MEMORIA DE CÁLCULO VIVIENDA AISLADA OLB MASISA PROYECTO DE VIVIENDA EN MADERA MACIZA CON PLACAS OLB NOVIEMBRE 2021 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Índice 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 3 2. ANTECEDENTES ........................................................................................................................... 3 2.1 Mecánica de suelos ............................................................................................................. 3 2.2 Arquitectura y configuración geométrica ........................................................................... 3 3. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL ................................................................................. 5 4. NORMAS Y BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 7 5. CRITERIOS DE DISEÑO ................................................................................................................. 8 5.1 5.1.1 Hormigón estructural .................................................................................................. 8 5.1.2 Acero de refuerzo ........................................................................................................ 8 5.1.3 Madera maciza ............................................................................................................ 8 5.1.4 Tableros de OLB........................................................................................................... 8 5.1.5 Suelo de fundación ...................................................................................................... 9 5.2 Cargas de diseño ................................................................................................................. 9 5.2.1 Peso propio ................................................................................................................. 9 5.2.2 Sobrecargas ................................................................................................................. 9 5.2.3 Viento .......................................................................................................................... 9 5.2.4 Sismo ......................................................................................................................... 10 5.2.5 Combinaciones de carga. .......................................................................................... 10 5.3 6. Materiales ........................................................................................................................... 8 Método de cálculo............................................................................................................. 12 RESULTADOS DEL ANÁLISIS Y VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL .................................................... 13 ANEXO 1: CÁLCULO DE RIGIDEZ DE CORTE APARENTE Y CAPACIDAD ADMISIBLE DE CORTE UNITARIO DEL PANEL DE OLB (utilización como muro) .................................................................... 14 ANEXO 2: CÁLCULO DE CARGAS SÍSMICAS ........................................................................................ 16 ANEXO 3: CÁLCULO DE FACTORES DE MODIFICACIÓN DEL PANEL DE OLB IMPLEMENTADO EN ETABS................................................................................................................................................. 18 ANEXO 4: DETALLES DEL MODELO ESTRUCTURAL IMPLEMENTADO EN ETABS Y SAFE.................... 19 ANEXO 5: VERIFICACIÓN DE DESPLAZAMIENTOS SÍSMICOS (DRIFT) ................................................ 23 ANEXO 6: VERIFICACIÓN DE RESISTENCIA Y/O SERVICIABILIDAD EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES CON C+T............................................................................................................................................. 25 1 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. 6.1 Vigas de techo ................................................................................................................... 25 6.2 Vigas de entrepiso ............................................................................................................. 28 6.3 Pie derecho........................................................................................................................ 30 6.4 Muros de corte .................................................................................................................. 32 ANEXO 7: VERIFICACIÓN FUNDACIONES ........................................................................................... 37 2 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. 1. INTRODUCCIÓN La presente memoria de cálculo describe los criterios, métodos y materiales empleados en el dimensionamiento de una vivienda tipo de 2 pisos estructurada en entramado ligero, materializada en madera maciza con placas arriostrantes de tableros estructurales de OLB, los que les confieren la rigidez a los elementos en su plano. La vivienda tipo no contempla una ubicación exacta dentro del territorio nacional, por lo que este estudio considera los casos más desfavorables para el diseño, asegurando con este criterio que la vivienda pueda cumplir con todas las normativas correspondientes al diseño estructural aplicables en Chile. La modelación realizada corresponde a una del tipo tridimensional, que permite incorporar los efectos de continuidad, restricciones de desplazamiento, efectos de torsión, etc. Se verifica el análisis sísmico de acuerdo con la norma NCh433 Of.1996 mod.2009. Para la madera se emplea la norma NCh1198 Of.2014 y bibliografía internacional relacionada. El diseño se realiza empleando los métodos y criterios indicados en los puntos siguientes. 2. ANTECEDENTES 2.1 Mecánica de suelos Para esta memoria de cálculo se consideró un caso típico y desfavorable de suelo tipo E emplazado en zona sísmica 3. 2.2 Arquitectura y configuración geométrica La arquitectura y configuración geométrica se describe en las siguientes figuras. Figura 1. Vista 3D Vivienda OLB MASISA Figura 2. Vista 3D Vivienda OLB MASISA 3 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Figura 3. Vista en planta del primer piso Vivienda OLB MASISA Figura 4. Vista en planta del segundo piso Vivienda OLB MASISA En el área en planta de la estructura completa es de alrededor de 93 m2, de los cuales 54.8 m2 corresponden al primer piso y 38.3m2 al segundo piso. 4 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Figura 5. Vista lateral Vivienda OLB MASISA Figura 6. Vista lateral Vivienda OLB MASISA Figura 7. Vista frontal Vivienda OLB MASISA Figura 8. Vista posterior Vivienda OLB MASISA La altura total del proyecto corresponde a 6.2 m, de los cuales, 1.6 m corresponden a la altura de la estructura propia del techo, mientras que la altura de entrepiso corresponde a 2.6 m. 3. