Libro DIBUJO I digital (1).pdf, para estudiantes de nivel basico
Calculista estructuras Villa Alemana
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10. MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL
VIVIENDA UNIFAMILIAR
PROPIEDAD ROL: 2300-128
Camino Lo Mardones S/N, Lote 128, La Palma, Quillota.
COMUNA DE QUILLOTA
PROVINCIA DE QUILLOTA
REGIÓN DE VALPARAÍSO
PROFESIONAL ACTUANTE:
Juan Luis Menares Rodríguez
Arquitecto UTFSM, ICA 10.867, Rol 4414 Reg. Consultores MINVU
CONTACTO: +56 9 4105 5309, juan.menares@ug.uchile.cl
11. 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 5
4.4.- Hipótesis de carga 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.- MATERIALES UTILIZADOS 12
10.1.- Hormigones 12
10.2.- Aceros por elemento y posición 12
10.2.1.- Aceros en barras 12
10.2.2.- Aceros en perfiles 12
11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13
12. Página 3
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de una vivienda unifamiliar, en lote ubicado en la zona oriente de
la comuna de Quillota. La edificación se clasifica en categoría II –con destino habitación de uso privado-. El
suelo es de clase B, con grados aceptables de compacidad, presencia de árido granular y velocidad de
propagación con ondas de corte in-situ (Vs) no mayor a 500 m/s.
Las obras proyectadas se elaboran en estructura primaria de marcos rígidos de acero galvanizado, sobre
zapatas aisladas de hormigón armado, y envolventes de acero galvanizado de tipo steel frame entre pilares
compuestos.
En cubierta se estructura enteramente en carpintería metálica de igual materialidad y revestimientos
estructurales de madera aglomerada. Los ejes de muros reposan en vigas de fundación sobre mejoramiento y
las columnas principales en zapatas de hormigón armado igualmente sobre mejoramiento del tipo base
granular CBR 100.
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
La obra es de volumen único, en un piso de altura, sin niveles intermedios, sobre terreno levemente
escarpado, con exposición a los vientos tipo C. Está estructurada en base a tabiquería de acero galvanizado y
forrada en madera aglomerada en todos los muros del primer nivel. Los entramados de acero laminado “steel
frame” desarrollan los ejes de muro y techumbre.
Las envolventes de muro son en placas estructurales de madera terciada. Todos los materiales según estándar
vigente en NCHs aplicables. La obra descansa sobre zapatas aisladas de hormigón armado bajo pilares
primarios y vigas de fundación -con vinculación exterior- bajo los muros.
Los pilares primarios en base a columnas compuestas de dos o más perfiles de acero galvanizado “steel frame”
reposan en suelos clase B, de la zona sísmica 3, según tablas de la Nch 433. Los pilares secundarios o
portantes son cada 40 cm en todos los ejes de muro y hasta alcanzar el envigado de techumbre o soleras
superiores. Las soleras y envigados de techo son igualmente en base a perfiles compuestos –encastrados-.
Para el cálculo de desempeño sísmico, las estructuras de soporte para la cubierta –reticulados de acero-, 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 rígidos primarios) 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 sub rasante de relleno -debidamente compactado- y mejorado por base granular CBR100 al igual que la
base de cimentación de zapatas. Dicha base granular tiene por objeto mejorar el suelo por debajo de la capa
orgánica de acilla negra, presente en los primeros estratos del subsuelo del sector.
Ante la eventualidad de arcillas expansivas, los pavimentos del radier contarán con doble enmallado –inferior y
superior-. Todas las cimentaciones se realizan sobre suelo natural, libre de rellenos y debidamente protegido
del escurrimiento de aguas en general. Todos los paneles de tabiquería se arriostran mediante pletinas en cada
cambio de dirección y en tramos intercalados cada 3.00m.
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.
