Calculista Estructuras Tocopilla - Mejillones - María Elena

MEMORIA DE CÁLCULO
ESTRUCTURAL
EDIFICACIÓN DESTINO HABITACIONAL
PROPIEDAD ROL 138-21
DIRECCIÓN: CALLE CAUPOLICAN #62
COMUNA DE TALCAHUANO
REGIÓN DEL BÍO BÍO
PROFESIONAL ACTUANTE
Juan Luis Menares Rodríguez
Arquitecto ICA 10867
Patente: pro 207
Contacto:
[email protected]
+56941055309
ÍNDICE
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
4.4.- Hipótesis de carga
4
5
5.- ESTADOS LÍMITE
6
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
10
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS
10
8.1.- Pilares
11
9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA
CADA PLANTA
11
10.- LISTADO DE PAÑOS
11
11.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
12
12.- MATERIALES UTILIZADOS
12
12.1.- Hormigones
12.2.- Aceros por elemento y posición
12
12
12.2.1.- Aceros en barras
12
12.2.2.- Aceros en perfiles
12
12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
13
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de edificio con destino habitacional. Este se encuentra ubicado en
Calle Caupolicán #62 del plan de la comuna de Talcahuano –zona centro-. La edificación se clasifica en
categoría II -destino de uso privado-.
El suelo es de clase B, con grados de compacidad media, presencia de árido granular y velocidad de
propagación con ondas de corte in-situ (Vs) igual o mayor a 350 m/s. La solución material es hormigón
armado, considerando aditivo hidrófugo en cimentaciones y losas del primer nivel. Se acusa la presencia de
napas en el horizonte de -5.00m.
Desarrollado en cuatro niveles y subterráneo, descansa -con vinculación exterior- sobre zapatas aisladas de
hormigón. Las zapatas sirven de arranque a columnas de igual materialidad y están vinculadas entre sí por
vigas de fundación –todas sobre zanjas de rellenos compactados R100 de mejoramiento-
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
Se trata de una estructura de cuatro pisos de altura, sin niveles intermedios sobre terreno llano, con
exposición a los vientos tipo B. Todos los materiales según estándar vigente en NCHs aplicables. El proyecto
tiene como destino el habitacional.
Todos los niveles están estructurados en base a hormigón armado, contando en sus muros perimetrales e
interiores con marcos rígidos de hormigón armado -anclados a zapatas aisladas de cimentación-. La zona
sísmica corresponde a la 3, según tablas de la Nch 433.
Los pisos, igualmente estructurados en hormigón armado, son del tipo losa de doble malla en primer nivel y
losas mixtas (“placa colaborante”) de hormigón armado sobre placas de acero galvanizado de alta resistencia
en niveles superiores. El pavimento de hormigón armado, de tipo radier, en pisos directamente sustentados
por la rasante de suelos considerarán relleno granular R100 compactado.
Sus divisiones interiores son estructuras de tipo albañilería confinada y armada mediante escalerillas y anclajes
que las vinculan a los marcos rígidos, siendo consideradas como cargas muertas para efectos de la memoria.
Las tabiquerías no estructurales serán de tipo panel sándwich a especificar en obra.
La techumbre está conformada igualmente por estructura de tipo losa mixta de hormigón armado sobre placa
“colaborante” de acero galvanizado y es transitable en espacio contenido por barandas de albañilería.
3.- NORMAS CONSIDERADAS
NCh 349 Of 1999 Construcción Disposiciones de seguridad en excavación
NCh427 Estructuras de acero - diseño y cálculo - losas mixtas - 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
S.C.U
(t/m²)
Cargas muertas
(t/m²)
azotea
0.20
0.20
piso 3
0.20
0.20
piso 2
0.20
0.20
piso 1
0.20
0.20
Planta
Cimentación
4.2.- Viento
NCh432-2010
Diseño estructural. Cargas de viento
Categoría del terreno: Categoría B
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)
27.70
9.60
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
7.327
2.128
piso 3
14.581
4.171
piso 2
14.541
4.097
piso 1
0.000
0.000
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 Estático (NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dº nº61, de 2011), 6.2)
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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): C
Sistema estructural
RX: Factor de modificación de la respuesta estático (X) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
RX : 7.00
RY: Factor de modificación de la respuesta estático (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
RY : 7.00
Estimación del periodo fundamental de la estructura
TX*:: Periodo fundamental aproximado (X)
TY*:: Periodo fundamental aproximado (Y)
TX* : 0.50 s
TY* : 0.50 s
Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría II
Parámetros de cálculo
Fracción de sobrecarga de uso
Fracción de sobrecarga de nieve
Factor multiplicador del espectro
: 0.50
: 0.50
: 1.00
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 1
Sismo X 2
Sismo Y 1
Sismo Y 2
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
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
 G   P   Q
j 1
Gj
kj
P k
i1
Qi
ki
- Situaciones sísmicas
 G   P   A   Q
Gj
kj
P k
j 1
AE
E
Qi
ki
i 1
- Donde:
Gk Acción permanente
Pk Acción de pretensado
Qk Acción variable
AE Acción sísmica
G Coeficiente parcial de seguridad de las acciones permanentes
P
Coeficiente parcial de seguridad de la acción de pretensado
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
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6.1.- Coeficientes parciales de seguridad () y coeficientes de combinación ()
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 ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
0.900
1.400
Sobrecarga (Q)
0.000
1.700
Viento (Q)
Situación 2
Coeficientes parciales de seguridad ()
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 ()
Carga permanente (G)
Favorable
Desfavorable
0.900
0.900
1.300
1.300
Sobrecarga (Q)
Viento (Q)
Situación 4
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
0.900
1.400
Sobrecarga (Q)
0.000
1.400
-1.400
1.400
Viento (Q)
Sismo (E)