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL El sistema estructural principal proyectado para la vivienda es un entramado ligero de madera maciza, el cual consta de muros de corte armados por pies derechos, tableros estructurales de OLB y sistemas de anclajes hold down, con el siguiente detalle: • Soleras: doble solera superior y una solera inferior, ambas de madera de “Pino radiata seco G2” de 41 x 90 mm • Pie derecho; pie derecho de madera de “Pino radiata seco G2” de 41 x 90 mm distanciados entre ejes a cada 400 mm y fijados a las soleras con clavos de 4” • Yeso Cartón: para la cara interior se contempla placa de yeso cartón “Volcabita ST” de 10 mm de 5 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. espesor fijada con tornillos cabeza de trompeta rosca gruesa distanciados cada 150 mm en sus bordes y cada 200 mm en su interior. Para el tratamiento de juntas se contempla pasta y cinta americana en toda su extensión. • OLB: para la cara exterior se contempla placa de OLB de 12 mm de espesor, fijada con clavos helicoidales de 2 1/2 cada 150 mm en los bordes y cada 300 mm en el interior. • Separador: para separar la placa de OLB con el revestimiento exterior de contempla un separador vertical de “Pino radiata” de 19x41 mm, distanciado cada 400 mm y fijado cada 300 mm con clavos de 1 1⁄2”. Entre el separador y la placa de OLB se debe contemplar una barrera de humedad y viento transpirable. • Revestimiento exterior: Se contempla un revestimiento siding de fibrocemento de 6 mm de espesor traslapado 30 mm entre sí, fijado a los separadores de madera mediante tornillo zincado autoperforante y autoavellanante punta fina de #6 3⁄4” para madera. • Aislación: como aislación se contempla AISLAGLASS de 50 mm de espesor y 14 kg/m3, dispuesto entre pies derechos, perfectamente instalado de forma continua y sin dejar espacios en sus bordes. El envigado de piso y techo consideran vigas de madera maciza arriostradas por tableros estructurales de OLB, las cuales descansan en la cara del muro, mediante la implementación de asientos de viga LUS28, de la marca Simpson Strong Tie. Figura 9 Figura 9. Esquema montaje viga 6 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. El sistema de fundaciones consiste en zapatas del tipo corrida bajo las soleras del primer piso para transmitir las cargas de la superestructura hacia el suelo. 4. NORMAS Y BIBLIOGRAFÍA NCh432 Of.1971. Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. NCh433 Of. 1996 mod.2009. Diseño sísmico de edificios. NCh1198 Of.2014. Madera – Construcciones en madera – Cálculo. NCh1537 Of.2009. Diseño estructural - Cargas permanentes y sobrecargas de uso. NCh3171 Of.2010. Diseño estructural - Disposiciones generales y combinaciones de cargas. DS.61.2011. Decreto supremo que modifica la NCh433 Of. 1996 mod.2009. DS.60.2011. Decreto supremo que modifica el diseño en hormigón. ANSI/AWC SDPWS. 2015. Special Design Provisions for Wind & Seismic. ACI 318-08 Building code requirements for reinforced concrete. AISC 2005. Specification for steel structural buildings. AISI 1996. Specification for the design of cold formed steel structural members. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental – Facultad de Ingeniería – Universidad del Bío-Bío. (2019). Informe Final - Evaluación del desempeño estructural bajo ensayo de carga concentrada de Panel OLB de 12 mm de espesor. González, I., Vargas, J. (2019). Método simplificado para modelación de edificios en media altura tipo marco-plataforma de madera utilizando un programa computacional de elementos finitos. IV Congreso latinoamericano de estructuras de madera, Montevideo, Uruguay. Wagner, M. (2009). Comportamiento estructural de tabiquerías de madera aserrada revestida con tableros de materiales de madera, fibro cemento y yeso cartón. Apunte curso CI52J Construcciones de Madera, Departamento de Ingeniería Civil - Universidad de Chile. 7 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA 5. CRITERIOS DE DISEÑO 5.1 Materiales 5.1.1 Hormigón estructural Se empleará un hormigón para las fundaciones del proyecto, grado G20 con las siguientes características: Resistencia de diseño (f’c) Módulo de elasticidad (E) Módulo de Poisson (u) Peso específico (πΎ) 5.1.2 Acero de refuerzo El acero de refuerzo empleado para con las siguientes propiedades: Resistencia a la fluencia (fy) Resistencia a la rotura (fu) Módulo de Elasticidad (E) Peso específico (πΎ) :200 kg/cm2 :213546 kg/cm2 :0.25 :2500 kg/m3 hormigón armado es calidad A630-420H de alta resistencia, :4200 kg/cm2 (G°60) :6300 kg/cm2 (G°60) :2100000 kg/cm2 :7800 kg/m3 5.1.3 Madera maciza Para el diseño se consideró madera maciza de pino radiata de clasificación estructural visual G2, según la denominación de la norma NCh1198 Of.2014, con una humedad de servicio de 12%, con las siguientes propiedades: Tensión admisible en flexión (Ff) Tensión admisible en compresión paralela (Fcp) Tensión admisible en tracción paralela (Ftp) Tensión admisible en compresión normal (Fcn) Tensión admisible en cizalle (Fcz) Módulo de elasticidad en flexión (Ef) Índice de aplastamiento en compresión normal (Ecn,h) Densidad anhidra promedio (π0 ) Densidad anhidra característica (π0,π ) : 5.4 MPa : 6.5 MPa : 4.0 MPa : 2.5 MPa : 1.1 MPa : 8900 MPa : 5.65 MPa/mm : 450 kg/m3 : 370 kg/m3 5.1.4 Tableros de OLB Para el diseño se consideraron tableros estructurales de OLB de 12 mm de espesor, con las siguientes propiedades: Densidad tablero (π) Rigidez de corte aparente(Ga)* Capacidad admisible de corte unitario (Vs)* : 700 kg/m3 : 1413.83 kg/cm : 4.96 kg/cm * La justificación de este valor se muestra en el Anexo 1. 8 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA ** Si se desea utilizar de otro tablero estructural, se debe recalcular del proyecto. 