MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL PROYECTO DE VIVIENDA UNIFAMILIAR PROPIEDAD ROL 37-58 BLANCO 85, CIUDAD DE PAPUDO COMUNA DE PAPUDO 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 4.3.1.- Datos generales de sismo 4.4.- Hipótesis de carga 4 5 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 10 8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS 10 8.1.- Pilares 10 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA 11 10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN 12 11.- MATERIALES UTILIZADOS 12 11.1.- Hormigones 11.2.- Aceros por elemento y posición 12 12 11.2.1.- Aceros en barras 12 11.2.2.- Aceros en perfiles 12 12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado realizar el cálculo estructural de vivienda unifamiliar en la zona urbana centro norte de la comuna de Papudo. En específico dentro del casco histórico de la ciudad. Los suelos están consolidados, no registrándose rellenos, zonas de deslizamiento o la presencia de un suelo inadecuado para cimentar en profundidad media. La obra se desarrolla en volumen aislado de dos pisos. Descansa sobre zapatas aisladas de hormigón armado, sobre el que se alzan paramentos de estructura metálica –pórticos con vinculación exterior anclados a cada zapata-. 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA La unidad se desarrolla en base a estructura primaria del tipo marcos de acero, todos con vinculación exterior, empotrados sobre zapatas de hormigón armado –fundación aislada-. Sus cadenas y envigados son en base a perfiles metálicos, al igual que las columnas que soportan todos los niveles. Los anclajes y rigidizadores son especificados en detalles de proyecto o catalogo del fabricante. La cubierta y revestimientos exteriores son en base a paneles de terciado recubiertos de acero galvanizado onda. Estos descansan sobre envigados de acero y madera. Las soleras y soportes de envolvente son consideradas como carga muerta, al igual que el propio plano de cubierta. Aplica igual criterio para los planos de terraza, losetas sobre envigados de igual materialidad que cubiertas del remate. Los arriostramientos son perfiles de acero y las propias tabiquerías de madera de la obra; estos complementan las estructuras de soporte al corte sísmico; siendo solidarias las estructuras secundarias –tabiquerías de madera. Para el cálculo, las tabiquerías y envolventes perimetrales se consideran como estructuras secundarias colaborantes con el arriostramiento y resistencia a cargas-. Todos los elementos se encuentran aislados al embate del fuego, hongos y horadadores; estando impregnados para tales efectos. Los armados de carpintería podrán experimentar variaciones discretas, a especificar en obra según indicaciones del proyectista al equipo de construcción calificado –todas sujetas a normativa y catálogos de fabricante autorizados-. Además se acompañan bloques tipos en las planimetrías. 3.- NORMAS CONSIDERADAS NCh 349 Of 1999 Construcción Disposiciones de seguridad en excavación NCh 427 Estructuras de acero - diseño y cálculo - losas mixtas - laminados metálicos. NCh 430 Of2008 Hormigón armado - Requisitos de diseño y cálculo. INN, Chile. NCh 431 Of1977 Construcción – Sobrecargas de nieve. INN, Chile. NCh 432 Of1971 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. INN, Chile. NCh 433 Of1996 Diseño sísmico de edificios. INN, Chile. NCh 433 Of1996 modificada en 2009. Decreto N°61, 2011. NCh 1198 Of2006 Madera – Construcciones en madera – Cálculo. INN, Chile. NCh 1537 Of2009 Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y sobrecargas de Uso. INN, Chile. NCh 1928 Of1993 Albañilería Armada – Requisitos para el diseño y cálculo. INN, Chile. NCh 1928 Of1993 modificada en 2003. NCh 3171 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 muertas (t/m²) remate 0.10 0.10 piso 2 0.20 0.20 Planta 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 En todas las plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) 15.40 7.40 Se realiza análisis de los efectos de 2º orden Valor para multiplicar los desplazamientos 1.00 Coeficientes de Cargas +X: 1.00 -X:1.00 +Y: 1.00 -Y:1.00 Cargas de viento Viento X (t) Viento Y (t) remate 5.391 2.210 piso 2 11.552 4.693 piso 1 7.152 2.905 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) Página 4 Método de cálculo: Análisis Estático ico (NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dº nº61, de 2011), 6.2) 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 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 iodo fundamental de la estructura TX*:: Periodo fundamental aproximado (X) TY*:: Periodo fundamental aproximado (Y) TX* : 0.50 s TY* : 0.50 s Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría II 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 realiza análisis de los efectos de 2º orden Criterio de armado a aplicar porr 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 muertas 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 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 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: 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 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 Página 7 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 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 1 Sismo X 1 SX 2 Sismo X 2 SY 1 Sismo Y 1 SY 2 Sismo Y 2 Página 8 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 