PROFESIONAL ACTUANTE
JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ
Patente PRO 207
juan.menares@ug.uchile.cl
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
VIVIENDA UNIFAMILIAR (CASA 1)
PROPIEDAD Rol: 200-80
RUTA E-35 S/N, LA HIGUERA PARCELA 9, EL INGENIO
COMUNADELALIGUA
PROVINCIADEPETORCA
REGIÓNDEVALPARAÍSO
ÍNDICE 1.- INTRODUCCIÓN 3 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA 3 3.- NORMAS CONSIDERADAS 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 3 4.1.- Gravitatorias 4 4.2.- Viento 4 4.3.- Sismo 4 4.3.1.-Datosgeneralesdesismo 4 4.4.- Hipótesis de carga 5 5.- ESTADOS LÍMITE 5 6.- SITUACIONES DE PROYECTO 6 6.1.- Coeficientes parciales de seguridad () y coeficientes de combinación () 6 6.2.- Combinaciones 8 7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS 9 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS 9 8.1.- Pilares 10 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA 11 10.- MATERIALES UTILIZADOS 11 10.1.- Hormigones 11 10.2.- Aceros por elemento y posición 11 10.2.1.-Acerosenbarras 11 10.2.2.-Acerosenperfiles 11 10.2.3.-Maderasporelemento 11 11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 12
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de vivienda unifamiliar, en lote ubicado en la zona de la Higuera, comuna de La Ligua. La edificación se clasifica en categoría II -destino habitación de uso privado-. El suelo es de clase B, 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 obras proyectadas se elaboran en estructura primaria de marcos rígidos de madera, sobre zapatas corridas de hormigón, contando con envolventes de carpintería de madera entre pies derechos. En techumbre se estructura enteramente mediante diafragmas y reticulados de madera.
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
La obra es de volumen único, en un piso de altura, sin niveles intermedios, sobre corte de terreno –llano-, con exposición a los vientos tipo C. Estructurada en base a marcos rígidos de madera, paneles y cubierta de igual materialidad y estructura de techumbre en base a vigas reticuladas también en madera. Materiales según estándar vigente en NCHs aplicable.
Descansa sobre zapatas corridas de hormigón armado y cadenas de fundación -con vinculación exterior- que acometen a las zanjas de hormigón armado de cimentaciones. La fundación de hormigón armado reposa 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 compactada-. Ante la eventualidad de arcillas expansivas, los pavimentos contarán con enmallado inferior según proyecto.
Para el cálculo de desempeño dinámico, las estructuras de soporte de la cubierta –reticulados de madera- y el peso propio de sus paneles 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 -en la planta de estructuras correspondiente-.
Todas las obras se realizan sobre suelo natural, libre de rellenos y debidamente protegidas del escurrimiento de aguas en general.
3.- NORMAS CONSIDERADAS
NCh427
Estructurasdeacero-diseñoycálculo-laminadosmetálicos.
NCh430Of2008 Hormigónarmado-Requisitosdediseñoycálculo.INN,Chile.
NCh431Of1977
Construcción–Sobrecargasdenieve.INN,Chile.
NCh432Of1971 Cálculodelaaccióndelvientosobrelasconstrucciones.INN,Chile.
NCh433Of1996 Diseñosísmicodeedificios.INN,Chile.NCh433Of1996modificadaen2009. DecretoN°61,2011.
NCh1198Of2006
Madera–Construccionesenmadera–Cálculo.INN,Chile.
Diseñoestructuraldeedificios–CargaspermanentesysobrecargasdeUso.INN, Chile.
NCh1537Of2009
NCh1928Of1993
NCh3171Of2010
AlbañileríaArmada–Requisitosparaeldiseñoycálculo.INN,Chile.NCh1928 Of1993modificadaen2003.
Diseñoestructural–Disposicionesgeneralesycombinacionesdecarga.INN,Chile.
ACI318-08 BuildingCodeRequirementsforStructuralConcreteandCommentary.