5.1.5 Suelo de fundación Se utilizan zapatas del tipo corrida para proporcionar apoyo a los muros y pilares que transmiten las cargas provenientes de la superestructura al suelo. Para esta memoria de cálculo se consideró un caso típico y desfavorable de suelo tipo E emplazado en zona sísmica 3. A partir de Informes de Mecánica de Suelos típicos de clasificación tipo E, se consideraron los siguientes datos conservadores para el diseño: Tensión admisible estática (ππππ ππ π‘áπ‘πππ ) Tensión admisible dinámico (ππππ πππáππππ ) : 1.0 kg/cm2 : 1.5 kg/cm2 5.2 Cargas de diseño En este apartado se detallan las cargas de diseño utilizadas en el cálculo estructural de la Vivienda OLB MASISA. Si se desean incrementar las cargas descritas a continuación, se debe recalcular el proyecto completo. 5.2.1 Peso propio Las cargas muertas a considerar corresponden a las cargas de peso propio estructural y peso no estructural. Para evaluar el peso propio de la estructura se utiliza el peso específico de los materiales, y la aceleración de gravedad con un valor de 9.81 m/s2. Los programas ETABS, C+T y SAFE utilizados en las modelaciones, calculan de manera interna el peso de la estructura. Adicionalmente se consideran como cargas de peso propio algunos revestimientos en muros, losas y techumbre. Revestimientos en muros Revestimiento en losa Cubierta de techumbre : 10 kg/m2 : 40 kg/m2 : 60 kg/m3 5.2.2 Sobrecargas Las sobrecargas consideradas se ajustan a lo indicado en la norma NCh1537 y son las siguientes: Sobrecarga de uso en losas Sobrecarga de uso reducida en techumbre : 200 kg/m2 : 30 kg/m2 Las sobrecargas indicadas se distribuyen según criterio de área tributaria sobre los elementos estructurales. 5.2.3 Viento Se ha considerado como una presión básica de viento de 70 kg/m2 para muros del primer piso y 80 kg/m2 para muros del segundo piso. Para la techumbre se consideró una presión básica de 93 9 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA kg/m2. Además, se asumió una condición de construcción situada en campo abierto, ante el mar, de acuerdo con lo indicado en la norma NCh432 Of.71. De forma complementaria, se utilizaron los siguientes coeficientes de factores de forma: Coeficiente de barlovento en muros Coeficiente de sotavento en muros Coeficiente de barlovento en techo Coeficiente de sotavento en techo : +0.80 : -0.40 : +0.22 : -0.40 La pendiente de techo es del orden del 45%. 5.2.4 Sismo Las características de la vivienda y del terreno son las siguientes: Zona sísmica Suelo de fundación Clasificación del edificio Coeficiente de importancia (I) Factor de modificación de la respuesta (R) Coeficiente sísmico máximo (Cmáx) :3 :E : II : 1.0 :2 : 0.468 Se verifica un análisis sísmico estático de acuerdo con la norma NCh433 Of.1996 mod.2009. Las masas sísmicas son consideradas como el peso propio de la estructura, más un porcentaje de la sobrecarga (25%), como se indica en las recomendaciones de la Norma. En el Anexo 2 se muestran los valores de cargas sísmicas empleadas para el cálculo. 5.2.5 Combinaciones de carga. En la determinación de los esfuerzos de diseño, se utilizan las siguientes combinaciones de carga, compatibles con la normativa NCh3171 Of.2010: Para el diseño de hormigón armado (fundaciones): 1.2D+1.6L+0.5Lr 1.2D+1.0L+1.6Lr 0.9D±1.4E Para el análisis de la estructura de madera se han considerado las siguientes combinaciones de carga, para la verificación del diseño y la verificación de las deformaciones: D D+L D+Lr D+0.75L+0.75Lr D±W 10 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA D±E D±0.75W+0.75L+0.75Lr D±0.75E+0.75L+0.75Lr 0.6D±E 0.6D±W Donde: D L Lr W E : Peso propio de la estructura : Sobrecarga de uso : Sobrecarga de techo : Viento en ambas direcciones laterales ortogonales : Sismo en ambas direcciones laterales ortogonales A continuación, se muestra la nomenclatura utilizada en los modelos estructurales: Nombre Combo1 Combo2 Combo3 Combo4 Combo5 Combo6 Combo7 Combo8 Combo9 Combo10 Combo11 Combo12 Combo13 Combo14 Combo15 Combo16 Combo17 Combo18 Combo19 Combo20 Combo21 Combo22 Combo23 Combo24 Combo25 Combo26 Combo27 Combo28 D 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 L Factor para combinación de cargas Lr Wx Wy Ex Ey 1 0.75 1 0.75 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 -0.75 0.75 -0.75 0.75 -0.75 0.75 -0.75 1 -1 1 -1 1 -1 1 -1 11 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. 5.3 Método de cálculo Todos los modelos estructurales se basan en el método de los elementos finitos. El modelo de la superestructura se realizó con el programa ETABS, mientras que el diseño de los elementos se realizó con el software C+T. Las fundaciones se diseñaron con el programa SAFE. Para el modelo en ETABS de la superestructura, se tomó en cuenta las condiciones de apoyo existentes, la forma de los elementos (columnas, muros y vigas), con su área e inercia asociados, además de las fuerzas correspondientes a los diferentes estados de carga considerados. En este software se utilizaron 2 distintos tipos de elementos: • Elementos tipo barra: Para modelar vigas, así como las columnas presentes en los muros no estructurales que son cargados por las vigas. Se usaron elementos lineales, elásticos e isotrópicos de 2 nodos rotulados en sus extremos. • Elementos tipo Shell: Para modelar estructuras de muros y losas. Se usaron elementos de 4 nodos. Las losas se modelaron como un elemento placa de 12 mm de espesor, el cual se empleó para distribuir la carga estática a los elementos tipo viga, las losas fueron consideradas como diafragma rígido. Los muros fueron modelados con elementos tipo Shell de 10.2 cm de espesor, la rigidez relativa al corte en plano de las placas se modificó por un factor de 0.00384* para muros simples y de 0.00768* para muros dobles, de forma de lograr un comportamiento consistente a los ensayos realizados. Por otro lado, las placas de OLB de piso fueron modeladas como elementos tipo membrana, con una distribución de losa en solo una dirección, esto con el fin de distribuir las cargas correctamente en las vigas. * La justificación de este valor se muestra en el Anexo 3. Las cargas solicitantes (peso propio y sobrecarga) descargan en las barras, Shell o en los nudos según corresponda, y se calculan por áreas tributarias. Las cargas sísmicas se obtienen del análisis sísmico estático equivalente. Los elementos constituyentes del proyecto (vigas, columnas, muros de corte) se diseñan con el programa C+T considerando los esfuerzos obtenidos del análisis. Las fundaciones se diseñan con los esfuerzos obtenidos del análisis, se las considera como zapatas corridas flexibles y el diseño busca mantener las tensiones en el suelo bajo los márgenes admisibles y asegurar resistencia del hormigón armado. En el Anexo 4 se muestran algunas vistas del modelo estructural utilizado para los cálculos y otras definiciones importantes del modelo. 