Tensiones sobre el terreno
Acciones variables sin sismo
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
1.000
1.000
Sobrecarga (Q)
0.000
1.000
Viento (Q)
0.000
1.000
Página 7
Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
1.000
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 ()
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 ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
1.000
1.000
Sobrecarga (Q)
0.000
1.000
-1.000
1.000
Viento (Q)
Sismo (E)
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 1
Sismo X 1
SX 2
Sismo X 2
SY 1
Sismo Y 1
SY 2
Sismo Y 2
Página 8
 E.L.U. de rotura. Hormigón
 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 1
SX 2
SY 1
SY 2
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
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
20
1.050 1.050 1.275
21
0.900 0.900
22
0.900 0.900
23
0.900 0.900
24
0.900 0.900
25
0.900 0.900
26
0.900 0.900
27
0.900 0.900
28
0.900 0.900
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
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
45
0.900 0.900
46
1.400 1.400
-1.400
47
0.900 0.900 1.400
-1.400
48
1.400 1.400 1.400
-1.400
49
0.900 0.900
1.400
50
1.400 1.400
1.400
51
0.900 0.900 1.400
1.400
52
1.400 1.400 1.400
1.400
53
0.900 0.900
54
1.400 1.400
-1.400
55
0.900 0.900 1.400
-1.400
56
1.400 1.400 1.400
-1.400
57
0.900 0.900
1.400
1.275
1.275
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
-1.400
-1.400
-1.400
Página 9
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 1
SX 2
SY 1
SY 2
58
1.400 1.400
1.400
59
0.900 0.900 1.400
1.400
60
1.400 1.400 1.400
1.400
 Tensiones sobre el terreno
 Desplazamientos
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 1
SX 2
SY 1
SY 2
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
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
27
1.000 1.000
-1.000
28
1.000 1.000 1.000
-1.000
29
1.000 1.000
1.000
30
1.000 1.000 1.000
1.000
31
1.000 1.000
-1.000
32
1.000 1.000 1.000
-1.000
33
1.000 1.000
1.000
34
1.000 1.000 1.000
1.000
7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS
Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota
4 azotea
4 azotea
2.90 9.40
3 piso 3
3 piso 3
3.25 6.50
2 piso 2
2 piso 2
3.25 3.25
1 piso 1
1 piso 1
1.00 0.00
0 Cimentación
-1.00
Página 10
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
Canto de apoyo
C1
( 0.00, 0.00)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C2
( 4.60, 0.00)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C3
( 9.20, 0.00)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C4
( 0.00, -5.50)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C5
( 4.60, -5.50)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C6
( 9.20, -5.50)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C7
( 0.00,-10.30)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C8
( 4.60,-10.30)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C9
( 9.20,-10.30)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C10
( 0.00,-15.10)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C11
( 4.60,-15.10)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C12
( 9.20,-15.10)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C13
( 0.00,-19.90)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C14
( 4.60,-19.90)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C15
( 9.20,-19.90)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C16
( 0.00,-24.74)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C17
( 4.60,-25.74)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
C18
( 9.20,-26.74)
0-4
Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
1.50
9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES
DE PANDEO PARA CADA PLANTA
Pilar
Para todos los pilares
Planta
Dimensiones Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo
Coeficiente de rigidez axil
(cm)
Cabeza
Pie
X
Y
4
40x46
0.30
1.00
1.00
1.00
2.00
3
40x46
1.00
1.00
1.00
1.00
2.00
2
40x46
1.00
1.00
1.00
1.00
2.00
1
40x46
1.00
1.00
1.00
1.00
2.00
10.- LISTADO DE PAÑOS
Se detalla en recuadro a continuación las losas mixtas consideradas para ejecución de pavimentos de las
plantas 1,2,3 y azotea del complejo.
NOTA: Ante discrepancias entre el catálogo del fabricante con respecto a la armadura de acero especificada en
el proyecto de estructuras, primarán los resultados del cálculo, pudiendo eventualmente someterse a consulta
por el I.T.O. al calculista.
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Nombre
Descripción de la chapa
EUROMODUL44 posición u
EUROPERFIL - HAIRONVILLE
Canto: 44 mm
Intereje: 172 mm
Ancho panel: 860 mm
Ancho superior: 53 mm
Ancho inferior: 71 mm
Tipo de solape lateral: Superior
Límite elástico: 3261.98 kp/cm²
Perfil: 0.75mm
Peso superficial: 7.67 kg/m²
Momento de inercia: 31.16 cm4/m
Módulo resistente: 15.12 cm³/m
Distancia máxima entre sopandas: 2.30 m
Peso propio: 0.21 t/m²
11.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
-Tensión admisible en situaciones persistentes: 2.00 kp/cm²
-Tensión admisible en situaciones accidentales: 3.00 kp/cm²
12.- MATERIALES UTILIZADOS
12.1.- Hormigones
Elemento
Todos
Hormigón
fck
(kp/cm²)
c
Tamaño máximo del árido
(mm)
Ec
(kp/cm²)
200
1.00
15
212132
H25
12.2.- Aceros por elemento y posición
12.2.1.- Aceros en barras
Elemento
Todos
Acero
A-63-42H
fyk
(kp/cm²)
s
4200
1.00
12.2.2.- 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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13.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
Para el análisis y diseño se utilizó el método estático que estipula la norma NCh 433 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. Se
entrega memoria en el contexto de regulación de obra.
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.
Ante afloramientos desde napas subterráneas, el contratista se hará responsable de procurar el bombeo y
mejoramientos durante todo el proceso de construcción.
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 U.T.F.S.M.
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