CÁLCULO DE ESTRUCTURAS
MEMORIAS DE CÁLCULO
+56941055309
juan.menares@ug.uchile.cl
MEMORIA DE CÁLCULO
ESTRUCTURAL
EDIFICACIÓN DESTINO HABITACIONAL
PROPIEDAD ROL 6162-13
DIRECCIÓN: GEORGE WASHINGTON N°2136
COMUNA DE VALPARAISO
REGIÓN DE VALPARAISO
PROFESIONAL ACTUANTE
Juan Luis Menares Rodríguez
Arquitecto ICA 10867
Patente: pro 207
Contacto:
Juan.menares@ug.uchile.cl
+56941055309
ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN
3
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
3
3.- NORMAS CONSIDERADAS
3
4.- ACCIONES CONSIDERADAS
4
4.1.- Gravitatorias
4
4.2.- Viento
4
4.3.- Sismo
4.3.1.- Datos generales de sismo
4.4.- Hipótesis de carga
4
5
6
5.- ESTADOS LÍMITE
6
6.- SITUACIONES DE PROYECTO
6
6.1.- Coeficientes parciales de seguridad () y coeficientes de combinación ()
7
6.2.- Combinaciones
8
7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS
11
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, MUROS DE CORTANTE Y MUROS
11
8.1.- Columnas
11
9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y COEFICIENTES DE PANDEO PARA
CADA PLANTA
11
10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
12
11.- MATERIALES UTILIZADOS
12
11.1.- Concretos
12
11.2.- Aceros por elemento y posición
12
11.2.1.- Aceros en barras
12
11.2.2.- Aceros en perfiles
12
12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
13
1.- INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado realizar el diseño estructural de construcción con destino habitación. Este se encuentra ubicado
en Calle George Washington #2136 de la comuna de Valparaíso –zona urbana centro-. La edificación se
clasifica en categoría II –destino residencial de uso privado-.
El suelo es de clase B, con grados de compacidad media, presencia de árido granular y velocidad de
propagación con ondas de corte in-situ (Vs) igual o mayor a 500 m/s. La solución material es hormigón
armado, considerando aditivo hidrófugo en cimentaciones y losas del primer nivel. No se acusa la presencia de
napas en calicatas de ensaye.
Desarrollado en dos niveles -escalonados- descansa -con vinculación exterior- sobre zapatas aisladas de
hormigón. Las zapatas sirven de arranque a columnas de igual materialidad y están vinculadas entre sí por
vigas de fundación –todas sobre zanjas de rellenos compactados R100 de mejoramiento H mín 0.5m-
2.- DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA
Se trata de una estructura de dos pisos de altura, escalonada sobre terreno inclinado, con exposición a los
vientos tipo C. Todos los materiales según estándar vigente en NCHs aplicables. El proyecto tiene como destino
el habitacional.
Todos los niveles están estructurados en base a marcos rígidos de hormigón armado, contando en sus muros
perimetrales e interiores con diafragmas de albañilería confinada -ancladas a zapatas aisladas y vigas de
cimentación-. La zona sísmica corresponde a la 3, según tablas de la Nch 433.
Los pisos del primer nivel, estructurados en losa de hormigón armado, consideran malla inferior acma para
arcillas expansivas. Soluciones mixtas de hormigón y madera existen en los niveles superiores. El pavimento
de hormigón armado en radier, se encuentra directamente sustentado por la rasante de suelo, que considera
relleno granular R100 compactado -0.30m-.
Las divisiones interiores son estructuras de tipo albañilería confinada y armada mediante escalerillas y anclajes
que las vinculan a los marcos rígidos, siendo consideradas como cargas muertas para efectos de la memoria.
Las tabiquerías no estructurales serán de tipo panel de madera a especificar en obra.
La techumbre está conformada igualmente por estructura de carpintería de madera con cubierta sobre placa
“terciada” de madera y es considerada como carga muerta e igualmente a dimensionar en faena.
3.- NORMAS CONSIDERADAS
NCh 349 Of 1999 Construcción Disposiciones de seguridad en excavación
NCh427 Estructuras de acero - diseño y cálculo - losas mixtas - laminados metálicos.
NCh430 Of2008 Hormigón armado - Requisitos de diseño y cálculo. INN, Chile.
NCh431 Of1977 Construcción – Sobrecargas de nieve. INN, Chile.
NCh432 Of1971 Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. INN, Chile.
NCh433 Of1996 Diseño sísmico de edificios. INN, Chile.
NCh433 Of1996 modificada en 2009. Decreto N°61, 2011.
NCh1198 Of2006 Madera – Construcciones en madera – Cálculo. INN, Chile.
NCh1537 Of2009 Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y sobrecargas de Uso. INN, Chile.
NCh1928 Of1993 Albañilería Armada – Requisitos para el diseño y cálculo. INN, Chile.
NCh1928 Of1993 modificada en 2003.
NCh3171 Of2010 Diseño estructural – Disposiciones generales y combinaciones de carga. INN, Chile.
ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary.
AISC 2005 Specification for structural steel buildings. American Institute of Steel Construction.
Página 3
4.- ACCIONES CONSIDERADAS
4.1.- Gravitatorias
C.V.
