5. MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
VIVIENDA UNIFAMILIAR
PROPIEDAD ROL: 70-190
LA PUNTILLA LOTE N°8, FUTRONO
COMUNA DE FUTRONO
PROVINCIA DE RANCO
REGIÓN DE LOS RÍOS
PROFESIONAL ACTUANTE
Juan Luis Menares Rodríguez
Arquitecto UTFSM
Juan.menares@ug.uchile.cl
6. 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
4.3.1.- Datos generales de sismo 5
4.4.- Hipótesis de carga 5
4.5.- Empujes en muros 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 9
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE PILARES, PANTALLAS Y MUROS 10
8.1.- Pilares 10
8.2.- Muros 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 y maderas por elemento y posición 12
11.2.1.- Aceros en barras 12
11.2.2.- Aceros en perfiles 12
11.3.- Muros de fábrica 13
12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13
7. Página 3
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de vivienda unifamiliar, en lote ubicado en la comuna
de Futrono. La edificación se clasifica en categoría II -destino habitación de uso privado-. El suelo
es de clase B, en 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 obra proyectada se ejecuta principalmente en estructura primaria de marcos rígidos de madera,
sobre zapatas corridas de hormigón armado, y envolventes livianas de placa terciada de tipo panel
seco –sobre los entramados de pino MDF-. En cubierta se estructura enteramente mediante
diafragmas y reticulados del mismo material. Adicionalmente se consolida mediante muro costilla de
mampostería armada, al que acometen los envigados de madera y de fundación.
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
El proyecto es de volumen único, en dos pisos de altura, sin niveles intermedios, sobre terreno
parcialmente llano y exposición a los vientos tipo C. Está estructurada principalmente en base a
muro de mampostería armada en piedra y paneles de madera en los muros y diafragmas de
cubierta. Envigados a la vista en techos y pavimentos del segundo piso son igualmente en madera
de pino MDF y terciados. Materiales según estándar vigente en NCH aplicable.
Se cimenta sobre zapatas corridas de hormigón armado, muros y pilares de madera -con
vinculación exterior- acometen a estos apoyos. Las zapatas de hormigón armado bajo columnas, se
vinculan mediante vigas centradoras sobre mejoramiento granular. Todo el cuerpo de fundación
reposa en suelos clase B, de la zona sísmica 3, según tablas de la Nch 433.
En su interior cuenta con pavimento de madera de tipo cubierta terciada sobre envigado en pisos
ventilados y segundo nivel. La planta baja considera planos de hormigón sobre la rasante de suelos
–debidamente escarpados y compactados-. Ante la eventualidad de arcillas expansivas, los sellos de
fundación contarán con enmallado inferior a especificar en planos.
Para el cálculo de desempeño dinámico las estructuras de cubierta –entramados 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 remate de muros, marcos y envigados
especificados para sustentar el cuerpo estructural de cubierta 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 no se descompone en volúmenes separados ni 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
8. Página 4
4.- ACCIONES CONSIDERADAS
4.1.- Gravitatorias
Planta
S.C.U
(t/m²)
Cargas muertas
(t/m²)
cubierta 0.10 0.10
remate muros 0.20 0.20
piso 2 0.20 0.20
subterráneo 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
Ancho de banda Y
(m)
Ancho de banda X
(m)
En todas las plantas 5.20 15.20
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)
cubierta 0.387 1.372
remate muros 1.538 5.479
piso 2 2.424 8.647
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)
9. 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)
R0Y: Factor de modificación de respuesta (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3):
Parámetros de cálculo
Número de modos de vibración que intervienen en el análisis: Según norma
Fracción de sobrecarga de uso
Fracción de sobrecarga de nieve
Factor multiplicador del espectro
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
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.-
4.5.- Empujes en muros
Sin empujes.
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
: Factor de modificación de respuesta (X) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
: Factor de modificación de respuesta (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría II
Número de modos de vibración que intervienen en el análisis: Según norma
No se realiza análisis de los efectos de 2º orden
Criterio de armado a aplicar por ductilidad: Según NCh430.Of2008, Capítulo 21
Acción sísmica según Y
Proyección en planta de la obra
Página 5
R0X : 11.00
R0Y : 11.00
: 0.50
: 0.50
: 1.00
10. Página 6
5.- ESTADOS LÍMITE
E.L.U. de rotura. Hormigón
E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones
ACI 318-99 (Chile)
Acero conformado
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
- Situaciones sísmicas
- 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
Gj kj P k Qi ki
j 1 i 1
G P Q
E
Gj kj P k A E Qi ki
j 1 i 1
G P A Q
14. Página 10
7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS
Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota
3 cubierta 3 cubierta 0.75 5.60
2 remate muros 2 remate muros 2.30 4.85
1 piso 2 1 piso 2 2.55 2.55
0 subterráneo 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 ( 2.44, 5.01) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30
C2 ( 5.99, 5.01) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30
C3 ( 8.81, 5.01) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30
C4 ( 8.81, 1.45) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30
C5 ( 2.44, 7.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30
C6 ( 5.99, 7.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq. 0.30
C7 ( 0.25, 7.70) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30
C8 ( 2.59, 7.70) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30
C9 ( 6.14, 7.70) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30
C10 ( 9.22, 0.48) 0-3 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30
C11 ( 9.22, 2.80) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.30
C12 ( 9.32, 6.16) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30
C13 ( 0.25, 5.16) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der. 0.30
C14 ( -2.74, 5.16) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq. 0.30
C15 ( -6.12, 5.16) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
C16 ( 1.31, 6.64) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
C17 ( 2.51, 6.64) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der.