12 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. 6. RESULTADOS DEL ANÁLISIS Y VERIFICACIÓN ESTRUCTURAL Deformaciones sísmicas: Los resultados del cálculo estructural, considerando las combinaciones de carga antes indicadas, indican que las deformaciones sísmicas de entrepisos están bajo los limites normativos y no comprometen la estabilidad ni la serviciabilidad de la estructura ni de los elementos secundarios. La estructura cumple con los parámetros de control indicados en la NCh 433 Of.1996 mod.2009, sin superar el drift traslacional de 0.002 ni el drift torsional de 0.001. En el Anexo 5 se muestran una serie de ejemplos de verificación de los desplazamientos laterales sísmicos de la estructura. Resistencia de los elementos estructurales: A partir de los esfuerzos internos obtenidos en los distintos elementos estructurales del modelo, se verifica que las tensiones admisibles en los componentes estructurales y sus uniones no serán superadas (razones demanda/capacidad fueron menores a 1). Además, las interacciones entre los distintos esfuerzos (axial-flexión, corte-tracción, etc.) también se mantienen en el interior de las superficies de resistencia calculadas de forma conservadora. En el Anexo 6 se muestran las consideraciones generales para el diseño y ejemplos de los cálculos antes mencionados. Fundaciones: El análisis indica que las tensiones de contacto entre el suelo y la estructura son menores a las admisibles. Además, los cimientos y sobrecimientos son adecuados para resistir las cargas solicitantes. En el Anexo 7 se muestran las verificaciones más importantes en este ítem. Comentarios generales: De acuerdo con lo estudiado en los distintos modelos considerados, se puede decir que la vivienda tiene un adecuado comportamiento estructural ante las cargas solicitantes normales y eventuales, evitando el colapso en caso sísmico, y controlando de buena forma los daños en los elementos secundarios. FIN DEL DOCUMENTO David Carrillo Valdés Ingeniero Civil Javiera Padilla Reyes Ingeniera Civil 13 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. ANEXO 1: CÁLCULO DE RIGIDEZ DE CORTE APARENTE Y CAPACIDAD ADMISIBLE DE CORTE UNITARIO DEL PANEL DE OLB (utilización como muro) El valor del cálculo de rigidez de corte aparente (Ga) se obtuvo en base a los resultados de los ensayos de carga lateral del informe de laboratorio “Informe Final - Evaluación del desempeño estructural bajo ensayo de carga concentrada de Panel OLB de 12 mm de espesor”. Para obtener este valor, conservadoramente se empleó la envolvente de los máximos desplazamientos para las fuerzas medidas en la zona lineal de la curva Fuerza horizontal v/s desplazamiento de los paneles, como se muestra en la Figura A1.1. Tabla A1.1: Primeras ramas lineales ensayos carga lateral de muros con OLB Posteriormente, se realizó una regresión lineal a los valores de la envolvente, de la cual, la pendiente de la recta obtenida corresponde a la rigidez de corte aparente (Ga=1413,83 kg/cm). El valor de la capacidad admisible de corte unitario (Vs) se obtuvo en base a los resultados de los ensayos de carga lateral del informe de laboratorio “Informe Final - Evaluación del desempeño estructural bajo ensayo de carga concentrada de Panel OLB de 12 mm de espesor” y la metodología explicada por Wagner (2009). Las capacidades admisibles de carga corte unitario se obtuvieron considerando un nivel de confiabilidad estadística de un 75% para la determinación de la resistencia, correspondiente a un nivel de exclusión del 5%. Asumiendo que los datos obtenidos se distribuyen de forma normal. El nivel de confiabilidad elegido se ajusta a las recomendaciones internacionales para la derivación de propiedades admisibles de la madera. 14 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Para la determinación de la tensión admisible horizontal (Hadm), se empleó un factor de ajuste de 2.5, el cual se emplea en la siguiente ecuación: π»πππ = π π»ππππ − π§ β ππ π 2.5 Donde: π π»ππππ π§ ππ π : Promedio de las resistencias máximas de los paneles : Ponderador de la desviación estándar : Desviación estándar del conjunto de ensayos Para el caso específico de un percentil del 5% y una confiabilidad estadística del 75%, π§ adopta un valor de 3.1860, para un número de 3 ensayos. Una vez determinada la tensión admisible horizontal (Hadm), se dividió en la longitud del muro, para así obtener la capacidad admisible de corte unitario (Vs=4.96 kg/cm). Los valores aquí descritos son los que se incorporan al modelo. 15 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA ANEXO 2: CÁLCULO DE CARGAS SÍSMICAS Los efectos causados por la acción del sismo sobre la estructura, se analizarán de acuerdo a las especificaciones contenidas en la norma NCh433 Of.1996. Mod.2009, más su modificación del DS.61 especificados en el capítulo 6. Se utilizará el método de análisis estático equivalente para considerar las cargas sísmicas. Según la NCh433 Of.1996 Mod.2009 punto 6.2.3, para el análisis estático, la carga sísmica o corte basal se define como: ππ = πΆπΌπ Donde: ππ πΆ πΌ π : Corte basal : Coeficiente sísmico : Coeficiente de importancia : Peso sísmico El coeficiente sísmico C, se obtiene de la expresión: 2,75 ∗ π ∗ π΄π π′ πΆ= ∗ ( ∗) π∗π π π Donde: π, π ′ , π π΄π π π∗ : Parámetros relativos al tipo de suelo de fundación : Aceleración efectiva máxima definida según zona sísmica : Factor de modificación de la respuesta : Período del modo con mayor masa traslacional equivalente en la dirección de análisis La norma además establece valores límites para el coeficiente sísmico, los límites mínimos y máximos son los siguientes: πΆπíπ = π΄0 π 6π πΆπáπ₯ : Indicado en la tabla 6.4 de la NCh433 Of.1996 Mod.2009 Los parámetros correspondientes al emplazamiento de la estructura son los siguientes: Zona sísmica Suelo de fundación Clasificación del edificio Coeficiente de importancia (I) Factor de modificación de la respuesta (R) :3 :E : II : 1.0 :2 16 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA T’ n S Periodo en la dirección de análisis x ( T*x) Periodo en la dirección de análisis y (T*y) Aceleración efectiva máxima (A0) Coeficiente sísmico dirección x (Cx) Coeficiente sísmico dirección y (Cy) Coeficiente sísmico mínimo (Cmín) Coeficiente sísmico máximo (Cmáx) Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. : 1.35 s : 1.8 : 1.3 : 0.216 s : 0.237 s : 