EXPEDIENTE PERMISO (deslizar imágenes a la izquierda) JUAN–LUIS MENARES ARQUITECTO CALCULISTA U.T.F.S.M. [email protected] WHATSAPP +56941055309 MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL VIVIENDA UNIFAMILIAR PROPIEDAD ROL 1890-107 Parcela 77, Sitio 38, El Convento. SANTO DOMINGO REGIÓN DE VALPARAÍSO 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 5.- ESTADOS LÍMITE 6.- SITUACIONES DE PROYECTO 4 5 6 6 6.1.- Coeficientes parciales de seguridad () y coeficientes de combinación () 6 6.2.- Combinaciones 9 7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS 11 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, TABIQUES Y MUROS 11 8.1.- Columnas 11 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA 12 10.- MATERIALES UTILIZADOS 12 10.1.- Hormigones 12 10.2.- Aceros por elemento y posición 12 10.2.1.- Aceros en barras 13 10.2.2.- Aceros en perfiles 13 10.2.3.- Maderas 13 11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado el cálculo y diseño de estructuras correspondientes a vivienda unifamiliar del tipo domo geodésico. Se desarrolla en materiales livianos de entramado en interior y exteriores. Su emplazamiento es en sector rural de tipo llano. La composición de suelos no registra la presencia de estratos deslizables ni rellenos. Se realiza rebaje y escarpe para garantizar un plano de cimentación adecuado. Para el apoyo del domo y sus divisiones interiores, se aplica soluciones materiales sólidas coplanarias a la rasante de suelos. 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA El proyecto es en base a una estructura primaria de entramados de madera de pino MSD. Las juntas se resuelven con clavos, accesorios apernados y separadores de acero de alta resistencia. La cubierta geodésica y los pilares de tabiquería interior descansan sobre fundaciones corridas de hormigón armado -de tipo vigas de fundación-. La obra consiste, en una primera etapa de desarrollo, de cimentación corrida de hormigón armado. Entre los ejes estructurales de la planta de cimentación se aplica relleno compactado de áridos bajo tamiz de una pulgada, los que son comprimidos mediante pisón –manualmente-. Sobre la planta de cimentación, un primer plano de estructuras se desarrolla en base a cadenas de fundación y losas de recorrido –todas en hormigón armado. Las caras traccionadas de las losas –radieres- cuentan con mallas prefabricadas electro soldadas de acero -en espesor mínimo de ocho milímetros-. Sobre las cadenas o vigas de cimentación del radier, se sitúan los nodos de arranque del domo geodésico y los pies derechos y portantes de los paneles de partición interior de ambientes. Los recubrimientos perimetrales y tabiquerías se desarrollan en paneles de terciado estructural, que para efectos de cálculo son considerados como colaborantes con el arriostramiento y sustentación de cargas gravitatorias, distribuyéndolas sobre el entramado de estructura primaria –pies derechos, portantes, riostras y transversales interiores. Todos los elementos se encuentran aislados al embate del fuego, hongos y horadadores; estando impregnados para tales efectos. En todas las etapas de desarrollo se considera la aplicación de protocolos de seguridad, montaje y estándar material atingentes a cada partida. Todos los ejes estructurales de madera se consideran sin vinculación exterior, descansando sobre vigas de fundación sobre zapata corrida. Dichas zapatas cuentan con aditivos hidrófugos en el hormigón. 3.- NORMAS CONSIDERADAS NCh 349 Of 1999 Construccion Disposiciones de seguridad en excavacion 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. ACI 318-99 (Chile) Hormigón armado. Página 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 4.1.- Gravitatorias S.C.U (t/m²) Cargas permanentes (t/m²) Cubierta 0.10 0.10 Piso 2 0.20 0.20 Piso 1 0.20 0.20 Fundación 0.20 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 IV Tipo de terreno: Llano Anchos de banda Plantas En todas las plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) 9.00 9.00 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) Cubierta 3.504 3.504 Piso 2 7.444 7.444 Piso 1 4.598 4.598 Planta 4.3.- Sismo Norma utilizada: NCh-433.Of96 Norma Chilena Oficial Diseño Sísmico de Edificios Método de cálculo: Análisis modal espectral (NCh-433.Of96, 6.3) Página 4 4.3.1.- Dato os generale es de sismo ación del em mplazamientto Caracteriza Zona sísmica a (NCh-433.O Of96, 4.1): Zo ona 3 Tipo de suelo o (NCh-433.O Of96, 4.2): Tipo III Sistema esttructural R0: Factor de e modificació ón de respues sta (NCh-433 3.Of96, 5.7) R0 : 11.00 d edificio (NCh-433.Of ( f96, 4.3): Ca ategoría B: I = 1.2 Categoría del s de cálculo Parámetros Número de modos m de vib bración que in ntervienen en n el análisis: Según norma a Fracción de sobrecarga s de uso Fracción de s sobrecarga de nieve : 0.50 : 0.50 a análisis de los l efectos de e 2º orden No se realiza no Criterio de armado a aplicar por ductilidad: Ningun Direcciones s de análisis s Acción sísmica según X Acción sísmica según Y Proyección en e planta de la obra 4.4.