Calculista Estructuras Licantén

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5 MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL EQUIPAMIENTO AGROTURÍSTICO (CABAÑA TIPO A ) PROPIEDAD ROL: RUTA E-287 CMNO PUBLICO 1425 GRANADILLO COMUNA DE LA LIGUA PROVINCIA DE PETORCA REGIÓN DE VALPARAÍSO PROFESIONAL ACTUANTE JUAN LUIS MENARES RODRÍGUEZ RUT: Juan.menares@ug.uchile.cl

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 Coeficientes parciales de seguridad (γ) y coeficientes de combinación (ψ) 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 LOSAS Y ELEMENTOS DE FUNDACIÓN MATERIALES UTILIZADOS Hormigones Acero y madera por elemento y posición Aceros en barras Acero y madera en perfiles CONCLUSIÓN Y ALCANCES 13

7 1.- INTRODUCCIÓN Se ha solicitado realizar el diseño estructural de cabaña (denominada tipo a ) al interior de complejo con destino equipamiento agro turístico, en lote ubicado en la comuna de La Ligua. La edificación se clasifica en categoría II -destino habitación-. 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 en estructura primaria de marcos rígidos de madera, sobre zapatas aisladas de hormigón armado, y envolventes livianas de madera, de tipo panel seco, entre pilares. En cubierta se estructura enteramente mediante diafragmas y reticulados de madera. 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 paneles de madera en todos los muros del primer nivel y diafragmas de madera en el entramado de techumbre y cubierta. Materiales según estándar vigente en NCHs aplicable, en estado de fábrica y tratados contra humedad y horadadores. Descansa sobre zapatas aisladas de hormigón armado y pilares de madera -con vinculación exterior- que acometen a estos apoyos bajo columnas. Los pilotes de hormigón armado reposan 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 en pisos ventilados, sobre la rasante de suelos debidamente escarpados-. 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 techumbre (marcos rígidos en remate de muros) especificadas para sustentar dichas cargas 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 por junta de dilatación al ser simétrica y de pequeña superficie. 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 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 Página 3

8 4.- ACCIONES CONSIDERADAS Gravitatorias Planta S.C.U (t/m²) Cargas permanentes (t/m²) remate muros piso Fundación Viento NCh Diseño estructural. Cargas de viento Categoría del terreno: Categoría C Velocidad básica del viento: m/s Categoría de uso: Categoría II Tipo de terreno: Escarpaduras Dirección transversal (X) Tipo de terreno: Ascendente Xp: 3.00 m Hu: 1.00 m Lu: 3.00 m Dirección longitudinal (Y) 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) remate muros piso Página 4

9 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) 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 R 0X : Factor de modificación de respuesta (X) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7) R 0X : R 0Y : Factor de modificación de respuesta (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7) R 0Y : 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 Página 5

10 4.4.- 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 ESTADOS LÍMITE E.L.U. de rotura. Hormigón ACI (Chile) E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones Acero laminado Acciones características 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 - Situaciones sísmicas - Donde: Gj kj P k Qi ki j 1 i 1 γ G +γ P + γ Q γ G +γ P +γ A + γ Q Gj kj P k AE E Qi ki j 1 i 1 G P Q A γ γ γ γ γ k k k E G P Q,1 Q,i AE Acción permanente Acción de pretensado Acción variable Acción sísmica Coeficiente parcial de seguridad de las acciones permanentes Coeficiente parcial de seguridad de la acción de pretensado Coeficiente parcial de seguridad de la acción variable principal Coeficiente parcial de seguridad de las acciones variables de acompañamiento Coeficiente parcial de seguridad de la acción sísmica Página 6

11 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 (Chile) E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: ACI (Chile) Situación 1 Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Situación 2 Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Situación 3 Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Situación 4 Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sismo (E) Acero laminado: NCh427 Tensiones sobre el terreno Acciones variables sin sismo Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sísmica Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sismo (E) Página 7

12 Desplazamientos Acciones variables sin sismo Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable Carga permanente (G) Sobrecarga (Q) Viento (Q) Sísmica Coeficientes parciales de seguridad (γ) Favorable Desfavorable 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 8

13 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 laminado 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 9

