Memoria Calculo Estructural Casa Costarica

PROYECTO

CASA COSTARICA

MEMORIA DE CÁLCULO

INGENIERO CIVIL

ALAIN GOFFARD R.

Memoria de Cálculo NOVIEMBRE 2012VILLA EL PARQUE III

INDICE

I. GENERALIDADES........................................................................................................3II. DESCRIPCION Y CONCEPTO ESTRUCTURAL....................................................3III. MATERIALES.................................................................................................................3

Hormigón......................................................................................................................................3

Albañilería armada......................................................................................................................4

Módulo de elasticidad y densidad para cálculo:......................................................................4

Acero para Albañilería................................................................................................................4

Acero estructural..........................................................................................................................5

Módulo de elasticidad y densidad para cálculo:......................................................................5

Pernos, Tuercas y Golillas.........................................................................................................5

Corrientes........................................................................................................................5Alta Resistencia.............................................................................................................5Soldaduras......................................................................................................................6Conexiones Apernadas................................................................................................6

IV. NORMAS Y CARGAS...................................................................................................6Parámetros Sísmicos:.................................................................................................................7

Corte Basal: C*I*P;..............................................................................................7Donde:.............................................................................................................................7Coeficiente Sísmico:......................................................................................................7

Nieve: NCh 431 Of 77.................................................................................................................8

Viento: NCh 432 Of 71................................................................................................................8

Sobrecarga: NCh 1537 Of 86....................................................................................................8

Peso Propio..................................................................................................................................9

V. COMBINACIONES DE CARGA................................................................................10VI. ANALISIS SISMICO....................................................................................................11VII. FUNDACIONES...........................................................................................................15

Ecuación de volcamiento:.........................................................................................................16

Ecuación de deslizamiento:.....................................................................................................16

VIII. ALBAÑILERIA..........................................................................................................17IX. Desplazamiento máximo............................................................................................18X. CERCHAS....................................................................................................................19XI. CUADRO RESUMEN CALIDAD MATERIALES.....................................................22XII. ANEXO CÁLCULOS...................................................................................................22

Vigas y Cadenas........................................................................................................................22

Fundaciones...............................................................................................................................24

Losas...........................................................................................................................................25

Alain Goffard R. Ing. Civil – ROL: 309.012-4


MEMORIA DE CÁLCULO

VILLA EL PARQUE III

I. GENERALIDADES

El siguiente proyecto contempla detallar el diseño de las casas de villa el

parque III ubicada en la comuna de Talca, región del Maule.

II. DESCRIPCION Y CONCEPTO ESTRUCTURAL

El cual cuenta con una estructura de albañilería confinada en los pisos con

muros de 15 cm de espesor, una estructura liviana en el segundo piso con

una losa de hormigón armado de 11 cm, conformando un diafragma rígido

en la estructura. Además, se considera una techumbre conformada por

cerchas de acero galvanizado.

El modelo computacional para la comprobación del diseño, se realizó con el

Software SAP2000

III. MATERIALES

Hormigón

El hormigón de la estructura de losa será H-25 de resistencia cúbica de 200

Kg/cm2 a los 28 días. El hormigón considerará una fracción defectuosa del

10 % (según norma chilena NCH 170 of. 85). Asimismo, de acuerdo a la

denominación vigente será un hormigón grado H20. Esta resistencia se

define como la resistencia característica.



Albañilería armada

La albañilería confinada será en bloque hecho a máquina con perforaciones

verticales. Resistencia a la compresión será mayor a 4,5 MPA y menor a

6,0 MPa a los 28 días. Según norma chilena NCH 1928 of. 93.

Módulo de elasticidad y densidad para cálculo:

E=500.000T /m2 γ (albañileria)=1,8T /m3

Acero para Albañilería

El acero para albañilería armado es A 44-28 H σ

( fy )=2800 kgcm2 con resaltes,

(CAP o AZA), según norma NCh 204.

