CÁLCULO ESTRUCTURAL (Jardín del Mar)

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MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL

VIVIENDA UNIFAMILIAR PROPIEDAD ROL 9448-4 Calle Isla La Palma 421 LT 4 Sector Las Brisas de Curauma IV

COMUNA DE VALPARAÍSO

REGIÓN DE VALPARAÍSO

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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

4.4.- Hipótesis de carga 5

5.- ESTADOS LÍMITE 6

6.- SITUACIONES DE PROYECTO 6

6.1.- Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ) 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 12

11.2.- Aceros por elemento y posición 12

11.2.1.- Aceros en barras 12

11.2.2.- Aceros en perfiles 12

12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES

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1.- INTRODUCCIÓN

Se ha solicitado realizar el cálculo estructural de vivienda unifamiliar en la zona oriente de la comuna de Valparaíso. En específico dentro del sector Las Brisas de Curauma, etapa IV.

Los suelos están consolidados, no registrándose rellenos, zonas de deslizamiento o la presencia de un firme adecuado para sello que supere los 60 cm de profundidad.

La obra se desarrolla en volumen aislado de dos pisos. Descansa sobre zapatas y vigas de fundación en hormigón armado, sobre el que se alzan albañilerías confinadas en primer nivel y estructuras de tabiquería de madera en segundo piso y ampliación.

2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA

La unidad se desarrolla en base a pórticos de hormigón armado, todos con vinculación exterior, empotrados sobre zapatas de hormigón armado –fundación aislada- y vigas de fundación sobre mejoramiento. Los intersticios son en base a albañilerías confinadas de ladrillo tipo princesa o similar.

Pies derechos y envigados en tabiquerías –del segundo piso e interiores- son en base a carpintería de madera, al igual que los entramados que soportan el pabellón de ampliación propuesta. Los anclajes y rigidizadores son especificados en detalles de proyecto o catalogo del fabricante.

La cubierta en base a paneles de madera que recibe tejuela asfáltica y los revestimientos exteriores de segundo piso y ampliación son en base a fibrocemento F-120; todos descansan sobre soleras y reticulados de madera. Para efectos de cálculo se consideran como carga.

Arriostramientos de madera y herrajes complementan las estructuras de soporte al corte sísmico en tabiquerías. La techumbre cuenta con arriostramiento en ambos sentidos y perpendiculares a los espacios entre cerchas “crucetas”.

Para el cálculo, los cerramientos perimetrales se consideran como estructuras secundarias -colaborantes con el arriostramiento-. 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 vigente y catálogos de fabricante autorizados-.

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

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4.- ACCIONES CONSIDERADAS

4.1.- Gravitatorias

Planta S.C.U

(t/m²) Cargas muertas

(t/m²)

azotea 0.10 0.10

piso 2 0.20 0.20

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 D 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)

En todas las plantas 15.00 7.75

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)

azotea 5.224 2.331

piso 2 10.317 4.593

piso 1 5.911 2.632

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)

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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) R : 0Y 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 : 0.50

Factor multiplicador del espectro : 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.-

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5.- ESTADOS LÍMITE

E.L.U. de rotura. Hormigón

E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones ACI 318-99 (Chile) 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

- Situaciones sísmicas

- Donde:

G Acción permanente k

Pk Acción de pretensado Q Acción variable k

A Acción sísmica E

γG Coeficiente parcial de seguridad de las acciones permanentes γP Coeficiente parcial de seguridad de la acción de pretensado γQ,1Coeficiente parcial de seguridad de la acción variable principal

γQ,i Coeficiente parcial de seguridad de las acciones variables de acompañamiento γAE Coeficiente parcial de seguridad de la acción sísmica

6.1.- Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ)

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 (γ) Favorable Desfavorable

Carga permanente (G) 0.900 1.400

Sobrecarga (Q) 0.000 1.700

Viento (Q)