0.4 g : 1.97 : 1.67 : 0.087 : 0.468 Se utilizó un coeficiente sísmico igual al máximo C= 0.208 para la estructura. El factor sísmico ingresado al programa ETABS es: πΉπππ‘ππ π íπ ππππ = πΆπΌ = 0.468 ∗ 1 = 0.468 Para determinar el corte basal es necesario calcular el peso sísmico de la estructura, de acuerdo a lo indicado en la norma, este se calculará como la suma del peso propio y un 25% de sobrecarga. La distribución de la carga sísmica en altura se calcula de la siguiente forma: πΉπ = π΄π ππ π ∑π=1 π΄π ππ ∗ ππ Donde: πΉπ ππ , ππ π0 π΄π : Fuerza horizontal sísmica en nivel k : Peso sísmico en los niveles k y j : Corte basal : Parámetro en el nivel k π΄π = √1 − ππ−1 ππ − √1 − π» π» Donde: ππ , ππ−1 π» : Altura sobre la base niveles k y k-1 : Altura total de la estructura Por último, se han considerado los efectos de la torsión accidental aplicando las cargas con una excentricidad de ±5%, respecto al centro de masa de cada diafragma. El peso sísmico utilizado en el programa computacional se obtuvo directamente del software a excepción de la techumbre y tabiquería que se ingresó como cargas sobre una membrana de carga que distribuye automáticamente estas cargas en los elementos de la estructura. 17 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. ANEXO 3: CÁLCULO DE FACTORES DE MODIFICACIÓN DEL PANEL DE OLB IMPLEMENTADO EN ETABS Los muros fueron modelados como elementos tipo Shell en el programa ETABS. Los parámetros del elemento Shell (f11, f22, f12, Weight) se calibraron de acuerdo a la metodología propuesta por González y Vargas (2019) a partir de los datos de ensayos de carga lateral aplicados a muros de OLB, disponibles en el documento “Informe Final - Evaluación del desempeño estructural bajo ensayo de carga concentrada de Panel OLB de 12 mm de espesor” (2019). Los factores de modificación en el elemento shell se modificaron según lo detallado en la Tabla A3.1. Tabla A3.1: Modificación y justificación de los parámetros del elemento Shell en ETABS Factor f11=1.000 f22=0.277 f12=0.00384 (Muros simples) f12=0.00768 (Muros dobles) Weight=0.3 Justificación La razón de mantener este factor igual a la unidad es que de esta manera el muro sufre deformaciones similares en sus nodos extremos superiores, es decir, no hay compresión del material en la horizontal por lo que la distancia entre nodos permanece constante en esta dirección. La justificación de disminuir la rigidez del muro en la vertical es que los pies derechos de madera solo ocupan ciertos espacios dentro del muro, por lo que la rigidez vertical del muro depende de la rigidez proporcionada por los pies derechos así como el aporte de la rigidez vertical que proporciona la placa de OLB. Para efectos de este estudio se consideró que la rigidez vertical del sistema está gobernada por los pies derechos, de modo que la variación de la rigidez del OLB respecto al OSB es despreciable. El criterio empleado para utilizar este factor de modificación se basa en los ensayos de carga lateral. Específicamente el ensayo #2 presenta el comportamiento más desfavorable del muro, el cual se empleó para calibrar este modelo. De esta forma, se fijó la fuerza en 10 kN y se iteró respecto a este factor (f12) hasta coincidir con la deformación ensayada, la cual corresponde a 9 mm. Dado que el muro es de entramado ligero y presenta espacios vacíos, de esta manera se busca compensar el supuesto que toma el software ETABS de considerar el muro como macizo. 18 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. ANEXO 4: DETALLES DEL MODELO ESTRUCTURAL IMPLEMENTADO EN ETABS Y SAFE Se presenta la estructuración asignada a la estructura realizada en el programa de elementos finitos ETABS, el peso de la techumbre se ingresa solo como carga muerta adicional, mientras la sobrecarga de techo se ingresa como una carga tipo viva en la membrana de carga. El modelo de elementos finitos utilizado para el cálculo se puede observar en la Figura A4.1. Los elementos de color azul corresponden a vigas y columnas, de color gris las losas y los elementos de color rojo a muros. Los muros fueron discretizados manualmente, dividiendo los elementos en sub-elementos rectangulares. Los elementos asociados a las losas no se discretizaron, ya que su función es redistribuir las cargas a las vigas. Las losas modeladas fueron asignadas como diafragmas rígidos en todos los pisos, es decir, no se deforman relativamente ante cargas sísmicas. El sismo es ingresado como fuerzas laterales distribuidas en altura automáticamente por el software a cada elemento de la estructura, introduciendo para tal efecto el factor sísmico Cmáx*I. En las siguientes Figuras se muestran algunas vistas del modelo implementado en ETABS. Figura A4.1: Vista 3D del modelo computacional de la vivienda OLB MASISA 19 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Figura A4.2: Vista en planta de la configuración estructural del primer piso de la vivienda OLB MASISA Figura A4.3: Vista en planta de la configuración estructural del segundo piso de la vivienda OLB MASISA Figura A4.4: Elevación eje C vivienda OLB MASISA Figura A4.5: Elevación eje B vivienda OLB MASISA Figura A4.6: Elevación eje A vivienda OLB MASISA Figura A4.7: Elevación eje 1 vivienda OLB MASISA 20 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Figura A4.8: Elevación eje 2 vivienda OLB MASISA Figura A4.9: Elevación eje 3 vivienda OLB MASISA Figura A4.10: Elevación eje 3’ vivienda OLB MASISA Figura A4.11: Elevación eje 4 vivienda OLB MASISA Figura A4.12: Elevación eje 5 vivienda OLB MASISA Figura A4.13: Elevación eje 6 vivienda OLB MASISA Finalmente, con respecto al modelo de la fundación, se puede indicar que se exportaron las combinaciones de carga de la vivienda, desde el software ETABS hacia el software SAFE. La interacción suelo-fundación se modela de forma flexible, a través de placas gruesas (shell thick) 21 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. apoyadas sobre resortes elásticos, cuyas constantes de proporcionalidad se obtienen de la multiplicación del coeficiente de balasto por áreas tributarias de los elementos finitos. Figura A4.13: Vista 3D del modelo computacional de las fundaciones de la vivienda OLB MASISA 22 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA ANEXO 5: VERIFICACIÓN DE DESPLAZAMIENTOS SÍSMICOS (DRIFT) En la Tabla A5.1 se muestran los drift traslacionales con respecto al centro de masa. Como se puede observar, para ninguna combinación de carga sísmica los drift