MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL PROYECTO DE EQUIPAMIENTO PROPIEDAD ROL: 54-134 Camino de Servicio Poniente Ruta 5 Norte, km 100.7, ST 1 COMUNA DE HIJUELAS REGIÓN DE VALPARAÍSO 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.- Datos generales de sismo 4.4.- Hipótesis de carga 5.- ESTADOS LÍMITE 6.- SITUACIONES DE PROYECTO 4 5 5 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 11 11 10.1.- Hormigones 11 10.2.- Aceros por elemento y posición 11 10.2.1.- Aceros en barras 11 10.2.2.- Aceros y maderas en perfiles 11 11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 12 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado realizar el diseño estructural de edificios de equipamiento básico, en lote ubicado en la zona poniente de la comuna de Hijuelas. 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 mixta. Las obras proyectadas se elaboran en estructura primaria de marcos rígidos de hormigón armado, sobre zapatas corridas de hormigón, y envolventes sólidas de albañilería entre pilares. En cubierta se estructura enteramente mediante diafragmas y reticulados de madera. Volúmenes perimetrales y salón independiente del núcleo sólido. se ejecutan en perfilerías de acero y madera según se explicita en planos. Forman estructura primaria de pórticos y secundaria de envolventes de entramado con pies derechos y traviesas cada cincuenta centímetros. 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA La edificación es de dos volúmenes, en un piso de altura, sin niveles intermedios, sobre terreno llano, con exposición a los vientos tipo C. Está estructurada en base a pórticos de acero en hall. El segundo volumen se estructura en base a albañilería confinada y pórticos de madera en salientes perimetrales. Cuenta con entramados de pino MSD en techumbre y muros interiores. Materiales según estándar vigente en NCHs aplicables. 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, hormigón armado y madera, reposan 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 a especificar en obras –preferentemente malla acma 8mm-. Para el cálculo de desempeño dinámico las estructuras de soporte para la cubierta –reticulados de madera, más el peso propio de sus paneles aglomerados y terminaciones, son considerados como carga muerta. Se exceptúan las vigas maestras de la planta de techumbre (marcos rígidos de remate) especificadas para sustentar dicha carga –del cuerpo de cerchas- 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 en se decompone en dos volúmenes separados sin necesidad de juntas de dilatación. 3.- NORMAS CONSIDERADAS NCh427 NCh430 NCh431 NCh432 NCh433 Of2008 Of1977 Of1971 Of1996 NCh1198 Of2006 NCh1537 Of2009 Chile. NCh1928 Of1993 NCh3171 Of2010 ACI 318-08 AISC 2005 Estructuras de acero - diseño y cálculo - laminados metálicos. Hormigón armado - Requisitos de diseño y cálculo. INN, Chile. Construcción – Sobrecargas de nieve. INN, Chile. Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. INN, Chile. Diseño sísmico de edificios. INN, Chile. NCh433 Of1996 modificada en 2009. Decreto N°61, 2011. Madera – Construcciones en madera – Cálculo. INN, Chile. Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y sobrecargas de Uso. INN, Albañilería Armada – Requisitos para el diseño y cálculo. INN, Chile. NCh1928 Of1993 modificada en 2003. Diseño estructural – Disposiciones generales y combinaciones de carga. INN, Chile. Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. Specification for structural steel buildings. American Institute of Steel Construction. Página 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 4.1.- Gravitatorias S.C.U (t/m²) Cargas muertas (t/m²) planta estructuras remate salón 0.20 0.20 planta estructuras remate equipamiento 0.20 0.20 Cimentación 0.20 0.20 Planta 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) 9.90 34.50 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 Planta Viento X (t) Viento Y (t) planta estructuras remate salón 0.545 2.319 planta estructuras remate equipamiento 2.725 11.597 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) 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 Página 4 Sistema esttructural R0X: Factor de d modificación de respue esta (X) (NCh h433.Of1996 Mod.2009, 5 5.7) R0Y: Factor de d modificación de respue esta (Y) (NCh h433.Of1996 Mod.2009, 5 5.7) R0X : 11.00 R0Y : 11.00 Categoría del d edificio (NCh433.Of ( 1996 Mod.2 2009, 4.3): Categoría C II Parámetros s de cálculo Número de modos m de vib bración que in ntervienen en n el análisis: Según norma a Fracción de sobrecarga s de uso : 0.50 Fracción de sobrecarga s de nieve Factor multip plicador del espectro e : 0.50 : 1.00 Verificación n de la cond dición de corrtante basall: Según norm ma No se realiza a análisis de los l efectos de e 2º orden Criterio de armado a aplicar por ductilidad: Según NCh430.Of2 2008, Capítulo o 21 Direcciones s de análisis s Acción sísmica según X Acción sísmica según Y e planta de la obra Proyección en ótesis de carga 4.4.- Hipó Automáticas s Peso propio ertas Cargas mue Sobrecarga de uso Sismo X Sismo Y e Viento +X exc.+ Viento +X exc.e Viento -X ex xc.+ Viento -X ex xc.Viento +Y exc.+ Viento +Y exc.xc.+ Viento -Y ex Viento -Y ex xc.- P 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 () 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) 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) 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 1 0.900 0.900 2 1.400 1.400 3 0.900 0.900 1.700 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 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 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.-) SX SY 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 estructuras remate salón 2 planta estructuras remate salón 0.60 3.00 1 planta estructuras remate equipamiento 1 planta estructuras remate equipamiento 2.40 2.40 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, 0.00) C2 ( 0.00, 10.00) C3 ( 12.00, 10.00) 0-2 Ang. Punto fijo Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. C4 ( 12.00, 0.