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 EDIFICACIÓN DESTINO COMERCIAL PROPIEDAD ROL 270-735 LOTE C DIECISIETE GUIÓN C, EL LLANO COMUNA DE LOS VILOS REGIÓN DE COQUIMBO PROFESIONAL ACTUANTE Juan Luis Menares Rodríguez RUT 15.069.551-1 Patente: PRO 207 [email protected] 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 4.3.1.- Datos generales de sismo 4.4.- Hipótesis de carga 4 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 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.- LOSAS Y ELEMENTOS DE FUNDACIÓN 13 11.- MATERIALES UTILIZADOS 13 11.1.- Hormigones 11.2.- Aceros por elemento y posición 13 13 11.2.1.- Aceros en barras 13 11.2.2.- Aceros en perfiles 13 12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 14 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado realizar el diseño estructural de local comercial, en lote ubicado en la zona centro del casco urbano de Los Vilos. La edificación se clasifica en categoría III –con destino comercial-. El suelo es de clase B, con altos grados de compacidad, presencia de árido granular y velocidad de propagación con ondas de corte insitu (Vs) no mayor a 500 m/s. Las obras proyectadas se elaboran en estructura primaria de marcos rígidos de hormigón armado, sobre zapatas de hormigón, y envolventes sólidas de albañilería entre pilares. En techumbre se estructura en reticulados de carpintería de madera y revestimientos estructurales de madera aglomerada. 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA La obra es de volumen único, en un piso de altura, sin niveles intermedios, sobre terreno llano, con exposición a los vientos tipo C. Está estructurada en base a albañilería confinada en todos los muros perimetrales del primer nivel y entramados de madera en techumbre y tabiques. Las envolventes de segundo tabiquería y cubierta son en placas estructurales de madera aglomerada. Todos los materiales según estándar vigente en NCHs aplicables. Descansa sobre zapatas aisladas de hormigón armado y vigas de fundación -con vinculación exterior- que acometen a estos apoyos bajo columnas. Los pilares de hormigón armado reposan en suelos clase B, de la zona sísmica 3, según tablas de la Nch 433. Para el cálculo de desempeño sísmico, 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 de cubierta de manera eficaz. En su interior cuenta con pavimento de hormigón armado, de tipo radier en pisos directamente sustentados por la rasante de suelos -debidamente compactados-. Ante la eventualidad de arcillas expansivas, los pavimentos del radier contarán con enmallado inferior. Todas las obras se realizan sobre suelo natural, libre de rellenos y debidamente protegido del escurrimiento de aguas en general. 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. Página 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 4.1.- Gravitatorias S.C.U (t/m²) Cargas permanentes (t/m²) planta estructuras remate 0.10 0.10 planta estructuras 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 C Velocidad básica del viento: 67.00 m/s Categoría de uso: Categoría III Tipo de terreno: Llano Anchos de banda Plantas En todas las plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) 21.47 9.64 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 estructuras remate 6.751 2.592 planta estructuras piso 1 8.017 3.077 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) Página 4 4.3.1.- Datos generales de sismo Caracterización del emplazamiento Zona sísmica (NCh433.Of1996 Mod.2009, od.2009, 4.1): 3 Clase de suelo (Dº nº61 de 2011, Artículo 6): B 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 goría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría III 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 e 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 Página 5 4.4.- Hipótesis de carga Automáticas Peso propio Cargas permanentes 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 NCh430.Of2008, Dº60:2011 E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones Acero laminado 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 i1 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 Página 6 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) (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) Página 7 (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 (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) Página 8 Acero laminado: 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) 6.2.- Combinaciones Nombres de las hipótesis PP Peso propio CM Qa Cargas permanentes 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.+ Página 9 V(-Y exc.-) Viento -Y exc.- SX 1 Sismo X 1 SX 2 SY 1 Sismo X 2 Sismo Y 1 SY 2 Sismo Y 2 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 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 13 1.200 1.200 0.500 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 1.200 1.200 -1.400 29 1.200 1.200 0.500 -1.400 30 1.200 1.200 1.400 31 1.200 1.200 0.500 1.400 32 1.200 1.200 -1.400 33 1.200 1.200 0.500 -1.400 34 1.200 1.200 1.400 35 1.200 1.200 0.500 1.400 36 0.900 0.900 37 0.900 0.900 38 0.900 0.900 39 0.900 0.900 40 0.900 0.900 41 0.900 0.900 42 0.900 0.900 43 0.900 0.900 44 0.900 0.900 45 0.900 0.900 -1.400 46 0.900 0.900 1.400 47 0.900 0.900 -1.400 48 0.900 0.900 1.400 49 0.900 0.900 -1.400 50 0.900 0.900 1.400 51 0.900 0.900 -1.400 52 0.900 0.900 1.400 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 1.600 Página 10 Acero laminado 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 2 planta estructuras remate 2 planta estructuras remate 2.40 2.85 1 planta estructuras piso 1 1 planta estructuras piso 1 0.45 0.45 0 Fundación 0.00 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, TABIQUES Y MUROS 8.1.- Columnas GI: grupo inicial GF: grupo final Ang: ángulo de la columna en grados sexagesimales Página 11 Datos de las columnas Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Altura de apoyo C1 ( 0.00, 21.20) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C2 ( 2.85, 21.20) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C3 ( 5.82, 21.20) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C4 ( 9.25, 21.20) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C5 ( 0.00, 17.23) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C6 ( 9.25, 17.23) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C7 ( 0.00, 13.31) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C8 ( 9.25, 13.31) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C9 ( 0.00, 9.78) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C10 ( 9.25, 9.78) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C11 ( 0.00, 6.42) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C12 ( 9.25, 6.42) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C13 ( 0.00, 3.17) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C14 ( 2.85, 3.17) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C15 ( 4.37, 3.17) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C16 ( 5.82, 3.17) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C17 ( 9.25, 3.17) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C19 ( 2.85, 17.23) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C20 ( 5.82, 17.23) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C21 ( 2.85, 13.31) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C22 ( 5.82, 13.31) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C23 ( 2.85, 9.78) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C24 ( 5.82, 9.78) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C25 ( 2.85, 6.43) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C26 ( 5.82, 6.43) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C27 ( 2.85, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C28 ( 5.82, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C29 ( 9.25, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C30 ( -2.98, 21.20) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C31 ( -2.98, 17.23) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C32 ( -2.98, 13.31) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C33 ( -2.98, 9.78) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C34 ( -2.98, 6.42) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C35 ( -2.98, 3.17) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C36 ( 2.13, 0.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C37 ( 4.54, 0.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C38 ( 6.72, 0.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 C40 ( 0.00, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.30 Página 12 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 Planta C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17 2 45x45 0.30 1.00 1.00 1.00 2.00 1 45x45 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C40 2 8" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 8" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38 2 4"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 4"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE FUNDACIÓN -Tensión admisible en situaciones persistentes: 2.00 kp/cm² -Tensión admisible en situaciones accidentales: 3.00 kp/cm² 11.- MATERIALES UTILIZADOS 11.1.- Hormigones Elemento Todos Hormigón fck (kp/cm²) c Tamaño máximo del árido (mm) Ec (kp/cm²) 200 1.00 15 212132 H25 11.2.- Aceros por elemento y posición 11.2.1.- Aceros en barras Elemento Todos Acero A-63-42H fyk (kp/cm²) s 4200 1.00 11.2.2.- 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 Página 13 12.- 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. 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 14