MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL VIVIENDA UNIFAMILIAR LOS BORRIQUEROS PC 9 S-N PC 58 PROPIEDAD ROL 1332-757 COMUNA DE LIMACHE PROVINCIA DE MARGA MARGA REGIÓN DE VALPARAÍSO PROFESIONAL ACTUANTE Juan Luis Menares Rodríguez Arquitecto ICA 10867 Patente: pro 207 Contacto: [email protected] +56941055309 Página 1 ÍNDICE 1.- INTRODUCCIÓN 2 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 9 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS 9 8.1.- Pilares 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA 10.- MATERIALES UTILIZADOS 9 10 10 10.1.- Hormigones 11 10.2.- Aceros por elemento y posición 11 10.2.1.- Aceros en barras 11 10.2.2.- Aceros en perfiles 11 11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 11 Página 2 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado realizar el diseño estructural de vivienda unifamiliar, en lote ubicado en la zona centro poniente de la comuna de Limache. La edificación se clasifica en categoría II -destino de uso privado-. El suelo es de clase B, con 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. La solución material es madera sobre radier. Las obras proyectadas se elaboran en estructura primaria de marcos rígidos de acero galvanizado, sobre zapatas corridas y vigas de fundación en hormigón armado. Cuenta con envolventes de madera terciada que colaboran con los pies derechos primarios y secundarios de la carpintería de acero. La cubierta se estructura enteramente mediante envigados de acero galvanizado. Para efectos de cálculo el cuerpo de cubierta se considera como carga de uso. 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA La edificación es de un volumen, en un piso de altura, de niveles escalonados, sobre terreno levemente escarpado, con exposición a los vientos tipo C. Está estructurada en base a pórticos de acero y paneles prefabricados de tipo terciado estructural. Cuenta con envigados de acero galvanizado en techumbre, arranque y remate de muros. Todos los materiales según estándar vigente en NCHs aplicables. La edificación descansa enteramente sobre zapatas corridas de hormigón armado y vigas de fundación – con vinculación exterior- que acometen a estos apoyos de cimentación. Los marcos de acero y tabiquerías reposan ancladas a las vigas de fundación. La zona sísmica corresponde a la 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 –relleno granular R100 compactado-. Ante la eventualidad de arcillas expansivas, los pavimentos contarán con enmallado inferior a especificar en obras –preferentemente malla acma 8mm-. Para el cálculo de desempeño dinámico las estructuras de soporte para la cubierta –envigados de acero-, más el peso propio de sus hojalatas, paneles terciados y terminaciones, son considerados como carga muerta. Se exceptúan las vigas maestras de la planta de techumbre (envigados de remate en muros) especificadas para sustentar la carga del cuerpo de cubiertas de manera eficaz. Todas las obras se realizan sobre suelo natural, libre de rellenos y debidamente protegido del escurrimiento de aguas en general. La planta no considera juntas de dilatación. 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. NCh 349 Of 1999 Construccion Disposiciones de seguridad en excavacion ACI 318-99 Hormigón armado (Chile) Página 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 4.1.- Gravitatorias Planta PLANTA REMATE MUROS S.C.U (t/m²) Cargas muertas (t/m²) 0.10 0.10 PLANTA ESTRUCTURAS 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 II Tipo de terreno: Llano Anchos de banda Plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) 13.88 16.40 En todas las plantas 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) PLANTA REMATE MUROS 3.735 4.520 PLANTA ESTRUCTURAS PISO 1 4.280 5.179 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 R0X: Factor de modificación de respuesta (X) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7) R0X : 11.00 R0Y: Factor de modificación de respuesta (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7) R0Y : 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 : 0.50 Fracción de sobrecarga de nieve Factor multiplicador del espectro : 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 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.Página 5 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 j 1 Gj Gkj PPk QiQki i1 - Situaciones sísmicas j 1 Gj Gkj PPk AE A E QiQki 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 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 Página 6 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) Acero conformado: NCh427 Tensiones sobre el terreno Acciones variables sin sismo Coeficientes parciales de seguridad () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 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) Desplazamientos Acciones variables sin sismo Coeficientes parciales de seguridad () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 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) Página 7 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 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 SY 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 -1.400 38 1.400 1.400 -1.400 39 0.900 0.900 1.400 -1.400 1.275 1.275 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 Página 8 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 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 Acero conformado 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 SY 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 7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota 2 PLANTA REMATE MUROS 2 PLANTA REMATE MUROS 2.40 2.75 1 PLANTA ESTRUCTURAS PISO 1 1 PLANTA ESTRUCTURAS 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 Página 9 Datos de los pilares Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior C1 ( 0.00, 10.86) C2 ( 1.46, 8.71) C3 ( 4.46, 10.86) C4 ( 9.35, 10.86) C5 ( 12.20, 10.86) C6 C7 1-2 Ang. Punto fijo Sin vinculación exterior 0.0 Centro 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro ( 16.26, 10.86) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro ( 0.00, 7.85) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C8 ( 3.36, 7.85) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C9 ( 4.46, 7.85) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C10 ( 8.03, 7.85) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C11 ( 9.35, 7.85) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C12 ( 12.20, 7.85) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C13 ( 0.00, 4.84) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C14 ( 3.36, 4.84) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C15 ( 4.46, 4.84) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C16 ( 9.35, 6.21) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C17 ( 12.20, 4.84) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C18 ( 16.26, 4.84) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C19 ( 16.26, 6.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C20 ( 13.75, 6.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C21 ( 16.26, 7.85) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C22 ( 0.00, 3.01) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C23 ( 3.36, 3.01) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C24 ( 4.46, 3.01) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C25 ( 9.35, 3.01) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C26 ( 12.20, 3.01) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C27 ( 16.26, 3.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C28 ( 22.11, 3.69) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C29 ( 22.11, 4.29) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C30 ( 22.11, 8.60) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C31 ( 22.11, 9.20) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C32 ( 0.00, -0.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C33 ( 3.36, 0.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C34 ( 4.46, 0.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C35 ( 6.61, 0.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C36 ( 6.61, -2.88) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C37 ( 3.36, -2.88) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C38 ( 9.35, 0.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C39 ( 12.20, 0.00) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Pilar Planta Dimensiones (cm) Para todos los pilares 2 2x100CA085([]) Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Cabeza Pie X Y 1.00 1.00 1.00 1.00 Coeficiente de rigidez axil 2.00 Página 10 10.- MATERIALES UTILIZADOS 10.1.- Hormigones Elemento Todos Hormigón fck (kp/cm²) c Tamaño máximo del árido (mm) Ec (kp/cm²) 200 1.00 15 212132 H25 10.2.- Aceros por elemento y posición 10.2.1.- Aceros en barras Elemento Todos Acero A-63-42H fyk (kp/cm²) s 4200 1.00 10.2.2.- 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 12.- 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. 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 10.867 Página 11