Acero para mallas

El acero a utilizar será de alta resistencia, y su denominación será AT56-

50 H de alta resistencia.

Donde:

A : Acero

T : Trefilado

56 : 5.600 kg/cm2 (limite de ruptura)

50 : 5.000 kg/cm2 (limite de fluencia)

H : Hormigón



Acero estructural

ACERO: A 37-24 ES, donde

σ fy=2400kg

cm2 σ rot=3700kg

cm2

σ

Módulo de elasticidad y densidad para cálculo:

E=2,1x 106 kgcm2

Los perfiles y planchas de acero deberán cumplir con la Norma Nch 203 of.

77.

Las planchas gruesas de acero que se empleen deberán satisfacer la

Norma Nch 209 of. 71.

Las planchas delgadas de acero que se empleen deberán satisfacer la

Norma Nch 217 of. 68.

Pernos, Tuercas y Golillas

Corrientes

Los pernos corrientes, tuercas y golillas serán de acero calidad A 42– 23 o

ASTM A307, salvo indicación contraria en los planos, y deberán cumplir con

las normas Nch 206 of. 56, Nch 208 of. 56 y Nch 301 of. 63.


γ (acero )=7 .850kg

m3


Alta Resistencia

Los pernos de alta resistencia serán de acero al carbono según ASTM tipo

2 tipo 1 (A– 325). Las tuercas y golillas deberán cumplir con las normas

ASTM A563 y ASTM F436 respectivamente.

Soldaduras

Los electrodos empleados para soldaduras al arco manual, serán del tipo E

7018 RH, de acuerdo con la norma AWS. Los electrodos empleados para

soldaduras automáticas al arco sumergido serán de alambre cobrizado

AWS EH – 14 y fundente grado 50, debiendo cumplir con lo señalado en la

norma AWS A.5.17.

Conexiones Apernadas

La colocación de pernos de alta resistencia deberá cumplir con la

“specification for structural joints using ASTM A325 or A490 Bolts“ del AISC.

Tales pernos deberán llevar una golilla plana endurecida por el lado de la

tuerca.

IV. NORMAS Y CARGAS

Se han utilizado las siguientes normas chilenas para el cálculo estructural

del proyecto:

Diseño Sísmico: NCh 433 Of 96.

En el método de análisis, la acción sísmica se asimila a un sistema de

fuerzas horizontales cuyos efectos sobre la estructura se calculan siguiendo

los procedimientos de la estática. Este sistema de fuerzas horizontales

aplicadas en el centro de masas del piso.

Las estructuras se diseñan para resistir la acción sísmica de acuerdo a la

norma Nch 433-of 96, permitiendo la estabilidad frente a las solicitaciones a

las que estará expuesta durante su vida útil.



Se considera entonces, características como: la zona geográfica en la cual

estará emplazada, el efecto del suelo de fundación y la topografía,

clasificación de acuerdo al tipo de estructura, importancia, uso y riesgo de

falla, limitación de deformaciones horizontales, etc.

El método de análisis utilizado será: Análisis Estático.

Parámetros Sísmicos:

A0 = corresponde a la aceleración efectiva de la NCh 433 y

que depende de la ubicación geográfica del lugar.

I = Factor de importancia de la estructura. Corresponde a

la categoría según punto 4.3.1 de la NCh 433

T’ =Parámetro que depende del tipo de suelo.

n= Parámetro que depende del tipo de suelo.

S= Parámetro que depende del tipo de suelo

To= Parámetro que depende del tipo de suelo.

Corte Basal: C*I*P;

Donde:

C: coeficiente sísmico

I: Coeficiente de importancia.

P: Peso sísmico.

Coeficiente Sísmico:



C=2,75∗Aog∗R

∗( TT ¿ )n

Donde:

N, T` = Son parámetro relativos al tipo de suelo de fundación.

Ao = Es la aceleración máxima efectiva del suelo.

R = Factor de reducción que depende del material de diseño.

T* = Es el período del modo con mayor masa trasnacional

equivalente en la dirección de análisis.

Nieve: NCh 431 Of 77 .

Según la norma Chilena NCh 431 Of. 77, la carga de nieve es:

P= 25 kgf/m2

Viento: NCh 432 Of 71.

Se diseñarán las estructuras para absorber las tensiones originadas por el

viento si es necesario, de acuerdo a lo estipulado en la norma Nch 432

Of71 para el cálculo de la acción del viento sobre las construcciones.