C18 ( 4.52, 6.16) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
C19 ( 7.46, 6.16) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der.
C20 ( 2.51, 6.19) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der.
C21 ( 6.01, 6.08) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der.
C22 ( 0.20, 6.64) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der.
C23 ( -2.75, 6.64) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq.
C24 ( -2.78, 6.04) 1-2 Sin vinculación exterior 90.0 Esq. sup. izq.
C25 ( -4.20, 5.01) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq.
C26 ( -5.00, 5.01) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der.
C27 ( -6.07, 0.25) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C28 ( -6.02, 3.83) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad derecha
C29 ( -2.67, 0.25) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C30 ( 0.17, 0.25) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C31 ( 2.51, 0.25) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C32 ( 6.07, 0.25) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
15. Página 11
8.2.- Muros
- Las coordenadas de los vértices inicial y final son absolutas.
- Las dimensiones están expresadas en metros.
Datos geométricos de muro
Referencia Tipo muro GI- GF Vértices
Inicial Final
Planta Dimensiones
Izquierda+Derecha=Total
M1 Muro de fábrica 0-2 ( 6.07, 0.25) ( 6.07, 1.69) 2
1
0.25+0.25=0.5
0.25+0.25=0.5
M2 Muro de fábrica 0-2 ( 2.51, 0.25) ( 2.51, 4.17) 2
1
0.25+0.25=0.5
0.25+0.25=0.5
M3 Muro de fábrica 0-2 ( -7.88, 0.25) ( 2.51, 0.25) 2
1
0.25+0.25=0.5
0.25+0.25=0.5
M4 Muro de fábrica 0-2 ( 2.51, 0.25) ( 6.07, 0.25) 2
1
0.25+0.25=0.5
0.25+0.25=0.5
M5 Muro de fábrica 0-2 ( -2.65, 0.25) ( -2.65, 4.16) 2
1
0.25+0.25=0.5
0.25+0.25=0.5
M6 Muro de fábrica 0-2 ( -6.16, 0.25) ( -6.16, 2.50) 2
1
0.25+0.25=0.5
0.25+0.25=0.5
Empujes y zapata de muro
Referencia Empujes Zapata del muro
M1 Empuje izquierdo:
Sin empujes
Empuje derecho:
Sin empujes
Zapata corrida: 1.500 x 0.900
Vuelos: izq.:0.50 der.:0.50 canto:0.90
M2 Empuje izquierdo:
Sin empujes
Empuje derecho:
Sin empujes
Zapata corrida: 1.500 x 0.900
Vuelos: izq.:0.50 der.:0.50 canto:0.90
M3 Empuje izquierdo:
Sin empujes
Empuje derecho:
Sin empujes
Zapata corrida: 1.500 x 0.900
Vuelos: izq.:0.50 der.:0.50 canto:0.90
M4 Empuje izquierdo:
Sin empujes
Empuje derecho:
Sin empujes
Zapata corrida: 1.500 x 0.900
Vuelos: izq.:0.50 der.:0.50 canto:0.90
M5 Empuje izquierdo:
Sin empujes
Empuje derecho:
Sin empujes
Zapata corrida: 1.500 x 0.900
Vuelos: izq.:0.50 der.:0.50 canto:0.90
M6 Empuje izquierdo:
Sin empujes
Empuje derecho:
Sin empujes
Zapata corrida: 1.500 x 0.900
Vuelos: izq.:0.50 der.:0.50 canto:0.90
16. Página 12
9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES
DE PANDEO PARA CADA PLANTA
Pilar Planta
Dimensiones
(cm)
Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo
Coeficiente de rigidez axil
Cabeza Pie X Y
C1, C2, C3, C4, C13,
C14
2 6"x6" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
1 6"x6" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C5, C6, C7, C8, C9 1 6"x6" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C11, C12 1 4"X4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C15, C22, C23, C28 2 4"X4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C16, C17 2 2"X7" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C18, C19 2 2"X8" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C20, C21, C24, C25,
C26
2 2"X6" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C10
3 4"X4" 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
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
C27, C29, C30, C31,
C32
3 6"x6" 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)
c
Tamaño máximo del árido
(mm)
Todos H25 200 1.00 15
11.2.- Aceros y maderas por elemento y posición
11.2.1.- Aceros en barras
Elemento Acero
fyk
(kp/cm²)
s
Todos A-63-42H 4200 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
17. Página 13
Maderas por elemento
Elemento Madera
fyk
(kp/cm²)
s
Todos Estructural MDF 2373 1.00
11.3.- Muros de fábrica
Módulo de cortadura (G): 4000 kp/cm²
Módulo de elasticidad (E): 10000 kp/cm²
Peso específico: 1.50 t/m³
Tensión de cálculo en compresión: 20.0 kp/cm²
Tensión de cálculo en tracción: 2.0 kp/cm²
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.