Situación 2

Viento (Q) 1.275 1.275

≥ ≥

γ + γ + γ

∑

^Gj ^kj ^{P k}

∑

^Qi ^ki

j 1 i 1

G P Q

≥ ≥

γ + γ + γ + γ

∑

Gj kj P k AE E

∑

Qi ki

j 1 i 1

G P A Q

(8)

Situación 3

Sobrecarga (Q)

Viento (Q) 1.300 1.300

Situación 4

Viento (Q)

Sismo (E) -1.400 1.400

Acero conformado: NCh427 Tensiones sobre el terreno

Acciones variables sin sismo

Viento (Q) 0.000 1.000

Sísmica

Viento (Q)

Sismo (E) -1.000 1.000

Desplazamientos

Acciones variables sin sismo

Viento (Q) 0.000 1.000

Sísmica

Viento (Q)

Sismo (E) -1.000 1.000

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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 0.90 0 0.90

0

2 1.40 0 1.40

0

3 0.90 0 0.90

0 1.70

0

4 1.40 0 1.40

0 1.70

0

5 1.05 0 1.05

0 1.275

6 1.05 0 1.05

0 1.27

5 1.275

7 1.05 0 1.05

0 1.275

8 1.05 0 1.05

0 1.27

5 1.275

9 1.05 0 1.05

0 1.275

10 1.050 1.05 0 1.27

5 1.275

11 1.050 1.05

0 1.275

12 1.050 1.05 0 1.27

5 1.275

13 1.050 1.05

0 1.275

14 1.050 1.05 0 1.27

5 1.275

15 1.050 1.05

0 1.275

16 1.050 1.05 0 1.27

5 1.275

17 1.050 1.05

0 1.275

18 1.050 1.05 0 1.27

5 1.275

19 1.050 1.05

0 1.275

20 1.050 1.05 0 1.27

5 1.275

21 0.900 0.90

0 1.300

(10)

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

22 0.900 0.90

0 1.300

23 0.900 0.90

0 1.300

24 0.900 0.90

0 1.300

25 0.900 0.90

0 1.300

26 0.900 0.90

0 1.300

27 0.900 0.90

0 1.300

28 0.900 0.90

0 1.300

29 0.900 0.90

0 -

1.400 30 1.400 1.40

0 -

1.400 31 0.900 0.90

0 1.40

0 -

1.400 32 1.400 1.40

0 1.40

0 -

1.400 33 0.900 0.90

0 1.400

34 1.400 1.40

0 1.400

35 0.900 0.90 0 1.40

0 1.400

36 1.400 1.40 0 1.40

0 1.400

37 0.900 0.90

0 -

1.400 38 1.400 1.40

0 -

1.400 39 0.900 0.90

0 1.40

0 -

1.400 40 1.400 1.40

0 1.40

0 -

1.400 41 0.900 0.90

0 1.400

42 1.400 1.40

0 1.400

43 0.900 0.90 0 1.40

0 1.400

44 1.400 1.40 0 1.40

0 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 1.00 0 1.00

0

2 1.00 0 1.00

0 1.00

0

3 1.00 0 1.00

0 1.000

4 1.00 0 1.00

0 1.00

0 1.000

5 1.00 0 1.00

0 1.000

6 1.00 0 1.00

0 1.00

0 1.000

7 1.00 0 1.00

0 1.000

(11)

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

8 1.00 0 1.00

0 1.00

0 1.000

9 1.00 0 1.00

0 1.000

10 1.000 1.00 0 1.00

0 1.000

11 1.000 1.00

0 1.000

12 1.000 1.00 0 1.00

0 1.000

13 1.000 1.00

0 1.000

14 1.000 1.00 0 1.00

0 1.000

15 1.000 1.00

0 1.000

16 1.000 1.00 0 1.00

0 1.000

17 1.000 1.00

0 1.000

18 1.000 1.00 0 1.00

0 1.000

19 1.000 1.00

0 -

1.000 20 1.000 1.00

0 1.00

0 -

1.000 21 1.000 1.00

0 1.000

22 1.000 1.00 0 1.00

0 1.000

23 1.000 1.00

0 -

1.000 24 1.000 1.00

0 1.00

0 -

1.000 25 1.000 1.00

0 1.000

26 1.000 1.00 0 1.00

0 1.000

7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS

Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota

3 azotea 3 azotea 2.40 5.15

2 piso 2 2 piso 2 2.40 2.75

1 piso 1 1 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

Datos de los pilares

Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Canto de apoyo C1 ( 2.20, 3.25) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30 C1a ( 2.27, 3.17) 2-3 Arranca sobre el pilar C1 0.0 Centro