13. Página 4
4.- ACCIONES CONSIDERADAS
4.1.- Gravitatorias
Planta
S.C.U
(t/m²)
Cargas muertas
(t/m²)
remate 0.10 0.10
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
Ancho de banda Y
(m)
Ancho de banda X
(m)
En todas las plantas 9.60 29.30
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)
cumbrera superior 0.998 3.678
cumbrera inferior 1.759 6.488
remate 2.931 10.814
piso 1 2.616 9.649
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)
14. 4.3.1.- Dato
Caracteriza
Zona sísmica
Clase de sue
Sistema est
R0X: Factor d
R0Y: Factor d
Categoría d
Parámetros
Número de m
Fracción de s
Fracción de s
Factor multip
Verificación
No se realiza
Criterio de a
Direcciones
Acción sísmi
Acción sísmi
Proyección e
os generale
ación del em
a (NCh433.Of
elo (Dº nº61
tructural
de modificaci
de modificaci
del edificio (
s de cálculo
modos de vib
sobrecarga d
sobrecarga d
plicador del e
n de la cond
a análisis de l
rmado a apli
s de análisis
ca según X
ca según Y
en planta de
es de sismo
mplazamient
f1996 Mod.20
de 2011, Art
ón de respue
ón de respue
(NCh433.Of
bración que in
e uso
e nieve
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car por ducti
s
la obra
to
009, 4.1): 3
ículo 6): B
esta (X) (NCh
esta (Y) (NCh
1996 Mod.2
ntervienen en
rtante basal
e 2º orden
lidad: Según
h433.Of1996
h433.Of1996
2009, 4.3): C
n el análisis:
l: Según norm
NCh430.Of2
Mod.2009, 5
Mod.2009, 5
Categoría II
Según norma
ma
2008, Capítulo
5.7)
5.7)
a
o 21
R
R
Página 5
R0X : 11.00
R0Y : 11.00
: 0.50
: 0.50
: 1.00
15. Página 6
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
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:
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
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
16. Página 7
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 ()
Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 0.900
Sobrecarga (Q)
Viento (Q) 1.300 1.300
Situación 4
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 0.900 1.400
Sobrecarga (Q) 0.000 1.400
Viento (Q)
Sismo (E) -1.400 1.400
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
17. Página 8
Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable Desfavorable
Carga permanente (G) 1.000 1.000
Sobrecarga (Q) 0.000 1.000
Viento (Q)
Sismo (E) -1.000 1.000
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
Viento (Q)
Sismo (E) -1.000 1.000
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
19. Página 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
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 Altura Cota
4 cumbrera superior 2 cumbrera superior 1.10 4.75
3 cumbrera inferior 2 cumbrera inferior 0.85 3.65
2 remate 2 remate 2.40 2.80
1 piso 1 1 piso 1 0.50 0.40
0 Cimentación -0.10
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
C1 ( 0.07, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C2 ( 2.07, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C3 ( 5.92, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C4 ( 9.07, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C5 ( 11.77, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C6 ( 14.92, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C7 ( 17.47, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C8 ( 19.62, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C9 ( 21.07, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
20. Página 11
Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo
C10 ( 24.30, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C11 ( 26.77, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C12 ( 29.22, 0.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C13 ( 0.07, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C14 ( 2.07, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C15 ( 5.92, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C16 ( 9.07, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C17 ( 11.77, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C18 ( 14.92, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C19 ( 17.47, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C20 ( 19.62, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C21 ( 21.07, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C22 ( 26.77, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C23 ( 29.22, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C24 ( 0.07, 5.09) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior
C25 ( 2.07, 5.09) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior
C26 ( 5.92, 4.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C27 ( 9.07, 4.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C28 ( 11.77, 4.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C29 ( 14.92, 4.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C30 ( 17.47, 4.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C31 ( 19.62, 4.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C32 ( 26.77, 4.47) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C33 ( 2.08, 7.72) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C34 ( 5.93, 7.72) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C35 ( 9.08, 7.72) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C36 ( 11.78, 7.72) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C37 ( 5.93, 8.63) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C38 ( 9.08, 8.63) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C39 ( 11.78, 8.63) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C40 ( 14.93, 8.63) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C41 ( 19.63, 8.63) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C42 ( 23.15, 8.63) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C43 ( 26.78, 8.63) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C44 ( 14.93, 6.87) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C45 ( 19.63, 6.87) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C46 ( 26.78, 6.87) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C47 ( 5.92, -0.82) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C48 ( 9.07, -0.82) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C49 ( 11.77, -0.82) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C50 ( 14.92, -0.82) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C51 ( 5.92, 1.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C52 ( 2.07, 1.07) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
C53 ( 23.15, 3.33) 1-4 Sin vinculación exterior 0.0 Centro
21. 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, C5,
C6, C7, C8, C9, C10,
C11, C12, C24, C25,
C26, C27, C28, C29,
C30, C31, C32, C33,
C34, C35, C36, C37,
C38, C39, C40, C41,
C42, C43, C44, C45,
C46, C47, C48, C49,
C50, C51, C52
2 2x100ca085([]) 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
C13, C14, C15, C16,
C17, C18, C19, C20,
C21, C22, C23, C53
4 2x100ca085([]) 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
3 2x100ca085([]) 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
2 2x100ca085([]) 1.00 1.00 1.00 1.00 2.00
10.- MATERIALES UTILIZADOS
10.1.- Hormigones
Elemento Hormigón
fck
(kp/cm²)
c
Tamaño máximo del árido
(mm)
Ec
(kp/cm²)
Todos H25 200 1.00 15 212132
10.2.- Aceros por elemento y posición
10.2.1.- Aceros en barras
Elemento Acero
fyk
(kp/cm²)
s
Todos A-63-42H 4200 1.00
10.2.2.- 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
22. Página 13
11.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
Para el análisis y diseño se utilizó el método estático contemplado en 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 estudio dinámico estableciendo 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. Aplican como complemento de esta memoria los catálogos
aplicables a la marca de acero galvanizado que recurra el propietario.
La inspección técnica de obras idónea, será subcontratada por el mandante 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-. La presente
memoria de cálculo se realiza en el contexto de regularización de obras previamente ejecutadas y
supervigiladas por profesionales que no la patrocinan en la presente documentación.
Se deja expresa constancia de la necesidad de mejorar los suelos por debajo de la capa orgánica, en base
granular de áridos CBR100 o similar, con un sobre ancho mínimo según láminas de proyecto, recomendando
mayoras en la medida de lo posible. Esto dado que se trabaja en suelos de tipo agrícola con presencia de
arcillas negras orgánicas, propensas a la saturación y eventual comportamiento expansivo.
JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ
ARQUITECTO U.T.F.S.M