AISC2005
Specificationforstructuralsteelbuildings.AmericanInstituteofSteelConstruction. ANSI360-10(LRFD) Aceroslaminadosyarmados
Página3
4.- ACCIONES CONSIDERADAS
4.1.- Gravitatorias
4.2.- Viento
NCh432-2010
Diseñoestructural.Cargasdeviento
Categoríadelterreno:CategoríaC Velocidadbásicadelviento:67.00m/s
Categoríadeuso:CategoríaII
Tipodeterreno:Llano
Noserealizaanálisisdelosefectosde2ºorden CoeficientesdeCargas
4.3.- Sismo
Norma utilizada:NCh433.Of1996Mod.2009(Dºnº61,de2011)
NormaChilenaOficial DiseñoSísmicodeEdificios (Incluyemodificacionesdeldecretonº61(V.yU.)de2011)
Método de cálculo:Análisismodalespectral(NCh433.Of1996Mod.2009(Dºnº61,de2011),6.3)
4.3.1.- Datos generales de sismo
Caracterización del emplazamiento
Zonasísmica(NCh433.Of1996Mod.2009,4.1):3
Clasedesuelo(Dºnº61de2011,Artículo6):B
Página4
Planta S.C.U (t/m²) Cargasmuertas (t/m²) remate(techumbre) 0.10 0.10 piso1 0.20 0.20 cimentación 0.20 0.20
Anchos de banda Plantas AnchodebandaY (m) AnchodebandaX (m) Entodaslasplantas 6.70 21.00
+X:1.00 -X:1.00 +Y:1.00 -Y:1.00 Cargas de viento Planta VientoX (t) VientoY (t) remate 1.511 5.745 piso1 1.731 6.583
Sistema estructural
R0X:Factordemodificaciónderespuesta(X)(NCh433.Of1996Mod.2009,5.7)
:Factordemodificaciónderespuesta(X)(NCh433.Of1996Mod.2009,5.7)
:Factordemodificaciónderespuesta(Y)(NCh433.Of1996Mod.2009,5.7)
R0Y:Factordemodificaciónderespuesta(Y)(NCh433.Of1996Mod.2009,5.7)
Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3):
Categoría del edificio Mod.2009, CategoríaII
Parámetros de cálculo
Númerodemodosdevibraciónqueintervienenenelanálisis:Segúnnorma Fraccióndesobrecargadeuso Fraccióndesobrecargadenieve Factormultiplicadordelespectro
Verificación de la condición de cortante basal:
condición basal: Segúnnorma
Noserealizaanálisisdelosefectosde2ºorden
Criteriodearmadoaaplicarporductilidad:SegúnNCh430.Of2008,Capítulo21
Direcciones de análisis
AcciónsísmicasegúnX
AcciónsísmicasegúnY
Proyecciónenplantadelaobra
4.4.- Hipótesis de carga
Cargasmuertas Sobrecargadeuso SismoX SismoY Viento+Xexc.+ Viento+Xexc.Viento-Xexc.+ Viento-Xexc.Viento+Yexc.+ Viento+Yexc.Viento-Yexc.+ Viento-Yexc.-
AutomáticasPesopropio
de
Página5 R0X : 11.00 R0Y : 11.00 : 0.50 : 0.50 : 1.00
5.- ESTADOS LÍMITE
E.L.U.derotura.Hormigón
E.L.U.derotura.Hormigónencimentaciones
Aceroconformado
Tensionessobreelterreno
Desplazamientos
ACI318-99(Chile)
Accionescaracterísticas
6.- SITUACIONES DE PROYECTO
Paralasdistintassituacionesdeproyecto,lascombinacionesdeaccionessedefinirándeacuerdoconlos siguientescriterios:
- Situaciones persistentes o transitorias
- Situaciones sísmicas
-Donde:
Gk Acciónpermanente
Pk Accióndepretensado
Qk Acciónvariable
AE Acciónsísmica
G Coeficienteparcialdeseguridaddelasaccionespermanentes
P Coeficienteparcialdeseguridaddelaaccióndepretensado
Q,1 Coeficienteparcialdeseguridaddelaacciónvariableprincipal
Q,i Coeficienteparcialdeseguridaddelasaccionesvariablesdeacompañamiento
AE Coeficienteparcialdeseguridaddelaacciónsísmica
6.1.- Coeficientes parciales de seguridad () y coeficientes de combinación ()
Paracadasituacióndeproyectoyestadolímiteloscoeficientesautilizarserán:
E.L.U. de rotura. Hormigón: ACI 318-99 (Chile)
E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: ACI 318-99 (Chile) Situación 1
Coeficientesparcialesdeseguridad()
Página6
Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 0.900 1.400 Sobrecarga(Q) 0.000 1.700 Viento(Q) Situación 2
Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 1.050 1.050 Sobrecarga(Q) 0.000 1.275 Viento(Q) 1.275 1.275
1i1 GPQ
E GjkjPkAEQiki j 1i 1 GPAQ
Coeficientesparcialesdeseguridad(
)
GjkjPkQiki j
Acero conformado: NCh427
sobre el
Desplazamientos
Página7 Situación 3 Coeficientesparcialesdeseguridad() Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 0.900 0.900 Sobrecarga(Q) Viento(Q) 1.300 1.300 Situación 4 Coeficientesparcialesdeseguridad() Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 0.900 1.400 Sobrecarga(Q) 0.000 1.400 Viento(Q) Sismo(E) -1.400 1.400
terreno Acciones variables sin sismo Coeficientesparcialesdeseguridad() Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 1.000 1.000 Sobrecarga(Q) 0.000 1.000 Viento(Q) 0.000 1.000 Sísmica Coeficientesparcialesdeseguridad() Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 1.000 1.000 Sobrecarga(Q) 0.000 1.000 Viento(Q) Sismo(E) -1.000 1.000
Tensiones