- Hipó ótesis de carga Automáticas s Peso propio Cargas perm manentes Sobrecarga de uso Sismo X Sismo Y Viento +X exc.+ e Viento +X exc.e Viento -X ex xc.+ Viento -X ex xc.Viento +Y exc.+ Viento +Y exc.Viento -Y ex xc.+ Viento -Y ex xc.Página 5 5.- ESTADOS LÍMITE E.L.U. de rotura. Hormigón NCh430.Of2008, Dº60:2011 E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones Acciones características Acero conformado Tensiones sobre el terreno Desplazamientos 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: NCh430.Of2008, Dº60:2011 E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: NCh430.Of2008, Dº60:2011 (9-1) Coeficientes parciales de seguridad () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 1.400 1.400 Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-2 Lr) Coeficientes parciales de seguridad () Favorable Desfavorable Carga permanente (G) 1.200 1.200 Sobrecarga (Q) 0.000 1.600 Viento (Q) Página 6 (9-2 S) Coeficientes parciales de seguridad () Favorable Desfavorable Carga permanente (G) 1.200 1.200 Sobrecarga (Q) 0.000 1.600 Viento (Q) (9-3 Lr, L) Coeficientes parciales de seguridad () Favorable Desfavorable Carga permanente (G) 1.200 1.200 Sobrecarga (Q) 0.000 0.500 Viento (Q) (9-3 S, L) Coeficientes parciales de seguridad () Favorable Desfavorable Carga permanente (G) 1.200 1.200 Sobrecarga (Q) 0.000 0.500 Viento (Q) (9-3 Lr, W) Coeficientes parciales de seguridad () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 1.200 1.200 0.000 0.800 Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-3 S, W) Coeficientes parciales de seguridad () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 1.200 1.200 0.000 0.800 Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-4 Lr) Coeficientes parciales de seguridad () Favorable Desfavorable Carga permanente (G) 1.200 1.200 Sobrecarga (Q) 0.000 0.500 Viento (Q) 1.600 1.600 Página 7 (9-4 S) Coeficientes parciales de seguridad () Favorable Desfavorable Carga permanente (G) 1.200 1.200 Sobrecarga (Q) 0.000 0.500 Viento (Q) 1.600 1.600 (9-5) Coeficientes parciales de seguridad () Favorable Desfavorable Carga permanente (G) 1.200 1.200 Sobrecarga (Q) 0.000 0.500 -1.400 1.400 Viento (Q) Sismo (E) (9-6) Coeficientes parciales de seguridad () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 0.900 0.900 0.000 1.600 Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-7) Coeficientes parciales de seguridad () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 0.900 0.900 -1.400 1.400 Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sismo (E) Acero conformado: NCh427, 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 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 8 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 permanentes 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. 1 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 1.400 1.400 2 1.200 1.200 3 1.200 1.200 1.600 4 1.200 1.200 1.600 5 1.200 1.200 0.500 1.600 6 1.200 1.200 1.600 7 1.200 1.200 0.500 1.600 8 1.200 1.200 1.600 9 1.200 1.200 0.500 1.600 10 1.200 1.200 1.600 11 1.200 1.200 0.500 1.600 12 1.200 1.200 1.600 Página 9 Comb. 13 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.-) 1.200 1.200 0.500 SX SY 1.600 14 1.200 1.200 1.600 15 1.200 1.200 0.500 1.600 16 1.200 1.200 1.600 17 1.200 1.200 0.500 1.600 18 1.200 1.200 1.600 19 1.200 1.200 0.500 1.600 20 1.200 1.200 -1.400 21 1.200 1.200 0.500 -1.400 22 1.200 1.200 1.400 23 1.200 1.200 0.500 1.400 24 1.200 1.200 -1.400 25 1.200 1.200 0.500 -1.400 26 1.200 1.200 1.400 27 1.200 1.200 0.500 1.400 28 0.900 0.900 29 0.900 0.900 30 0.900 0.900 31 0.900 0.900 32 0.900 0.900 33 0.900 0.900 34 0.900 0.900 35 0.900 0.900 36 0.900 0.900 37 0.900 0.900 -1.400 38 0.900 0.900 1.400 39 0.900 0.900 -1.400 40 0.900 0.900 1.400 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 Acero conformado Tensiones sobre el terreno Desplazamientos Comb. PP CM Qa 1 1.000 1.000 2 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.-) 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 SX 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 SY Página 10 Comb. 22 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.-) 1.000 1.000 1.000 SX SY 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 Cubierta 3 Cubierta 2.30 5.37 2 Piso 2 2 Piso 2 2.67 3.07 1 Piso 1 1 Piso 1 0.40 0.40 0 Fundación 0.00 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, TABIQUES Y MUROS 8.1.- Columnas y nodos de arranque GI: grupo inicial GF: grupo final Ang: ángulo de la columna en grados sexagesimales Datos de las columnas y nodos de arranque Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. 