

2-3

Arranca sobre el pilar C6

0.0

( 6.45, -4.50)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. inf. der.

C7a

( 6.37, -4.42)

2-3

Arranca sobre el pilar C7

0.0

( 6.45, -7.10)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. inf. der.

C8a

( 6.37, -7.02)

2-3

Arranca sobre el pilar C8

0.0

( 3.47, -7.10)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. inf. der.

C9a

( 3.39, -7.03)

2-3

Arranca sobre el pilar C9

0.0

C10

( 3.47, -7.70)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. inf. der.

C10a

( 3.39, -7.63)

2-3

Arranca sobre el pilar C10 0.0

C11

( 0.00, -7.70)

0-2

Con vinculación exterior

C11a

( 0.07, -7.62)

2-3

Arranca sobre el pilar C11 0.0

C12

( 0.15, -3.40)

0-2

Con vinculación exterior

C12a

( 0.07, -3.33)

2-3

Arranca sobre el pilar C12 0.0

C13

( 0.00, -1.30)

0-2

Con vinculación exterior

C13a

( 0.07, -1.38)

2-3

Arranca sobre el pilar C13 0.0

C14

( 2.23, -1.45)

0-2

Con vinculación exterior

C14a

( 2.30, -1.37)

2-3

Arranca sobre el pilar C14 0.0

C15

( 2.20, 0.00)

0-2

Con vinculación exterior

C15a

( 2.27, -0.08)

2-3

Arranca sobre el pilar C15 0.0

C16

( 3.50, -4.50)

0-2

Con vinculación exterior

0.0

C17

( 3.65, -1.80)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. sup. der.

C17a

( 3.57, -1.88)

2-3

Arranca sobre el pilar C17 0.0

C18

( 3.50, 0.07)

0-2

Con vinculación exterior

C18a

( 3.57, -0.01)

2-3

Arranca sobre el pilar C18 0.0

C19

( -1.10,-14.17)

0-2

Con vinculación exterior

1.0

Esq. inf. izq.

0.30

C20

( 3.47,-14.01)

0-2

Con vinculación exterior

1.0 Esq. inf. der.

0.30

C20a

( 3.39,-13.93)

2-3

Arranca sobre el pilar C20 1.0

C21

( -1.25,-10.86)

0-2

Con vinculación exterior

1.0

Esq. inf. izq.

0.30

C22

( 3.47,-10.85)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. inf. der.

0.30

C22a

( 3.40,-10.78)

2-3

Arranca sobre el pilar C22 0.0

C23

( 9.00,-10.85)

0-2

Con vinculación exterior

0.0

Esq. inf. izq.

0.30

C24

( -1.40, -7.55)

0-2

Con vinculación exterior

1.0 Esq. sup. izq.

0.30

C25

( 9.15, -6.35)

0-2

Con vinculación exterior

0.0 Esq. sup. der.

0.30

C26

( 0.00,-10.85)

2-3

Sin vinculación exterior

0.0

Esq. inf. izq.

C27

( 0.00,-14.13)

2-3

Sin vinculación exterior

1.0

Esq. inf. izq.

C28

( 2.13, -9.85)

0-2

Con vinculación exterior

0.0

Esq. inf. izq.

0.30

C29

( 6.30, -8.35)

0-2

Con vinculación exterior

0.0

Esq. inf. izq.

0.30

C30

( 9.00,-13.82)

0-2

Con vinculación exterior

0.0

Esq. inf. izq.

0.30

Centro 0.30

Centro

0.0

Esq. inf. izq.

0.30

Centro

0.0 Esq. inf. der.

0.30

Centro

0.0 Esq. sup. izq.

0.30

Centro

0.0

Esq. inf. izq.

0.30

Centro

0.0 Esq. sup. izq.

0.30

Centro Esq. inf. izq.

0.30 0.30

Centro

0.0 Esq. sup. izq.

0.30

Centro

9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Pilar C1, C2, C3, C4, C5,

Planta

Dimensiones (cm)

15x15

Coeficiente de empotramiento

Coeficiente de pandeo

Cabeza

Pie

1.00

Coeficiente de rigidez axil 2.00

Página 11

Planta

Dimensiones (cm)

C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C30

C1a, C2a, C15a, C18a, C3a, C4a, C13a, C14a, C17a, C5a, C12a, C7a, C6a, C11a, C10a, C9a, C8a, C20a, C22a, C26, C27

Pilar

C28, C29

Coeficiente de empotramiento

Coeficiente de pandeo

Coeficiente de rigidez axil

Cabeza

Pie

15x15

1.00

2.00

2x2"x4"

1.00

2.00

2x2"x4"

1.00

2.00

2x2"x4"

1.00

2.00

10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN -Tensión admisible en situaciones persistentes: 2.00 kp/cm² -Tensión admisible en situaciones accidentales: 3.00 kp/cm²

11.- MATERIALES UTILIZADOS 11.1.- Hormigones Elemento Todos

Hormigón

f ck (kp/cm²)

γc

Tamaño máximo del árido (mm)

Ec (kp/cm²)

200

1.00

212132

H25

11.2.- Aceros por elemento y posición 11.2.1.- Aceros en barras

Elemento Todos

Acero A-44-28H

f yk (kp/cm²)

γs

2800

1.00

11.2.2.- Aceros en perfiles

Tipo de acero para perfiles

Acero

Límite elástico Módulo de elasticidad (kp/cm²) (kp/cm²)

Acero conformado

ASTM A36

2530

2100000

Acero laminado

ASTM A36

2530

2100000

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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. Se ha realizado el estudio dinámico y los análisis de desempeño mecánico en base a categorías de suelo y factores definidos para la región y uso, además de informaciones previas extendidas por el mandante. El correcto desempeño y ejecución de estructuras se delega a los profesionales de la constructora. El proyecto de estructuras y memoria son considerados de tipo regularización. La inspección de obras idónea será subcontratada por el propietario a terceros. El propietario se hará responsable de verificar la calificación técnica de soldadores y carpinteros y el grado académico de los profesionales designados para la construcción.

JUAN-LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO ICA U.T.F.S.M.

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