Según la norma Chilena NCh 432 Of. 71, la carga de viento es:

P= 55 kgf/m2

Sobrecarga: NCh 1537 Of 86.



Cargas Eventuales: peso propio más un porcentaje de la sobrecarga de

uso, más impacto, más una sola de las cargas siguientes: sismo, viento,

temperatura o fuerzas horizontales de equipos

Las tensiones admisibles podrán incrementarse en un 33.33 %.

Cargas de Montaje: Se considerarán las cargas que puedan afectar a la

estructura en la etapa de construcción o montaje propiamente tal.

Las tensiones admisibles podrán incrementarse en un 50 %.

La cargas y sobrecargas de uso consideradas para este proyecto, serán

determinadas de acuerdo a lo indicado en la norma Nch 1537Of86, estos

son valores característicos o en el caso de las sobrecargas, valores

mínimos recomendados.

De acuerdo a la Norma Chilena NCh 1537 Of. 86 la sobrecarga de uso es la

siguiente:

Techo SCt = 30 kgf./m2

Uso SC = 200 kgf./m2

Muros (tabiquería) SC(muros)=100kgf./m2

Peso Propio.

Cargas Permanentes: peso propio (peso de la estructura y todo el material

unido o soportado permanentemente por ella), sobrecargas de uso

(verticales, de nieve, de viento, impacto, etc. Según corresponda).

El peso propio establecido es el siguiente:

Cubierta: 100 kgf./m2



V. COMBINACIONES DE CARGA

Para el diseño de elementos de la estructura se han usado las siguientes

combinaciones de carga:

1.4 PP

1.2 PP + 1.6 SC

1.2 PP + 1.6 (SCt ó N) + 0.8V

1.2 PP + 1.6 SC +- 1.4 SX

1.2 PP + 1.6 SC +- 1.4 SY

1.2 PP + 1.6 V

0.9 PP +- 1.4 SX

0.9 PP +- 1.4 SY

Donde:

PP = PESO PROPIO.

SC = SOBRE CARGA SEGÚN NORMA Y SOLICITACION.

SCt = SOBRE CARGA DE TECHO.

SCmuro = SOBRE CARGA DE TABIQUES

V = FUERZA DE VIENTO.

N = CARGA DE NIEVE

NOTA = cabe señalar que se utilizara la máxima combinación

entre sobrecarga de techo y sobrecarga de nieve, por

ende el menor valor se desprecia.



VI. ANALISIS SISMICO

Parámetros inicialesCategoría del edificio BZona Sísmica 3Tipo de suelo IIFac. de Mod. De la Resp. (Ro) 4T*x 0,75T*y 0,35

g (m/s2) 9,81I 1,20

Ao/g 0,40S 1,00

To 0,30T' 0,35n 1,33p 1,50

R*x 4,4483R*y 3,9787



Espectro Elástico Espectro X Espectro YTn seg α Sa Tn

seg(Sa)x

Tn seg

(Sa)y

0,00 1,00 4,71 0,00 1,0586 0,00 1,18350,05 1,30 6,12 0,05 1,3763 0,05 1,53870,10 1,80 8,47 0,10 1,9048 0,10 2,12960,15 2,30 10,84 0,15 2,4380 0,15 2,72570,20 2,66 12,53 0,20 2,8169 0,20 3,14930,25 2,80 13,19 0,25 2,9659 0,25 3,31600,30 2,75 12,95 0,30 2,9111 0,30 3,25460,35 2,58 12,14 0,35 2,7285 0,35 3,05050,40 2,35 11,08 0,40 2,4901 0,40 2,78400,45 2,12 9,97 0,45 2,2422 0,45 2,50690,50 1,90 8,94 0,50 2,0087 0,50 2,24570,55 1,70 8,00 0,55 1,7988 0,55 2,01110,60 1,53 7,18 0,60 1,6147 0,60 1,80520,65 1,37 6,47 0,65 1,4547 0,65 1,62640,70 1,24 5,85 0,70 1,3162 0,70 1,47150,75 1,13 5,32 0,75 1,1963 0,75 1,33750,80 1,03 4,86 0,80 1,0921 0,80 1,22100,85 0,95 4,45 0,85 1,0013 0,85 1,11950,90 0,87 4,10 0,90 0,9218 0,90 1,03060,95 0,80 3,79 0,95 0,8518 0,95 0,95241,00 0,75 3,51 1,00 0,7900 1,00 0,88322,00 0,26 1,24 2,00 0,2794 2,00 0,31233,00 0,14 0,67 3,00 0,1515 3,00 0,16944,00 0,09 0,44 4,00 0,0982 4,00 0,10985,00 0,07 0,31 5,00 0,0702 5,00 0,07856,00 0,05 0,24 6,00 0,0534 6,00 0,05977,00 0,04 0,19 7,00 0,0423 7,00 0,04738,00 0,03 0,15 8,00 0,0346 8,00 0,03879,00 0,03 0,13 9,00 0,0290 9,00 0,0325