0.0 Punto fijo C1 ( 5.70, 10.03) 1-3 Sin vinculación exterior C2 ( 4.25, 9.80) 1-3 Sin vinculación exterior 18.0 Centro C3 ( 2.95, 9.14) 1-3 Sin vinculación exterior 36.0 Centro C4 ( 1.90, 8.09) 1-3 Sin vinculación exterior 54.0 Centro C5 ( 1.23, 6.79) 1-3 Sin vinculación exterior 72.0 Centro C6 ( 1.00, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior 90.0 Centro C7 ( 1.23, 3.88) 1-3 Sin vinculación exterior 108.0 Centro C8 ( 1.90, 2.57) 1-3 Sin vinculación exterior 126.0 Centro C9 ( 2.94, 1.53) 1-3 Sin vinculación exterior 144.0 Centro C10 ( 4.25, 0.86) 1-3 Sin vinculación exterior 162.0 Centro C11 ( 5.70, 0.63) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C12 ( 7.16, 0.86) 1-3 Sin vinculación exterior -162.0 Centro C13 ( 8.47, 1.53) 1-3 Sin vinculación exterior -144.0 Centro C14 ( 9.51, 2.57) 1-3 Sin vinculación exterior -126.0 Centro C15 ( 10.17, 3.88) 1-3 Sin vinculación exterior -108.0 Centro C16 ( 10.40, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior -90.0 Centro C17 ( 10.17, 6.78) 1-3 Sin vinculación exterior -72.0 Centro C18 ( 9.50, 8.09) 1-3 Sin vinculación exterior -54.0 Centro C19 ( 8.46, 9.14) 1-3 Sin vinculación exterior -36.0 Mitad superior C20 ( 7.16, 9.80) 1-3 Sin vinculación exterior -18.0 Centro C21 ( 4.45, 7.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C22 ( 4.72, 7.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C23 ( 5.85, 7.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C24 ( 3.11, 3.80) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro 0.0 Centro Página 11 Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF C25 ( 4.72, 3.80) 1-2 Vinculación exterior Ang. Punto fijo Sin vinculación exterior 0.0 Centro C26 ( 4.72, 5.57) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C27 ( 4.45, 8.62) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior C28 ( 5.85, 8.70) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior C29 ( 6.17, 4.99) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C30 ( 6.17, 5.57) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C31 ( 4.72, 4.99) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C32 ( 6.17, 3.80) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C33 ( 3.91, 6.20) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C34 ( 3.91, 4.50) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C35 ( 6.17, 6.20) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C36 ( 6.17, 4.50) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C37 ( 6.17, 8.09) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C38 ( 2.52, 6.20) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C39 ( 2.52, 4.50) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C40 ( 6.17, 2.57) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C41 ( 6.17, 1.53) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C42 ( 9.51, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C43 ( 9.92, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Dimensiones Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil (cm) Cabeza Pie X Y Columna/ Nodo Planta C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C27, C28, C42, C43 3 2x2"x3" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 2 2x2"x3" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 C24, C25, C26, C29, C30, C31 2 2x2"x3" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 C32 2 2x2"x3" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41 3 2x2"x3" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 10.- MATERIALES UTILIZADOS 10.1.- Hormigones Elemento Todos Hormigón H25 fck (kp/cm²) c Tamaño máximo del árido (mm) Ec (kp/cm²) 200 1.00 15 212132 Página 12 10.2.- Aceros por elemento y posición 10.2.1.- Aceros en barras Elemento Todos Acero fyk (kp/cm²) s 4200 1.00 A-63-42H 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 2400 2100000 Acero laminado ASTM A36 2700 2100000 10.2.3.- Maderas Elemento Todos Madera MSD fyk (kp/cm²) s 1100 1.00 11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES Para el análisis y diseño se utilizó el método estático que define la norma NCh 433 vigente, obteniendo los resultados reflejados en planos estructurales y memoria. Se ha realizado el estudio dinámico y los análisis de resistencia mecánicos, 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 -que correspondan a cada etapa-. La inspección de obras idónea será subcontratada por el propietario a terceros. El mandante se hará responsable de verificar la calificación técnica de soldadores y carpinteros y el grado académico de los profesionales designados para la construcción. El proyecto de estructuras y memoria son considerados de tipo regularización. JUAN-LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO ICA 10.867 Página 13 Página 14