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 C5 ( 3.08, 10.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior Esq. inf. der. C6 ( 6.00, 10.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior C7 ( 8.92, 10.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior C8 ( 3.08, 0.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior C9 ( 6.00, 0.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior C10 ( 8.93, 0.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior C11 ( 0.00, 5.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda C12 ( 12.00, 5.00) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad derecha C13 ( 0.00, 7.85) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda C14 ( 0.00, 2.15) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda C15 ( 12.00, 2.53) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad derecha C16 ( 12.00, 7.48) 0-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad derecha P1 ( 15.00, 5.90) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P2 ( 15.00, 0.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. P3 ( 20.89, 0.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. P4 ( 20.89, 6.20) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P5 ( 17.56, 0.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior P6 ( 16.94, 5.90) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior P7 ( 18.94, 5.90) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior P8 ( 23.50, 0.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 P9 ( 23.50, 6.20) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior P10 ( 26.31, 0.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 P11 ( 26.31, 6.20) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. Mitad inferior Esq. inf. der. P12 ( 23.57, 2.91) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad derecha P13 ( 26.17, 2.91) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda P15 ( 15.14, 3.04) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P16 ( 20.89, 3.04) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 P17 ( 18.99, 3.04) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P18 ( 16.89, 3.04) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P19 ( 29.01, 6.10) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. P20 ( 29.01, 2.95) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. P21 ( 29.01, 0.10) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P22 ( 31.21, 6.10) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. P23 ( 31.11, 3.95) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P24 ( 28.91, 3.85) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. P25 ( 33.46, 0.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior P26 ( 20.89, -1.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P27 ( 15.00, -1.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P28 ( 31.51, 0.10) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior P29 ( 33.51, 6.20) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P30 ( 33.41, 3.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 P31 ( 34.61, 3.10) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. Esq. sup. izq. Esq. inf. izq. P32 ( 34.61, 0.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 P33 ( 15.00, -2.65) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. Esq. inf. izq. P34 ( 16.96, -2.65) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior P35 ( 18.93, -2.65) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior P36 ( 20.89, -2.65) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. Página 10 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Pilar Planta Dimensiones (cm) C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16 2 Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil Cabeza Pie X Y 2xCF-100x2.0([]) 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 2xCF-100x2.0([]) 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7, P8, P9, P10, P11, P12, P13, P15, P16 1 15x15 0.30 1.00 1.00 1.00 2.00 P18, P21, P28, P32, P36, 1 2x2"X4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 P17, P22, P29, P33, P27, P19, P23, P30, P34, P26, P20, P24, P31, P35, P25 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 y maderas 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 Maderas por elemento Elemento Todos Madera Estructural MSD fyk (kp/cm²) s 2373 1.00 Página 11 11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES Para el análisis y diseño se utilizó el método estático que estipula la norma NCh 433 of 2011 vigente, obteniendo los resultados reflejados en los planos estructurales. Todos los materiales según estándar y normativa aplicable, en estado de fábrica y tratados ante humedad, corrosión y horadadores. Su calidad será verificada por la constructora responsable en comunicación con el propietario. Se realiza el estudio dinámico y se establece las soluciones requeridas -para el buen comportamiento mecánico de estructuras-, en base a categorías de suelo y factores definidos según la región y uso, además de informaciones previas extendidas por el mandante. Todo en el contexto de regularización. La inspección técnica de obras idónea, será subcontratada por el dueño a terceros. El mismo verificará el grado profesional o certificación académica de los equipos correspondientes. Se responsabilizan del correcto desempeño de estructuras los profesionales actuantes que corresponden a cada etapa de ejecución de faenas. Se podrá especificar en obra accesorios estructurales de tipo secundario y terciario, previo visto bueno del arquitecto proyectista y el calculista –con la correspondiente declaración en el libro de obras-. JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO U.T.F.S.M. Página 12