traslacionales superan el valor límite de ±0.002. Se realizó este análisis con respecto al centro de masa, ya que el modelo considera diafragma rígido. La envolvente de desplazamientos relativos máximos de los puntos superiores de la estructura correspondientes a la ubicación de las losas se muestra en la siguiente Tabla. Además, se realiza el análisis de torsión de diafragma rígido, donde se observa que para ninguna combinación de carga sísmica los drift torsionales superan el valor límite de ±0.001. La envolvente de desplazamientos relativos máximos traslacionales de los puntos superiores de la estructura correspondientes a la ubicación de las losas respecto del drift del centro de masas se muestra en la Tabla A5.1. Tabla A5.1: Envolvente de drift traslacionales y torsionales máximos de las losas Piso Combinación de carga Dirección Piso 2 Piso 2 Piso 2 Piso 2 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Piso 1 Ex_D Max Ex_D Min Ey_D Max Ey_D Min Ex_D Max Ex_D Min Ey_D Max Ey_D Min X X Y Y X X Y Y D. Absoluto (m) 0.0074 -.0074 0.0093 -0.0093 0.0047 -0.0047 0.0047 -0.0047 D. relative (m) Drift CM (‰) Drift max (‰) 1.0 1.0 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 1.9 1.9 1.9 1.9 2.0 2.0 2.5 2.5 0.0027 -0.0027 0.0046 -0.0046 0.0047 -0.0047 0.0047 -0.0047 Diferencia límite 0.8 0.8 0.2 0.2 0.2 0.2 0.7 0.7 Estado OK OK OK OK OK OK OK OK Por lo tanto, se cumple con ambos requisitos de deformaciones. La deformación sísmica provocada por la acción del sismo en las dos direcciones principales de análisis en la estructura se puede ver en las Figuras A5.1 y A5.2. 23 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Figura A5.1: Deformación sismo dirección X de la vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Figura A5.2: Deformación sismo dirección Y de la vivienda OLB MASISA 24 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA ANEXO 6: VERIFICACIÓN DE RESISTENCIA Y/O SERVICIABILIDAD EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES CON C+T 6.1 Vigas de techo Los elementos se calcularon según la NCh1198 Of.2014 con el software de diseño estructural C+T de la empresa Eligemadera SpA. De forma conservadora, se asume que las vigas se encuentran simplemente apoyadas en ambos extremos. La combinación crítica de diseño corresponde a Combo3 detallada en el punto 5.2.5 de este documento. En la Tabla A6.1 se describen geométricamente todas las vigas de techo que constituyen el proyecto. Tabla A6.1: Geometría descriptiva vigas de techo Descripción Pendiente viga (%) Largo viga (mm) Espaciamiento entre vigas (mm) Restricción volcamiento VT_45 45 3400 400 Panel OLB VT_40 40 3800 400 Panel OLB Se verifican piezas de pino radiata de grado estructural G2 al 12% de humedad, de escuadría 2x8 cepillado (41x185 mm). A continuación, en las Figuras A6.1 y A6.2 se presentan las imágenes de las vigas de la estructura, donde el diseño se realizó mediante módulo de diseño de vigas del software C+T. Figura A6.1: Vista 3D del modelo computacional de la vivienda OLB MASISA para VT_45 Figura A6.2: Vista 3D del modelo computacional de la vivienda OLB MASISA para VT_40 En la Tabla A6.2 se detallan los factores de modificación utilizados para el cálculo de las tensiones de diseño. 25 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Tabla A6.2: Valores de factores de modificación utilizados para el cálculo estructural Factor de modificación Humedad para flexión (KH) Humedad para cizalle (KH) Humedad para compresión normal (KH) Humedad para módulo de elasticidad (KH) Duración de carga (KD) Trabajo conjunto en flexión (KC) Altura de viga (Khf) Volcamiento (Kπv) Altura para módulo de elasticidad (KhE) Rebaje en el apoyo (Kr) Aplastamiento (Kcn) Concentración de tensiones (Kct) Valor 1.00 1.00 1.00 1.00 1.25 1.15 0.87 1.00 1.00 1.00 0.80 1.00 Desde la Figura A6.3 hasta la A6.6 se presentan los diagramas de esfuerzos internos correspondientes a la combinación crítica de diseño para la VT_45. Figura A6.3: Momento flector de la viga de diseño en (N-mm) Figura A6.4: Esfuerzo de corte de la viga de diseño en (N) Figura A6.5: Esfuerzo axial de la viga de diseño en (N) Figura A6.6: Deformaciones de la viga de diseño en (mm) 26 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. En la Tabla A6.3 se resumen la verificación estructural del elemento VT_45. Tabla A6.3: Valores de diseño, valores de trabajo y verificación de cálculo estructural VT_45 Propiedad Tensión en flexión (MPa) Tensión en cizalle (MPa) Tensión en compresión normal (MPa) Tensión en tracción paralela (MPa) Tensión en compresión paralela (MPa) Interacción tracción-flexión (MPa) Interacción compresión-flexión (MPa) Deformación total (mm) Deformación sobrecarga (mm) Valor Diseño 6.72 1.38 2.00 4.33 8.08 1.00 1.00 11.33 9.44 Valor Trabajo 2.15 0.12 0.29 0.04 0.04 0.33 0.32 5.34 1.47 Utilización 32% 9% 14% 1% 0% 33% 32% 47% 16% Verificación OK OK OK OK OK OK OK OK OK Desde la Figura A6.7 hasta la A6.10 se presentan los diagramas de esfuerzos internos correspondientes a la combinación crítica de diseño para la VT_40. Figura A6.7: Momento flector de la viga de diseño en (N-mm) Figura A6.8: Esfuerzo de corte de la viga de diseño en (N) Figura A6.9: Esfuerzo axial de la viga de diseño en (N) Figura A6.10: Deformaciones de la viga de diseño en (mm) En la Tabla A6.4 se resumen la verificación estructural del elemento VT_40. 27 Memoria de Cálculo Estructural Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA Tabla A6.4: Valores de diseño, valores de trabajo y verificación de cálculo estructural VT_40 Propiedad Tensión en flexión (MPa) Tensión en cizalle (MPa) Tensión en compresión normal (MPa) Tensión en tracción paralela (MPa) Tensión en compresión paralela (MPa) Interacción tracción-flexión (MPa) Interacción compresión-flexión (MPa) Deformación total (mm) Deformación sobrecarga (mm) Valor Diseño 6.72 1.38 2.00 4.33 8.08 1.00 1.00 12.67 10.56 Valor Trabajo 2.79 0.14 0.33 0.04 0.04 0.42 0.42 8.63 2.38 Utilización 41% 10% 17% 1% 0% 42% 42% 68% 23% Verificación OK OK OK OK OK OK OK OK OK Se concluye que las vigas de techo, para ambas configuraciones, verifican el diseño. 