MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL VIVIENDA UNIFAMILIAR PROPIEDAD ROL 1890-17 CAMINO INTERIOR CONDOMINIO LAGUNA COLEJUDA, PC 67-A, LOTE 17, EL CONVENTO COMUNA DE SANTO DOMINGO PROVINCIA DE SAN ANTONIO REGIÓN DE VALPARAÍSO PROFESIONAL ACTUANTE Juan Luis Menares Rodríguez Arquitecto Patente: pro 207 Contacto: Juan.menares@ug.uchile.cl +56941055309 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 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 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA 10.- MATERIALES UTILIZADOS 10 11 11 10.1.- Hormigones 11 10.2.- Aceros por elemento y posición 12 10.2.1.- Aceros en barras 12 10.2.2.- Aceros y maderas en perfiles 12 11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 12 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado realizar el diseño estructural de viviendas unifamiliares, en lote ubicado en la zona sur poniente de la comuna de Santo Domingo. Las edificaciones se clasifican 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 madera, sobre zapatas corridas de hormigón, y envolventes de entramado de madera entre pilares. La cubierta se estructura enteramente mediante diafragmas y reticulados de madera. Forman estructura primaria pórticos de madera y secundaria envolventes de entramado –en igual materialidad- con pies derechos y traviesas cada cincuenta centímetros. La cubierta se considera como carga. 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 madera en ambos volúmenes. Cuenta con entramados de pino MSD en techumbre y muros. Todos los materiales según estándar vigente en NCHs aplicables. Ambas edificaciones descansan enteramente sobre zapatas corridas de hormigón armado y vigas de fundación -con vinculación exterior- que acometen a estos apoyos de cimentación. Los marcos de madera 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 –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 se descompone en dos volúmenes aislados entre si (sin necesidad de 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. Página 3 4.- ACCIONES CONSIDERADAS 4.1.- Gravitatorias S.C.U (t/m²) Cargas muertas (t/m²) PLANTA ESTRUCTURAS REMATE 0.20 0.20 PLANTA ESTRUCTURAS RADIER 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 En todas las plantas Ancho de banda Y (m) Ancho de banda X (m) 16.12 16.24 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 PLANTA ESTRUCTURAS REMATE Viento X (t) Viento Y (t) 4.436 4.473 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.- Dato os generale es de sismo ación del em mplazamientto Caracteriza Zona sísmica a (NCh433.Off1996 Mod.20 009, 4.1): 3 Clase de sue elo (Dº nº61 de 2011, Artículo 6): B Sistema esttructural R0X: Factor de d modificación de respue esta (X) (NCh h433.Of1996 Mod.2009, 5.7) 5 R0Y: Factor d de modificación de respue esta (Y) (NCh h433.Of1996 Mod.2009, 5.7) 5 R0X : 11.00 R0Y : 11.00 d edificio (NCh433.Of ( 1996 Mod.2 2009, 4.3): Categoría C II 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 sobrecarga s de nieve Factor multip plicador del espectro e : 0.50 : 0.50 : 1.00 n de la cond dición de corrtante basall: Según norm ma Verificación a análisis de los l efectos de e 2º orden No se realiza 2008, Capítulo o 21 Criterio de armado a aplicar por ductilidad: Según NCh430.Of2 Direcciones s de análisis s Acción sísmica según X Acción sísmica según Y e planta de la obra Proyección en Página 5 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.- 5.- ESTADOS LÍMITE E.L.U. de rotura. Hormigón ACI 318-99 (Chile) 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 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 () Carga permanente (G) Favorable Desfavorable 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 Sismo X SY Sismo Y E.L.U. de rotura. Hormigón E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones Página 8 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 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 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 1.275 1.275 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 1.300 -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 3 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 1.000 Página 9 Comb. 4 PP CM Qa 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 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 1 PLANTA ESTRUCTURAS REMATE Altura Cota 1 PLANTA ESTRUCTURAS REMATE 2.40 2.40 0 PLANTA ESTRUCTURAS RADIER 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 Datos de los pilares Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior C1 ( 15.01, 0.12) 0-1 Ang. Punto fijo Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. C2 ( 15.01, 3.42) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. C3 ( 17.39, 3.42) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. C4 ( 18.51, 3.42) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. C5 ( 20.89, 3.42) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. C6 ( 20.89, 0.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. C7 ( 17.95, 0.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior C8 ( 15.01, 6.02) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. C9 ( 17.39, 6.02) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. C10 ( 18.51, 6.50) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. C11 ( 20.89, 6.50) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. Página 10 Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF C12 ( 15.01, 11.00) 0-1 Vinculación exterior Ang. Sin vinculación exterior 0.0 Punto fijo Esq. inf. der. C13 ( 17.65, 11.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior C14 ( 20.89, 11.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. C15 ( 15.01, 8.21) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. C16 ( 20.89, 9.16) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. P1 ( 0.12, 16.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. P2 ( 3.12, 16.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. P3 ( 6.56, 16.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior P4 ( 10.00, 16.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. P5 ( 0.12, 13.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. P6 ( 3.00, 13.00) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. P7 ( 10.00, 12.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P8 ( 6.70, 12.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P9 ( 4.22, 12.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P10 ( 0.12, 9.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P11 ( 3.00, 9.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P12 ( 4.22, 8.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P13 ( 6.70, 8.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P14 ( 1.12, 9.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P15 ( 1.12, 6.62) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P16 ( 3.00, 6.62) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P17 ( 1.12, 4.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P18 ( 3.00, 4.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P19 ( 4.22, 4.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P20 ( 6.70, 4.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. P21 ( 3.12, 0.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. P22 ( 6.70, 0.12) 0-1 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Pilar Planta Para todos los pilares 1 Dimensiones Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil (cm) Cabeza Pie X Y 2x2"X4" 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 11 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 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 Página 12