10,00 0,02 0,11 10,00 0,0248 10,00 0,0277



0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.000.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

Espectro NCh 433 Direccion X

Tn

Sa

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.000.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

Espectro NCh 433 Direccion Y

Tn

Sa



0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.000.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

ESPECTROS

Series2Series4Series6

Tn

Sa



VII. FUNDACIONES

Para este proyecto se utilizarán zapatas corridas bajo muros de albañilería

armada. Las fundaciones de este proyecto serán de una profundidad igual a

60 cm. por lo que éstas quedarán en el estrato H-2, según la mecánica de

suelos. Para poder realizar esta configuración, se deberá excavar hasta el

estrato H-3 y luego se deberá realizar un relleno estructural hasta llegar a la

profundidad deseada.

Las tensiones admisibles consideradas de suelo de este proyecto son:

Estática: 1.0 kg/cm2

Sísmica: 1.5 kg/cm2

Los cimientos deberán estar provistos de una cadena longitudinal de hormigón armado si la fatiga imponible del terreno de fundación es inferior a 2 kg/cm2. La sección mínima de la armadura será la siguiente, para el número de pisos que se indica:

EDIFICIO Nº DE PISOS ARMADURA SECCION MINIMA

1 piso 2,8 cm22 pisos 5,0 cm2

En el diseño de las fundaciones o zapatas se utilizará el manual “Código de

Diseño de Hormigón Estructural (ACI 318-99)”, en el capítulo 15 de dicho

código se encuentran las expresiones utilizadas en este diseño.

Estas expresiones son las siguientes:

σ adm≥NA±MW

W=Lx B2

6



Donde:

N = Peso total de fundación.

A = Sección de apoyo

M = Momento volcante

W = Momento resistente

L = Largo fundación

B = Ancho fundación

Ecuación de volcamiento:

F S(VOLC.)=∑M .Resistentes

∑M .Volcantes≥1,5

Ecuación de deslizamiento:

F S(VOLC.)=∑ V . Deslizantes

∑M .Resistentes≥1,5 ∑V . Resistentes=Na∗tan∅+Ca∗A

Donde:

= Ángulo de fricción interno

Ca = Cohesión

A = Sección en planta de fundación

Para el diseño de fundaciones se usarán las siguientes combinaciones de

carga:

PP

PP + SC

PP+SC+-SISMO



0.9PP+-SISMO

VIII. ALBAÑILERIA

Resistencia a la compresión = 25kg/cm2

Resistencia al corte = 5 kg/cm2

Resistencia a la flexión = 0,3kg/cm2

TABLA DE ESFUERZOS-AREA MURO X-Z TIPO PLACA

Tipo de placa CombinaciónFMax VMax MMax

Tonf/m Tonf/m Tonf-m/m

Shell-Thick COMB1 -0,934 0,119 0,25606Shell-Thick COMB2 -0,264 0,352 0,29587Shell-Thick COMB2 -0,147 0,330 0,29548Shell-Thick COMB2 -0,098 0,371 0,26242Shell-Thick COMB2 -0,074 0,366 0,25299Shell-Thick COMB3 -0,145 0,452 0,29258Shell-Thick COMB3 -0,256 0,531 0,25026Shell-Thick COMB5 -0,114 0,416 0,29386Shell-Thick COMB5 -0,303 0,456 0,27275

TABLA DE ESFUERZOS-AREA MURO Y-Z TIPO PLACA



Shell-Thick COMB2 -0,920 0,217 0,17584Shell-Thick COMB2 -0,896 0,198 0,16857Shell-Thick COMB2 -0,897 0,290 0,17588Shell-Thick COMB2 -0,089 0,370 0,20583

Para la albañilería seguir especificaciones de NCh 1928 of93.