6.2 Vigas de entrepiso Los elementos se calcularon según la NCh1198 Of.2014 con el software de diseño estructural C+T de la empresa Eligemadera SpA. De forma conservadora, se asume que las vigas se encuentran simplemente apoyadas en ambos extremos. La combinación crítica de diseño corresponde a Combo2 detallada en el punto 5.2.5 de este documento. En la Tabla A6.5 se describe geométricamente la viga de entrepiso más solicitada del proyecto. Tabla A6.5: Geometría descriptiva vigas de piso Descripción Largo viga (mm) Espaciamiento entre vigas (mm) Restricción volcamiento VP_31 3100 400 Panel OLB Se verifican piezas de pino radiata de grado estructural G2 al 12% de humedad, de escuadría 2x8 cepillado (41x185 mm). A continuación, en la Figura A6.11 se presenta una imagen de las vigas de la estructura, donde el diseño se realizó mediante módulo de diseño de vigas del software C+T. Figura A6.11: Vista 3D del modelo computacional de la vivienda OLB MASISA para VP_31 28 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. En la Tabla A6.6 se detallan los factores de modificación utilizados para el cálculo de las tensiones de diseño. Tabla A6.6: Valores de factores de modificación utilizados para el cálculo estructural Factor de modificación Humedad para flexión (KH) Humedad para cizalle (KH) Humedad para compresión normal (KH) Humedad para módulo de elasticidad (KH) Duración de carga (KD) Trabajo conjunto en flexión (KC) Altura de viga (Khf) Volcamiento (Kπv) Altura para módulo de elasticidad (KhE) Rebaje en el apoyo (Kr) Aplastamiento (Kcn) Concentración de tensiones (Kct) Valor 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.15 0.87 1.00 1.00 1.00 0.80 1.00 Desde la Figura A6.12 hasta la A6.14 se presentan los diagramas de esfuerzos internos correspondientes a la combinación crítica de diseño para la VP_31. Figura A6.12: Momento flector de la viga de diseño en (N-mm) Figura A6.13: Esfuerzo de corte de la viga de diseño en (N) Figura A6.14: Deformaciones de la viga de diseño en (mm) En la Tabla A6.7 se resumen la verificación estructural del elemento VP_31. 29 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Tabla A6.7: Valores de diseño, valores de trabajo y verificación de cálculo estructural VP_31 Propiedad Tensión en flexión (MPa) Tensión en cizalle (MPa) Tensión en compresión normal (MPa) Deformación total (mm) Deformación sobrecarga (mm) Valor Diseño 5.38 1.10 2.00 10.43 8.61 Valor Trabajo 5.16 0.31 0.76 10.43 8.17 Utilización 96% 28% 38% 100% 95% Verificación OK OK OK OK OK El herraje empleado como asiento de viga corresponde al modelo LUS28 de la marca Simpson Strong Tie. En la tabla A.6.8 se indica la capacidad del herraje que une la viga con el muro y su solicitación máxima Tabla A6.8: Geometría descriptiva vigas de piso Herraje LUS28 Capacidad corte (kg) Corte máx Estado (kg) 501 156 CUMPLE Se concluye que las vigas de piso verifican el diseño. 6.3 Pie derecho Los elementos se calcularon según la NCh1198 Of.2014 con el software de diseño estructural C+T de la empresa Eligemadera SpA. De forma conservadora, se asume que los pies derechos se encuentran simplemente apoyados en ambos extremos. La combinación crítica de diseño corresponde a Combo2 para los pies derechos de muros interiores (PDI_31) y a Combo13 para pie derechos de muros perimetrales (PDP_16), detalladas en el punto 5.2.5 de este documento. En la Tabla A6.9 se describe geométricamente los pies derechos más solicitados del proyecto, los que pertenecen a los del Eje B para los pies derechos interiores y a los del Eje A para los pies derechos perimetrales, según planos de arquitectura. 30 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Tabla A6.9: Geometría descriptiva vigas de piso Descripción Largo pie derecho (mm) Espaciamiento entre pie derechos (mm) Ancho tributario (mm) Placa arriostrante PDI_31 2440 400 3100 Panel OLB PDP_16 2440 400 1600 Panel OLB Se verifican piezas de pino radiata de grado estructural G2 al 12% de humedad, de escuadría 2x4 cepillado (41x90 mm). A continuación, en la Figura A6.15 se presenta una imagen de los pies derechos de la estructura, donde el diseño se realizó mediante módulo de diseño de columnas del software C+T. Figura A6.15: Vista 3D del modelo computacional de la vivienda OLB MASISA para PDI_31 Figura A6.16: Vista 3D del modelo computacional de la vivienda OLB MASISA para PDP_16 En la Tabla A6.10 se detallan los factores de modificación utilizados para el cálculo de las tensiones de diseño. 31 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Tabla A6.10: Valores de factores de modificación utilizados para el cálculo estructural Factor de modificación Humedad para flexión (KH) Humedad para cizalle (KH) Humedad para compresión normal (KH) Humedad para módulo de elasticidad (KH) Duración de carga en compresión (KDc) Duración de carga en flexión (KDf) Volcamiento eje x-x (Kπx) Volcamiento eje y-y (Kπy) Altura para módulo de elasticidad eje x-x (KhEx) Altura para módulo de elasticidad eje y-y (KhEy) Valor 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.60 1.00 0.34 0.84 0.69 En la Tabla A6.11 se resumen la verificación estructural del elemento PDI_31 y en la Tabla A6.12 se resume la verificación estructural del elemento PDP_16. Tabla A6.11: Valores de diseño, valores de trabajo y verificación de cálculo estructural PDI_31 Propiedad Tensión en compresión paralela (MPa) Valor Diseño 2.19 Valor Trabajo 1.03 Utilización 47% Verificación OK Tabla A6.12: Valores de diseño, valores de trabajo y verificación de cálculo estructural PDP_16 Propiedad Tensión en compresión paralela (MPa) Tensión en flexión x-x (MPa) Verificación interacción Valor Diseño 2.19 9.94 1.00 Valor Trabajo 0.55 1.22 0.21 Utilización 25% 12% 21% Verificación OK OK OK Se concluye que los pies derechos verifican el diseño. 6.4 Muros de corte Los muros de corte se diseñaron según la metodología de la normativa norteamericana SDPWS 2015 y con el software de diseño estructural C+T de la empresa Eligemadera SpA. Según la SDPWS 2015 punto 4.3.2, la deformación lateral del muro de corte se define en unidades del SI como: πΏππ = π β ( 2 π»3 π» πΎ +πβ( ) +πβ( ) ) 2 3πΈπ΄ππ₯π‘ πΏ πΉπππ₯πóπ πΏπΊπ πΆπππ‘π πΏπΎπ΄ππππππ ππππππππππ‘π 32 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Donde: π» πΈ π΄ππ₯π‘ πΏ πΊπ πΎπ΄ππππππ π π : Altura del muro (cm) : Módulo de elasticidad de los pies derechos de borde (kg/cm2) : Área de la sección transversal de los pies derechos de borde (cm2) : Largo del muro (cm) : Módulo de corte (kg/cm) : Rigidez del anclaje (kg/cm) : Tracción de los pies derechos de borde (kg) : Corte del muro (kg) En las Figuras A6.17 y A6.18 se presenta la identificación de los muros constituyentes del proyecto. Figura A6.17: Identificación muros planta 1 Figura A6.18: Identificación muros planta 2 Se verifican muros simples y