CALCULISTA ESTRUCTURAS MANTAGUA

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1 EXPEDIENTE PERMISO (deslizar imágenes a la izquierda) J U A N L U I S M E N A R E S ARQUITECTO CALCULISTA U.T.F.S.M. JUAN.MENARES@UG.UCHILE.CL WHATSAPP

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5 MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL VIVIENDA UNIFAMILIAR PROPIEDAD ROL Parcela 77, Sitio 38, El Convento. SANTO DOMINGO REGIÓN DE VALPARAÍSO

6 ÍNDICE 1.- INTRODUCCIÓN DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA NORMAS CONSIDERADAS ACCIONES CONSIDERADAS Gravitatorias Viento Sismo Datos generales de sismo Hipótesis de carga ESTADOS LÍMITE SITUACIONES DE PROYECTO y coeficientes de combinación ( ) Combinaciones DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, TABIQUES Y MUROS Columnas DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA MATERIALES UTILIZADOS Hormigones Aceros por elemento y posición Aceros en barras Aceros en perfiles Maderas CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13

7 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado el cálculo y diseño de estructuras correspondientes a vivienda unifamiliar del tipo domo geodésico. Se desarrolla en materiales livianos de entramado en interior y exteriores. Su emplazamiento es en sector rural de tipo llano. La composición de suelos no registra la presencia de estratos deslizables ni rellenos. Se realiza rebaje y escarpe para garantizar un plano de cimentación adecuado. Para el apoyo del domo y sus divisiones interiores, se aplica soluciones materiales sólidas coplanarias a la rasante de suelos. 2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA El proyecto es en base a una estructura primaria de entramados de madera de pino MSD. Las juntas se resuelven con clavos, accesorios apernados y separadores de acero de alta resistencia. La cubierta geodésica y los pilares de tabiquería interior descansan sobre fundaciones corridas de hormigón armado -de tipo vigas de fundación-. La obra consiste, en una primera etapa de desarrollo, de cimentación corrida de hormigón armado. Entre los ejes estructurales de la planta de cimentación se aplica relleno compactado de áridos bajo tamiz de una pulgada, los que son comprimidos mediante pisón manualmente-. Sobre la planta de cimentación, un primer plano de estructuras se desarrolla en base a cadenas de fundación y losas de recorrido todas en hormigón armado. Las caras traccionadas de las losas radieres- cuentan con mallas prefabricadas electro soldadas de acero -en espesor mínimo de ocho milímetros-. Sobre las cadenas o vigas de cimentación del radier, se sitúan los nodos de arranque del domo geodésico y los pies derechos y portantes de los paneles de partición interior de ambientes. Los recubrimientos perimetrales y tabiquerías se desarrollan en paneles de terciado estructural, que para efectos de cálculo son considerados como colaborantes con el arriostramiento y sustentación de cargas gravitatorias, distribuyéndolas sobre el entramado de estructura primaria pies derechos, portantes, riostras y transversales interiores. Todos los elementos se encuentran aislados al embate del fuego, hongos y horadadores; estando impregnados para tales efectos. En todas las etapas de desarrollo se considera la aplicación de protocolos de seguridad, montaje y estándar material atingentes a cada partida. Todos los ejes estructurales de madera se consideran sin vinculación exterior, descansando sobre vigas de fundación sobre zapata corrida. Dichas zapatas cuentan con aditivos hidrófugos en el hormigón. 3.- NORMAS CONSIDERADAS NCh 349 Of 1999 Construccion Disposiciones de seguridad en excavacion NCh427 Estructuras de acero - diseño y cálculo - losas mixtas - 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 Decreto N 61, 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 NCh3171 Of2010 Diseño estructural Disposiciones generales y combinaciones de carga. INN, Chile. ACI Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. AISC 2005 Specification for structural steel buildings. American Institute of Steel Construction. ACI (Chile) Hormigón armado. Página 3

8 4.- ACCIONES CONSIDERADAS Gravitatorias Planta S.C.U (t/m²) Cargas permanentes (t/m²) Cubierta Piso Piso Fundación Viento NCh Diseño estructural. Cargas de viento Categoría del terreno: Categoría D Velocidad básica del viento: m/s Categoría de uso: Categoría IV Tipo de terreno: Llano Anchos de banda Ancho de banda Y Ancho de banda X Plantas (m) (m) En todas las plantas No se realiza análisis de los efectos de 2º orden Coeficientes de Cargas +X: Y: X:1.00 -Y:1.00 Cargas de viento Planta Viento X Viento Y (t) (t) Cubierta Piso Piso Sismo Norma utilizada: NCh-433.Of96 Norma Chilena Oficial Diseño Sísmico de Edificios Método de cálculo: Análisis modal espectral (NCh-433.Of96, 6.3) Página 4

9 Datos generales de sismo Caracterización del emplazamiento Zona sísmica (NCh-433.Of96, 4.1): Zona 3 Tipo de suelo (NCh-433.Of96, 4.2): Tipo III Sistema estructural R 0 : Factor de modificación de respuesta (NCh-433.Of96, 5.7) R 0 : Categoría del edificio (NCh-433.Of f96, 4.3): Categoría B: I = 1.2 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 : 0.50 : 0.50 No se realizaa análisis de los efectos de 2º orden Criterio de armado a aplicar por ductilidad: Ninguno Direcciones de análisiss Acción sísmica según X Acción sísmica según Y Proyección en planta de la obra Hipótesis de carga Automáticas Peso propio Cargas permanentes 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.- Página 5