Armadura vertical escalerilla electro soldada cada 2 hiladas considerando traslape de 50 cm como mínimo

6.4.1.1 Los muros resistentes de albañilería deben tener un espesor mayor o

igual a 1/25 del menor valor entre la altura libre y el ancho libre del muro. En

todo caso, el espesor no debe ser menor que 14 cm.



6.4.3.3 El diámetro mínimo de la armadura vertical debe ser 8mm.

6.4.3.4 La máxima separación de la armadura vertical u horizontal no debe

ser mayor que seis veces el espesor del muro, ni mayor que 120 cm.

6.4.3.5 La armadura vertical en los bordes y en los encuentros de muros

debe ser a una barra de 12 mm de diámetro.

6.4.3.6 se deben colocar armaduras horizontales en la parte superior de los

cimientos, en la base y parte superior de los vanos, a nivel de los pisos y

techos y en el coronamiento de los parapetos. Alrededor de los vanos deben

colocarse barras verticales de diámetro mayor o igual a 10 mm. Las barras

alrededor de vanos deben prolongarse un mínimo de 60 cm más allá de las

esquinas del vano.

IX. Desplazamiento máximo

La siguiente tabla representa los desplazamientos en los ejes x-z, considerando la mayor entre un piso y otro. El desplazamiento es mínimo considerando que la losa genera un diafragma rígido el cual limita el desplazamiento de los muros de un sentido con el otro, generando atiesadores estructurales.

Desplazamientos máximos entre pisos 1 a 2Combinación Desplazamiento m

Combo 2 0,00009Combo 2 0,00015Combo 2 0,00032

Conserva y respeta la norma 433 of 96, la cual muestra e indica los

desplazamientos máximos de un piso y otro respetando la materialidad de la

estructura, considera ALBAÑILERIA armada.

La norma indica un desplazamiento máximo de 0,002 por l altura entre pisos.

240 cm x 0,002= 0,48 cm



X. CERCHAS

Diseño de cerchas tipo PRATT, Mantiene las propiedades de un diseño

conservador

El calculo en madera

Madera: Pino radiata ES5

Grado estructural 2

Relación entre el agrupamiento de especies, la clase estructural y la

clasificación visual. Madera en estado seco. F17

Los valores de esta tabla están en Mpa y el modulo de elasticidad esta en

kg/cm2

clase

estructuralFlexión Compresión

Tracción

paralelacizalle

Modulo de

elasticidad

F17 17 13 10,2 1,45 10.600

Duración 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

α = 20º

q = 20kg/m

M x=20∗0,60∗cos20 x12

8+100cos 20∗1

4=15,692

M y=20∗0,60∗sen20 x12

8+100cos 20∗1

4=5,098

σ ftrabx

σ fdisx +

σ ftraby

σ fdisy ≤1,0

Costanera 2”X2”

A = 24,3cm2

Ix = 49cm4

Wx= 20cm3



Iy = 49cm4

Wy= 20cm3

15,69220

+ 5,09820

=103,95kg /cm2

103,95170

=0,611kg /cm2

El diseño de costanera cumple con el diseño y la combinación de carga

más desfavorable.

Cuerda superior 1”X4”

A = 24,5cm2

I = 203cm4

W = 41cm3

I = 2,87cm

Compresión paralela de diseño

130kg/cm2

Tracción paralela de diseño

102kg/cm2

Esfuerzo Máximos de Tracción y Compresión Paralelacombinación Max P Max en kg

COMB2 231,28COMB2 -190,72COMB2 -190,72COMB2 -190,72COMB2 231,28COMB2 -190,72COMB2 -190,72COMB2 -190,72

Según resistencia de diseño los esfuerzos son mínimos y aprueban tanto en

compresión como en tracción paralela.



