Calculista Coquimbo

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)
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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
i1
- 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
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