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 38 1.400 1.400 -1.400 39 0.900 0.900 1.400 -1.400 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 45 0.900 0.900 46 1.400 1.400 -1.400 47 0.900 0.900 1.400 -1.400 48 1.400 1.400 1.400 -1.400 49 0.900 0.900 1.400 50 1.400 1.400 1.400 51 0.900 0.900 1.400 1.400 52 1.400 1.400 1.400 1.400 53 0.900 0.900 54 1.400 1.400 -1.400 55 0.900 0.900 1.400 -1.400 56 1.400 1.400 1.400 -1.400 57 0.900 0.900 1.400 58 1.400 1.400 1.400 59 0.900 0.900 1.400 1.400 60 1.400 1.400 1.400 1.400 1.275 1.275 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 -1.400 -1.400 -1.400 Página 9 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 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 3 remate 3 remate 2.80 6.70 2 piso 2 2 piso 2 3.50 3.90 1 piso 1 1 piso 1 0.40 0.40 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 10 Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Datos de los pilares Vinculación exterior Ang. Punto fijo Canto de apoyo C1 ( 1.71, 15.42) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C2 ( 6.38, 15.42) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C3 ( 1.71, 11.97) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. C4 ( 6.38, 11.97) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. C5 ( 1.71, 9.41) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. C6 ( 6.38, 9.41) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. C7 ( 1.71, 6.39) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.40 C8 ( 6.38, 6.39) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C9 ( 1.71, 4.30) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. C10 ( 6.38, 4.30) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. C11 ( -2.08, 15.42) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C12 ( -2.08, 12.96) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C13 ( 6.38, 12.96) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C14 ( -2.08, 10.52) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.75 C15 ( -2.08, 10.32) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C16 ( 1.71, 10.52) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C17 ( 1.71, 10.32) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C18 ( 6.38, 10.52) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C19 ( 6.38, 10.32) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C20 ( -2.08, 8.35) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C21 ( 1.71, 8.35) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.40 C22 ( 6.38, 8.35) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C23 ( -2.47, 6.39) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C24 ( -2.47, 5.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 C25 ( 1.71, 5.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.40 C26 ( 5.57, 5.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C27 ( -2.47, 3.39) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.75 C28 ( 5.81, 3.39) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C29 ( -2.47, 1.70) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.75 C30 ( -1.09, 1.70) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.75 C31 ( -2.47, -0.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.75 C32 ( -1.09, -0.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.75 C33 ( 1.71, 1.70) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C34 ( 1.71, -0.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C35 ( 6.07, 1.70) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C36 ( 6.33, -0.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C37 ( 3.79, -0.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C38 ( 2.86, 15.42) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.60 C39 ( 0.11, 10.52) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.70 C40 ( 0.11, 10.32) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.60 Página 11 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Pilar Planta C1, C2, C7, C8, C16, C17, C18, C19 C3, C4, C5, C6, C9, C10 C11, C12, C13, C14, C15, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30, C31, C32, C35, C36, C37, C38, C33, C34, C39, C40 Dimensiones Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil (cm) Cabeza Pie X Y 3 100*100*3 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 2 100*100*3 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 100*100*3 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 3 100*100*3 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 2 100*100*3 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 1 100*100*3 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00 10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN -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 12 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 testeo y memoria de desempeño mecánico, en base a categorías de suelo y factores definidos para la región, comuna y uso, además de informaciones previas extendidas por el mandante – responsable de las bases informadas del suelo. 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. No existirán obras de cimentación sobre suelo de relleno, zanjas inclinadas ni estratos con niveles de saturación inadecuada para elementos constructivos de la especie. 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. Además de la inspección técnica de obras por intermedio de personal calificado. JUAN-LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO U.T.F.S.M Página 13