10 5.- ESTADOS LÍMITE E.L.U. de rotura. Hormigón NCh430.Of2008, Dº60:2011 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 - Situaciones sísmicas - Donde: G P Q Gj kj P k Qi ki j 1 i 1 G P A Q Gj kj P k AE E Qi ki j 1 i 1 G k Acción permanente P k Acción de pretensado Q k Acción variable A E 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 y coeficientes de combinación ( ) Para cada situación de proyecto y estado límite los coeficientes a utilizar serán: E.L.U. de rotura. Hormigón: NCh430.Of2008, Dº60:2011 E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: NCh430.Of2008, Dº60:2011 (9-1) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-2 Lr) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Página 6

11 (9-2 S) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-3 Lr, L) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-3 S, L) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-3 Lr, W) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-3 S, W) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-4 Lr) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Página 7

12 (9-4 S) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-5) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sismo (E) (9-6) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) (9-7) Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sismo (E) Acero conformado: NCh427, Tensiones sobre el terreno Acciones variables sin sismo Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sísmica Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sismo (E) Página 8

13 Desplazamientos Acciones variables sin sismo Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sísmica Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sismo (E) Combinaciones Nombres de las hipótesis PP Peso propio CM Cargas permanentes 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 Página 9

14 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 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 Página 10

15 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 DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota 3 Cubierta 3 Cubierta Piso 2 2 Piso Piso 1 1 Piso Fundación DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, TABIQUES Y MUROS Columnas y nodos de arranque GI: grupo inicial GF: grupo final Ang: ángulo de la columna en grados sexagesimales Datos de las columnas y nodos de arranque Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo C1 ( 5.70, 10.03) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C2 ( 4.25, 9.80) 1-3 Sin vinculación exterior 18.0 Centro C3 ( 2.95, 9.14) 1-3 Sin vinculación exterior 36.0 Centro C4 ( 1.90, 8.09) 1-3 Sin vinculación exterior 54.0 Centro C5 ( 1.23, 6.79) 1-3 Sin vinculación exterior 72.0 Centro C6 ( 1.00, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior 90.0 Centro C7 ( 1.23, 3.88) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C8 ( 1.90, 2.57) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C9 ( 2.94, 1.53) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C10 ( 4.25, 0.86) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C11 ( 5.70, 0.63) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C12 ( 7.16, 0.86) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C13 ( 8.47, 1.53) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C14 ( 9.51, 2.57) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C15 ( 10.17, 3.88) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C16 ( 10.40, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C17 ( 10.17, 6.78) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C18 ( 9.50, 8.09) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C19 ( 8.46, 9.14) 1-3 Sin vinculación exterior Mitad superior C20 ( 7.16, 9.80) 1-3 Sin vinculación exterior Centro C21 ( 4.45, 7.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C22 ( 4.72, 7.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C23 ( 5.85, 7.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C24 ( 3.11, 3.80) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro Página 11

16 Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo C25 ( 4.72, 3.80) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C26 ( 4.72, 5.57) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C27 ( 4.45, 8.62) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad inferior C28 ( 5.85, 8.70) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Mitad superior C29 ( 6.17, 4.99) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C30 ( 6.17, 5.57) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C31 ( 4.72, 4.99) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C32 ( 6.17, 3.80) 1-2 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C33 ( 3.91, 6.20) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C34 ( 3.91, 4.50) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C35 ( 6.17, 6.20) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C36 ( 6.17, 4.50) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C37 ( 6.17, 8.09) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C38 ( 2.52, 6.20) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C39 ( 2.52, 4.50) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C40 ( 6.17, 2.57) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C41 ( 6.17, 1.53) 2-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C42 ( 9.51, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro C43 ( 9.92, 5.33) 1-3 Sin vinculación exterior 0.0 Centro 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Columna/ Nodo C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C27, C28, C42, C43 C24, C25, C26, C29, C30, C31 Planta Dimensiones (cm) Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Coeficiente de rigidez axil Cabeza Pie X Y 3 2x2"x3" x2"x3" x2"x3" C32 2 2x2"x3" C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41 3 2x2"x3" MATERIALES UTILIZADOS Hormigones Elemento Hormigón f ck (kp/cm²) c Tamaño máximo del árido (mm) E c (kp/cm²) Todos H Página 12

17 Aceros por elemento y posición Aceros en barras Elemento Acero f yk (kp/cm²) Todos A-63-42H s Aceros en perfiles Tipo de acero para perfiles Acero Límite elástico (kp/cm²) Módulo de elasticidad (kp/cm²) Acero conformado ASTM A Acero laminado ASTM A Maderas Elemento Madera f yk (kp/cm²) s Todos MSD CONCLUSIÓN Y ALCANCES Para el análisis y diseño se utilizó el método estático que define la norma NCh 433 vigente, obteniendo los resultados reflejados en planos estructurales y memoria. Se ha realizado el estudio dinámico y los análisis de resistencia mecánicos, 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 -que correspondan a cada etapa-. La inspección de obras idónea será subcontratada por el propietario a terceros. El mandante se hará responsable de verificar la calificación técnica de soldadores y carpinteros y el grado académico de los profesionales designados para la construcción. El proyecto de estructuras y memoria son considerados de tipo regularización. JUAN-LUIS MENARES RODRÍGUEZ ARQUITECTO ICA Página 13

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