dobles compuestos por pie derechos de pino radiata de grado estructural G2 al 12% de humedad, de escuadría 2x4 cepillado (41x90 mm) espaciados a 400 mm. Los tableros estructurales son de OLB con clavado perimetral e interior de 2 ½”. Se consideran hold down de la empresa Simpson Strong Tie, pernos de anclaje en los pies derechos de borde de 5/8” a la fundación, además de pernos de anclaje de ½” distribuidos homogeneamente en el interior del muro. Los elementos constituyentes de los muros de corte se detallan en la Tabla A6.13. Tabla A6.13: Elementos constituyentes muros de corte Piso Muro Story2 2.C.1 Story2 2.B.2 Story2 2.B.1 Característica OLB simple OLB simple OLB simple # Pernos anclaje solera inferior (1/2”) 2 3 2 Modelo HD HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” N° Pie derecho borde Clavado perimetral 1 1 1 @15 cm @15 cm @15 cm Clavado interior @30 cm @30 cm @30 cm 33 Memoria de Cálculo Estructural Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 2.A.2 2.A.1 2.6.1 2.5.1 2.3'.1 2.3.1 2.2.1 1.C.2 1.C.1 1.B.2 1.B.1 1.A.2 1.A.1 1.6.1 1.5.1 1.4.1 1.2.2 1.2.1 1.1.1 Proyecto: Vivienda OLB MASISA OLB simple OLB simple OLB Doble OLB Doble OLB Doble OLB Doble OLB Doble OLB simple OLB simple OLB simple OLB simple OLB simple OLB simple OLB Doble OLB Doble OLB Doble OLB Doble OLB Doble OLB Doble 3 2 2 2 1 5 2 3 2 4 3 4 3 3 3 4 5 2 2 HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” HTT4 SD#10x1½” Doble HD9B #2½” Doble HD9B #2½” HD9B #2½” HTT4 SD#10x1½” HD9B #2½” HTT4 SD#10x1½” Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 2 3 3 3 2 3 2 @15 cm @15 cm @10 cm @10 cm @15 cm @10 cm @15 cm @10 cm @7.5 cm @10 cm @10 cm @10 cm @10 cm @5 cm @5 cm @7.5 cm @10 cm @7.5 cm @10 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm @30 cm Para el cálculo de las fuerzas de diseño actuantes en los muros, se consideró la envolvente de las combinaciones de diseño dadas. En la Tabla A6.14 se presentan los resultados extraídos de ETABS. Tabla A6.14: Fuerzas actuantes de diseño de muros Piso Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story2 Story1 Story1 Story1 Muro 2.C.1 2.B.2 2.B.1 2.A.2 2.A.1 2.6.1 2.5.1 2.3'.1 2.3.1 2.2.1 1.C.2 1.C.1 1.B.2 Largo (m) Axial (Ton) Corte (Ton) Momento (Tonf-m) 2.55 0.62 0.46 0.99 3.94 1.51 0.64 1.15 2.59 0.75 0.41 0.88 3.95 1.06 0.64 1.45 2.60 0.65 0.40 0.86 1.30 0.30 0.40 0.82 1.30 0.22 0.36 0.79 1.61 0.08 0.15 0.23 3.25 0.56 1.31 2.72 1.25 0.14 0.33 0.72 2.05 2.35 0.64 1.16 1.50 0.51 0.46 1.09 3.70 4.41 1.08 3.40 34 Memoria de Cálculo Estructural Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Story1 Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA 1.B.1 1.A.2 1.A.1 1.6.1 1.5.1 1.4.1 1.2.2 1.2.1 1.1.1 2.73 3.96 2.60 1.30 1.30 1.95 2.74 1.25 1.25 2.93 3.19 2.04 0.76 0.67 0.41 0.94 0.31 0.10 0.82 1.15 0.75 0.84 0.78 1.14 1.27 0.45 0.42 1.60 4.19 2.61 2.70 2.67 2.73 3.49 1.62 1.06 En las Figura A6.19 y A6.20 se presentan imágenes de muros de corte simples y dobles, donde el diseño se realizó mediante módulo de diseño de muros de corte del software C+T, al cual se le incorporaron las propiedades correspondientes de los paneles de OLB. Figura A6.19: Vista 3D del modelo computacional muro de corte simple Figura A6.20: Vista 3D del modelo computacional muro de corte doble En la Tabla A6.15 se resumen la verificación estructural de los muros constituyentes del proyecto. Tabla A6.15: Verificación estructural muros de corte Muro Def. total(cm) Def. adm (cm) Tracción anclaje (Ton) Tracción adm anclaje (Ton) Corte (Ton) Corte adm (Ton) 2.C.1 2.B.2 2.B.1 2.A.2 2.A.1 2.6.1 2.5.1 2.3'.1 0.42 0.34 0.37 0.35 0.36 0.42 0.39 0.15 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.39 0.29 0.34 0.37 0.33 0.63 0.61 0.14 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 0.46 0.64 0.41 0.64 0.40 0.40 0.36 0.15 0.63 0.98 0.64 0.98 0.64 1.16 1.16 0.80 Estado OK OK OK OK OK OK OK OK 35 Memoria de Cálculo Estructural 2.3.1 2.2.1 1.C.2 1.C.1 1.B.2 1.B.1 1.A.2 1.A.1 1.6.1 1.5.1 1.4.1 1.2.2 1.2.1 1.1.1 0.32 0.52 0.43 0.48 0.37 0.38 0.38 0.44 0.46 0.45 0.46 0.45 0.50 0.49 Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Proyecto: Vivienda OLB MASISA 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.84 0.58 0.57 0.72 0.92 0.59 1.06 1.00 2.08 2.06 1.41 1.27 1.30 0.85 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 1.74 7.65 7.65 3.83 1.74 3.83 1.74 1.31 0.33 0.64 0.46 1.08 0.82 1.15 0.75 0.84 0.78 1.14 1.27 0.45 0.42 2.90 0.60 0.92 0.87 1.65 1.22 1.77 1.16 1.97 1.97 2.26 2.44 1.40 1.07 OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK OK Se realiza la verificación del pie derecho de borde más traccionado/comprimido, el cual corresponde al muro 2.3.1. El elemento se calcula según la NCh1198 Of.2014 con el software de diseño estructural C+T de la empresa Eligemadera SpA. De forma conservadora, se asume que los pies derechos se encuentran simplemente apoyados en ambos extremos. Los resultados se presentan en la Tabla A6.16. Tabla A6.16: Valores de diseño, valores de trabajo y verificación de cálculo estructural Propiedad Tensión en compresión paralela (MPa) Tensión en tracción paralela (MPa) Valor Diseño 3.02 4.8 Valor Trabajo 2.2 2.2 Utilización 73% 46% Verificación OK OK Se concluye que todos los muros de corte que constituyen la vivienda verifican el diseño. 36 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. ANEXO 7: VERIFICACIÓN FUNDACIONES En las siguientes Figuras y Tablas se muestran los resultados más desfavorables en cada dirección de análisis para las presiones en el suelo. Como se puede ver, las fundaciones siempre están 100% comprimidas y nunca son superadas las tensiones admisibles del suelo. Figura A7.1: Presiones máximas en el suelo para combinaciones con sismos en X Figura A7.2: Presiones máximas en el suelo para combinaciones con sismos en Y Tabla A7.1: Presiones máximas y mínimas en el suelo para combinaciones sísmicas Combinación Combo17 Combo19 Dirección sísmica X Y Presión mínima (kg/cm2) -0.117 -0.099 Presión máxima (kg/cm2) -0.308 -0.418 37 Memoria de Cálculo Estructural Proyecto: Vivienda OLB MASISA Preparó: David Carillo V. Javiera Padilla R. Para las combinaciones en las cuales se reduce la carga muerta de la estructura, se verifica que la fundación no se levanta sobre el 50% de su totalidad, tanto para las direcciones X e Y Figura A7.3: Presiones mínimas en el suelo para combinaciones con sismos en X Figura A7.4: Presiones mínimas en el suelo para combinaciones con sismos en Y 38