C2 ( 5.80, 3.25) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30 C2a ( 5.72, 3.17) 2-3 Arranca sobre el pilar C2 0.0 Centro

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Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Canto de apoyo C3 ( 5.80, 0.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30 C3a ( 5.72, -0.02) 2-3 Arranca sobre el pilar C3 0.0 Centro

C4 ( 7.75, 0.05) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30 C4a ( 7.67, -0.03) 2-3 Arranca sobre el pilar C4 0.0 Centro

C5 ( 7.60, -1.80) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30 C5a ( 7.67, -1.88) 2-3 Arranca sobre el pilar C5 0.0 Centro

C6 ( 7.75, -4.50) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.30 C6a ( 7.67, -4.42) 2-3 Arranca sobre el pilar C6 0.0 Centro

C11 ( 0.00, -7.70) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C11a ( 0.07, -7.62) 2-3 Arranca sobre el pilar C11 0.0 Centro

C13 ( 0.00, -1.30) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30 C13a ( 0.07, -1.38) 2-3 Arranca sobre el pilar C13 0.0 Centro

C14 ( 2.23, -1.45) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C14a ( 2.30, -1.37) 2-3 Arranca sobre el pilar C14 0.0 Centro

C15 ( 2.20, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30 C15a ( 2.27, -0.08) 2-3 Arranca sobre el pilar C15 0.0 Centro

C16 ( 3.50, -4.50) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C17 ( 3.65, -1.80) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30 C17a ( 3.57, -1.88) 2-3 Arranca sobre el pilar C17 0.0 Centro

C18 ( 3.50, 0.07) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30 C18a ( 3.57, -0.01) 2-3 Arranca sobre el pilar C18 0.0 Centro

C19 ( -1.70, -7.58) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30 C20 ( -1.70,-10.65) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C21 ( -0.38,-10.65) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C22 ( 2.08,-10.65) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C23 ( 3.45,-10.65) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.30 C24 ( 4.82,-10.65) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.30 C25 ( 7.28,-10.65) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.30 C26 ( 8.60,-10.65) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.30 C27 ( 8.60, -6.64) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30 C28 ( 6.33, -7.98) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C29 ( 0.57, -8.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.30 C30 ( -1.70, -8.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30 C31 ( 8.60, -7.98) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der. 0.30

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9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA

Pilar Plant

a

Dimensione (cm) s

Coeficiente de

empotramiento Coeficiente de

pandeo Coeficiente de rigidez axil

Cabeza Pie X Y

C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18

2 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00

1 15x15 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00

C1a, C2a, C15a, C18a,

C3a, C4a, C13a, C14a,

C17a, C5a, C12a, C7a,

C6a, C11a, C10a, C9a,

C8a

3 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00

C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C27, C28, C29, C30, C31

2 2x2"x4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00

1 2x2"x4" 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 Hormigón fck

(kp/cm²) γ_c Tamaño máximo del árido

(mm) Ec

(kp/cm²)

Todos H25 200 1.00 15 212132

11.2.- Aceros por elemento y posición

11.2.1.- Aceros en barras

Elemento Acero fyk

(kp/cm²) γ_s

Todos A-44-28H 2800 1.00

11.2.2.- Aceros en perfiles

Tipo de acero para perfiles Acero Límite elástico (kp/cm²) Módulo de elasticidad (kp/cm²) Acero conformado ASTM A36 2530 2100000

Acero laminado ASTM A36 2530 2100000

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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.

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 U.T.F.S.M.

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