14 7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota 2 remate muros 2 remate muros piso 1 1 piso Fundación DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, TABIQUES Y MUROS Columnas GI: grupo inicial GF: grupo final Ang: ángulo de la columna en grados sexagesimales Datos de las columnas Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Altura de apoyo C1 ( 4.46, 5.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C2 ( 4.46, 3.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C3 ( 4.46, 2.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C4 ( 4.46, 0.80) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C5 ( 2.10, 0.80) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C6 ( 2.10, 2.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C7 ( 2.10, 3.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C8 ( 2.10, 5.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C9 ( 0.90, 5.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C10 ( 0.90, 3.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C11 ( 0.90, 2.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C12 ( 0.90, 0.80) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C13 ( 3.55, 3.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C14 ( 3.55, 5.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C15 ( 0.00, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.60 C16 ( 0.00, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.60 C17 ( 5.98, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Mitad derecha 0.60 C18 ( 5.98, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Mitad derecha 0.60 C19 ( 0.90, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C20 ( 0.90, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C21 ( 2.10, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C22 ( 2.10, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C23 ( 3.55, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C24 ( 3.55, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C25 ( 4.46, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C26 ( 4.46, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C27 ( 0.00, 5.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. izq C28 ( 5.98, 5.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. sup. der C29 ( 0.00, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. izq C30 ( 5.98, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Esq. inf. der C31 ( 5.98, 2.10) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad derecha 0.60 C32 ( 0.00, 2.10) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.60 C33 ( 0.00, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.60 Página 10

15 Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF Vinculación exterior Ang. Punto fijo Altura de apoyo C34 ( 5.98, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad derecha 0.60 C35 ( 4.46, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad inferior 0.60 C36 ( 2.10, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad inferior 0.60 C37 ( 2.10, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C38 ( 3.55, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C39 ( 3.55, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad inferior 0.60 C40 ( 3.55, 2.10) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C41 ( 0.00, 5.10) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.60 C42 ( 0.00, 3.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.60 C43 ( 5.98, 3.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad derecha 0.60 C44 ( 5.98, 5.10) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad derecha 0.60 C45 ( 2.10, 5.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad superior 0.60 C46 ( 4.46, 5.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad superior 0.60 C47 ( 0.00, 0.80) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad izquierda 0.60 C48 ( 5.98, 0.80) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad derecha 0.60 C49 ( 4.46, 2.10) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C50 ( 3.07, 5.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad superior 0.60 C51 ( 3.87, 5.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad superior 0.60 C52 ( 0.90, 0.00) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad inferior 0.60 C53 ( 0.90, 5.92) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Mitad superior 0.60 C54 ( 0.90, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C55 ( 7.16, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C56 ( 8.36, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C57 ( 9.93, 2.90) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C58 ( 7.16, 2.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C59 ( 8.36, 2.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C60 ( 7.16, 0.80) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C61 ( 8.36, 0.80) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C62 ( 9.93, 2.10) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C63 ( 9.93, 0.80) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C64 ( 9.93, 0.07) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C65 ( 8.36, 0.07) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C66 ( 7.16, 0.07) 0-2 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C67 ( 7.16, 3.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C68 ( 8.36, 3.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C69 ( 9.93, 3.90) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C70 ( 9.93, 5.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C71 ( 8.36, 5.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C72 ( 7.16, 5.10) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C73 ( 7.16, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C74 ( 8.36, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C75 ( 9.93, 6.97) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C76 ( 7.16, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C77 ( 8.36, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C78 ( 9.93, 8.02) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C79 ( 7.16, 5.84) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C80 ( 8.36, 5.84) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 C81 ( 9.93, 5.84) 0-1 Con vinculación exterior 0.0 Centro 0.60 Página 11

16 9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA Columna C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17, C18, C19, C20, C21, C22, C23, C24, C25, C26, C58, C59, C60, C61, C67, C68, C69, C70, C71, C72, C73, C74, C75, C76, C77, C78, C79, C80, C81 C27, C28, C29, C30, C31, C32, C33, C34, C35, C36, C37, C38, C39, C40, C41, C42, C43, C44, C45, C46, C47, C48, C49, C51, C50, C52, C53, C54, C55, C56, C57, C62, C63, C64, C65, C66 Planta Dimensiones (cm) Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo Cabeza Pie X Y Coeficiente de rigidez axil 1 R (2"x4") R LOSAS Y ELEMENTOS DE FUNDACIÓN -Tensión admisible en situaciones persistentes: 2.00 kp/cm² -Tensión admisible en situaciones accidentales: 3.00 kp/cm² 11.- MATERIALES UTILIZADOS Hormigones Elemento Hormigón f ck (kp/cm²) γ c Tamaño máximo del árido (mm) E c (kp/cm²) Todos H Acero y madera por elemento y posición Aceros en barras Elemento Acero f yk (kp/cm²) γ s Todos A-63-42H Acero y madera 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 por elemento f Elemento Madera yk γ (kp/cm²) s Todos Estructural MDF Página 12

17 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. Página 13