Acciones variables sin sismo Coeficientesparcialesdeseguridad() Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 1.000 1.000 Sobrecarga(Q) 0.000 1.000 Viento(Q) 0.000 1.000
6.2.- Combinaciones
Nombres de las hipótesis
PP Pesopropio
CM Cargasmuertas
Qa Sobrecargadeuso
V(+Xexc.+)Viento+Xexc.+
V(+Xexc.-)Viento+Xexc.-
V(-Xexc.+)Viento-Xexc.+
V(-Xexc.-) Viento-Xexc.-
V(+Yexc.+)Viento+Yexc.+
V(+Yexc.-)Viento+Yexc.-
V(-Yexc.+)Viento-Yexc.+
V(-Yexc.-) Viento-Yexc.-
Página8 Sísmica Coeficientesparcialesdeseguridad() Favorable Desfavorable Cargapermanente(G) 1.000 1.000 Sobrecarga(Q) 0.000 1.000 Viento(Q) Sismo(E) -1.000 1.000
Hormigón
de
Hormigón en cimentaciones Comb.PP CM QaV(+Xexc.+)V(+Xexc.-)V(-Xexc.+)V(-Xexc.-)V(+Yexc.+)V(+Yexc.-)V(-Yexc.+)V(-Yexc.-)SX SY 1 0.9000.900 2 1.4001.400 3 0.9000.9001.700 4 1.4001.4001.700 5 1.0501.050 1.275 6 1.0501.0501.275 1.275 7 1.0501.050 1.275 8 1.0501.0501.275 1.275 9 1.0501.050 1.275 101.0501.0501.275 1.275 111.0501.050 1.275 121.0501.0501.275 1.275 131.0501.050 1.275 141.0501.0501.275 1.275 151.0501.050 1.275 161.0501.0501.275 1.275 171.0501.050 1.275 181.0501.0501.275 1.275 191.0501.050 1.275 201.0501.0501.275 1.275 210.9000.900 1.300 220.9000.900 1.300 230.9000.900 1.300 240.9000.900 1.300 250.9000.900 1.300
SX SismoX SY SismoY E.L.U. de rotura.
E.L.U.
rotura.
7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS
Página9 Comb.PP CM QaV(+Xexc.+)V(+Xexc.-)V(-Xexc.+)V(-Xexc.-)V(+Yexc.+)V(+Yexc.-)V(-Yexc.+)V(-Yexc.-)SX SY 260.9000.900 1.300 270.9000.900 1.300 280.9000.900 1.300 290.9000.900 -1.400 301.4001.400 -1.400 310.9000.9001.400 -1.400 321.4001.4001.400 -1.400 330.9000.900 1.400 341.4001.400 1.400 350.9000.9001.400 1.400 361.4001.4001.400 1.400 370.9000.900 -1.400 381.4001.400 -1.400 390.9000.9001.400 -1.400 401.4001.4001.400 -1.400 410.9000.900 1.400 421.4001.400 1.400 430.9000.9001.400 1.400 441.4001.4001.400 1.400 Acero conformado Tensiones sobre el terreno Desplazamientos Comb.PP CM QaV(+Xexc.+)V(+Xexc.-)V(-Xexc.+)V(-Xexc.-)V(+Yexc.+)V(+Yexc.-)V(-Yexc.+)V(-Yexc.-)SX SY 1 1.0001.000 2 1.0001.0001.000 3 1.0001.000 1.000 4 1.0001.0001.000 1.000 5 1.0001.000 1.000 6 1.0001.0001.000 1.000 7 1.0001.000 1.000 8 1.0001.0001.000 1.000 9 1.0001.000 1.000 101.0001.0001.000 1.000 111.0001.000 1.000 121.0001.0001.000 1.000 131.0001.000 1.000 141.0001.0001.000 1.000 151.0001.000 1.000 161.0001.0001.000 1.000 171.0001.000 1.000 181.0001.0001.000 1.000 191.0001.000 -1.000 201.0001.0001.000 -1.000 211.0001.000 1.000 221.0001.0001.000 1.000 231.0001.000 -1.000 241.0001.0001.000 -1.000 251.0001.000 1.000 261.0001.0001.000 1.000
GrupoNombredelgrupoPlantaNombreplantaAlturaCota 2remate 2remate 2.402.75 1piso1 1piso1 0.350.35 0Cimentación 0.00
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS
8.1.- Pilares
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GI:grupoinicial GF:grupofinal Ang:ángulodelpilarengradossexagesimales Datosdelospilares ReferenciaCoord(P.Fijo)GI-GF Vinculaciónexterior Ang. Puntofijo C1 (0.00,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C2 (0.00,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C3 (0.00,5.70) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C4 (1.60,7.91) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C5 (1.60,5.70) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C6 (1.60,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C7 (2.40,7.91) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C8 (3.79,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C9 (2.79,0.10) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C10 (3.79,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C11 (5.39,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.der. C12 (5.39,1.95) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C13 (5.39,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C14 (5.29,4.