Figura 01. DISTRIBUCION DE CERCHAS. SAP2000

Figura 02. ELEVACION CERCHA. SAP2000

Figura 03. DEFORMACION ASOCIADA A CERCHA. SAP2000



XI. CUADRO RESUMEN CALIDAD MATERIALES.

Material Calidad

Hormigón

Acero malla acma

Acero Albañilería

Acero Estructural

Pernos

Tuercas

Soldadura

Madera Estructural

H – 25

AT56-50H

A 44 – 28 H

A 37 – 24 ES

A 42 – 23 ó ASTM A 307

ASTM A 563 ó ASTM F 436

E 7018 RH

Pino Radiata Grado Estruct. 2 - seca

XII. ANEXO CÁLCULOS.

Vigas y Cadenas

Con esta carga (qu) se determinó una sección de acero equivalente, esta

sección fue inferior a la especificada como “Área mínima” en el código ACI

318-99.

Debido a que esta área es inferior a la mínima, se considero la mínima

como la de diseño.

TABLA DE ESFUERZOS-TIPO VIGAS

CombinaciónP V2 M3

Tonf Tonf Tonf-mCOMB2 -0,1429 0,324 0,39363COMB2 -0,0715 0,3627 0,3792COMB2 -0,0715 0,3635 0,37738COMB2 -0,2088 0,6286 0,36896COMB2 0,1224 -0,3073 0,36697COMB2 0,063 -0,2519 0,395

La expresión de área mínima es la siguiente:



Amin=1,4∗b∗d

fy

Amin=1,4∗15∗40

420=2c m2→2∅ 10

Con estos antecedentes se determinó una sección de 15 x 40 cm para

vigas y cadenas.

Igual procedimiento se realizó para las cadenas de fundación, obteniendo

una sección de 15 x 40 cm.

Detalle V1 y cadena:

El desarrollo de vigas A63-42H

vigas superior Intermedio Inferior estrivos

V1_15x40 2ϕ10 2ϕ8 2ϕ10 ϕ8@20

Cadena_15x40 2ϕ10 2ϕ8 2ϕ10 ϕ8@20



Fundaciones

Para el diseño de fundaciones se consideró las siguientes cargas:

Mu =0,48t-m, Nu = 2,58 t. Esto es por cada metro de fundación corrida.

Con estas cargas (Mu y Nu) se determinó la tensión que la fundación ejerce

contra el terreno, esta tensión se determinó con la siguiente expresión:

σ ≥NA±MW

Debido a que las tensiones obtenidas según dicha expresión indican que

no se requiere utilizar armadura para las fundaciones, este elemento se

diseñó con área mínima.

Detalle:



Losas

Para el diseño de las losas se consideraron los siguientes factores:

Espesor losa 11 cm.

Para el diseño de las losas antes mencionadas se utilizó tablas de Marcus,

además de su comprobación en programa SAP2000

TABLA DE ESFUERZOS-AREA LOSA TIPO PLACA



Shell-Thick COMB2 -0,13 0,153 0,69753Shell-Thick COMB2 -0,143 0,157 0,69783Shell-Thick COMB2 -0,127 0,123 0,69147Shell-Thick COMB2 -0,126 0,115 0,68625Shell-Thick COMB2 -0,142 0,036 0,68948Shell-Thick COMB2 -0,17 0,142 0,68907Shell-Thick COMB2 -0,154 0,09 0,69933Shell-Thick COMB2 -0,166 0,104 0,69908Shell-Thick COMB2 -0,154 0,237 0,68611

Ax = 2,78 cm2/m Φ8@18

Ay = 2,90 cm2/m Φ8@15



Figura 04. Planta, considerando esfuerzos máximos. SAP2000

Figura 05. Modelo 3D, SAP2000



Figura 06. Esfuerzos máximos en vigas y cadenas. SAP2000


Memoria Calculo Estructural Casa Costarica

Documents

Transcript of Memoria Calculo Estructural Casa Costarica