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C15 (5.29,6.59) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C16 (5.39,7.91) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C17 (4.50,7.91) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C18 (6.29,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C19 (6.29,4.55) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C20 (6.29,3.35) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C21 (6.29,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C22 (8.13,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C23 (9.13,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C24 (10.62,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C25 (13.46,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C26 (16.41,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C27 (17.82,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C28 (18.69,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C29 (20.89,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C30 (21.76,6.69) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C31 (8.13,4.55) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.izq. C32 (9.13,4.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C33 (10.62,4.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C34 (13.46,4.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C35 (16.41,4.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.der. C36 (17.92,4.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.der. C37 (21.76,4.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.der. C38 (21.76,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C39 (19.79,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C40 (17.82,3.35) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C41 (16.41,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C42 (13.56,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C43 (10.72,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der.
Página11 ReferenciaCoord(P.Fijo)GI-GF Vinculaciónexterior Ang. Puntofijo C44 (9.23,3.45) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0Esq.sup.der. C45 (10.62,1.85) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C46 (13.46,1.85) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C47 (16.31,2.50) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C48 (17.92,2.50) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.der. C49 (21.66,1.85) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C50 (21.76,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.der. C51 (20.89,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.der. C52 (18.69,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C53 (17.82,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C54 (16.31,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C55 (13.46,-0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C56 (10.62,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. C57 (9.13,0.00) 1-2 Sinvinculaciónexterior0.0 Esq.inf.izq. 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Pilar PlantaDimensiones (cm) CoeficientedeempotramientoCoeficientedepandeoCoeficientederigidezaxil Cabeza Pie X Y Paratodoslospilares 2 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 10.- MATERIALES UTILIZADOS 10.1.- Hormigones Elemento Hormigón fck (kp/cm²) c Tamañomáximodelárido (mm) Ec (kp/cm²) Todos H25 200 1.00 15 212132 10.2.- Aceros y maderas por elemento y posición 10.2.1.- Aceros en barras Elemento Acero fyk (kp/cm²) s Todos A-63-42H 4200 1.00 10.2.2.- Aceros en perfiles Tipodeaceroparaperfiles Acero Límiteelástico (kp/cm²) Módulodeelasticidad (kp/cm²) Aceroconformado ASTMA36 2530 2100000 Acerolaminado ASTMA36 36ksi 2548 2038736 10.2.3.- Maderas por elemento Elemento Madera fyk (kp/cm²) s Todos EstructuralMSD 2373 1.00
11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
ParaelanálisisydiseñoseutilizóelmétodoestáticoqueestipulalanormaNCh433of2011vigente, obteniendolosresultadosreflejadosenlosplanosestructurales.Todoslosmaterialessegúnestándary normativaaplicable,enestadodefábricaytratadosantehumedad,corrosiónyhoradadores.Sucalidad seráverificadaporlaconstructoraresponsableencomunicaciónconelpropietario.
Serealizaelestudiodinámicoyseestablecelassolucionesrequeridas-paraelbuencomportamiento mecánicodeestructuras-,enbaseacategoríasdesueloyfactoresdefinidossegúnlaregiónyuso,además deinformacionespreviasextendidasporelmandante.
Lainspeccióntécnicadeobrasidónea,serásubcontratadaporeldueñoaterceros.Elmismoverificaráel gradoprofesionalocertificaciónacadémicadelosequiposcorrespondientes.
Seresponsabilizandelcorrectodesempeñodeestructuraslosprofesionalesactuantesquecorrespondena cadaetapadeejecucióndefaenas.Sepodráespecificarenobraaccesoriosestructuralesdetipo secundarioyterciario,previovistobuenodelarquitectoproyectistayelcalculista–conlacorrespondiente declaraciónenellibrodeobras-.
Página12
JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO U.T.F.S.M.