(t/m²)
Planta
Cargas muertas
(t/m²)
remate
0.10
0.10
Losa 2
0.20
0.20
Losa 1
0.20
0.20
Cimentación
0.20
0.20
4.2.- Viento
NCh432-2010
Diseño estructural. Cargas de viento
Categoría del terreno: Categoría C
Velocidad básica del viento: 67.00 m/s
Categoría de uso: Categoría II
Tipo de terreno: Escarpaduras
Dirección transversal (X)
Tipo de terreno: Ascendente
Xp: 0.00 m
Hu: 2.50 m
Lu: 3.00 m
Dirección longitudinal (Y)
Tipo de terreno: Llano
Anchos de banda
Plantas
En todas las plantas
Ancho de banda Y
(m)
Ancho de banda X
(m)
9.49
6.65
No se realiza análisis de los efectos de 2º orden
Coeficientes de Cargas
+X: 1.00
-X:1.00
+Y: 1.00
-Y:1.00
Cargas de viento
Planta
Viento X
(t)
Viento Y
(t)
remate
2.649
1.746
Losa 2
0.000
0.000
Losa 1
0.000
0.000
Página 4
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 Estático (NCh433.Of1996 Mod.2009 (Dº nº61, de 2011), 6.2)
4.3.1.- 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
RX: Factor de modificación de la respuesta estático (X) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
RX : 7.00
RY: Factor de modificación de la respuesta estático (Y) (NCh433.Of1996 Mod.2009, 5.7)
RY : 7.00
Estimación del periodo fundamental de la estructura
TX*: Periodo fundamental aproximado (X)
TY*: Periodo fundamental aproximado (Y)
TX* : 0.50 s
TY* : 0.50 s
Categoría del edificio (NCh433.Of1996 Mod.2009, 4.3): Categoría II
Parámetros de cálculo
Fracción de sobrecarga de uso
Fracción de sobrecarga de nieve
Factor multiplicador del espectro
: 0.50
: 0.50
: 1.00
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
Página 5
Proyección en planta de la obra
4.4.- Hipótesis de carga
Automáticas Peso propio
Cargas muertas
Carga viva
Sismo X 1
Sismo X 2
Sismo Y 1
Sismo Y 2
Viento +X exc.+
Viento +X exc.Viento -X exc.+
Viento -X exc.Viento +Y exc.+
Viento +Y exc.Viento -Y exc.+
Viento -Y exc.-
5.- ESTADOS LÍMITE
E.L.U. de rotura. Hormigón
ACI 318-99 (Chile)
E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones
Tensiones sobre el terreno
Desplazamientos
Acciones características
6.- SITUACIONES DE PROYECTO
Para las distintas situaciones de proyecto, las combinaciones de acciones se definirán de acuerdo con los
siguientes criterios:
- Situaciones persistentes o transitorias
 G   P   Q
Gj
kj
P k
j 1
Qi
ki
i1
- Situaciones sísmicas
 G   P   A   Q
Gj
j 1
kj
P k
AE
E
Qi
ki
i 1
Página 6
- Donde:
Gk Acción permanente
Pk Acción de pretensado
Qk Acción variable
AE Acción sísmica
G Coeficiente parcial de seguridad de las acciones permanentes
P
Coeficiente parcial de seguridad de la acción de pretensado
Q,1 Coeficiente parcial de seguridad de la acción variable principal
Q,i Coeficiente parcial de seguridad de las acciones variables de acompañamiento
AE Coeficiente parcial de seguridad de la acción sísmica
6.1.- Coeficientes parciales de seguridad () y coeficientes de combinación ()
Para cada situación de proyecto y estado límite los coeficientes a utilizar serán:
E.L.U. de rotura. Hormigón: ACI 318-99 (Chile)
E.L.U. de rotura. Hormigón en cimentaciones: ACI 318-99 (Chile)
Situación 1
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
0.900
1.400
Carga viva (Q)
0.000
1.700
Viento (Q)
Situación 2
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
1.050
1.050
Carga viva (Q)
0.000
1.275
Viento (Q)
1.275
1.275
Situación 3
Coeficientes parciales de seguridad ()
Carga permanente (G)
Favorable
Desfavorable
0.900
0.900
1.300
1.300
Carga viva (Q)
Viento (Q)
Situación 4
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
0.900
1.400
Carga viva (Q)
0.000
1.400
-1.400
1.400
Viento (Q)
Sismo (E)
Página 7
Tensiones sobre el terreno
Acciones variables sin sismo
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
1.000
1.000
Carga viva (Q)
0.000
1.000
Viento (Q)
0.000
1.000
Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
1.000
1.000
Carga viva (Q)
0.000
1.000
-1.000
1.000
Viento (Q)
Sismo (E)
Desplazamientos
Acciones variables sin sismo
Coeficientes parciales de seguridad ()
Carga permanente (G)
Favorable
Desfavorable
1.000
1.000
Carga viva (Q)
0.000
1.000
Viento (Q)
0.000
1.000
Sísmica
Coeficientes parciales de seguridad ()
Favorable
Desfavorable
Carga permanente (G)
1.000
1.000
Carga viva (Q)
0.000
1.000
-1.000
1.000
Viento (Q)
Sismo (E)
Página 8
6.2.- Combinaciones
 Nombres de las hipótesis
PP
Peso propio
CM
Cargas muertas
Qa
Carga viva
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 1
Sismo X 1
SX 2
Sismo X 2
SY 1
Sismo Y 1
SY 2
Sismo Y 2
 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 1
1
0.900 0.900
2
1.400 1.400
3
0.900 0.900 1.700
4
1.400 1.400 1.700
5
1.050 1.050
1.275
6
1.050 1.050 1.275
1.275
7
1.050 1.050
1.275
8
1.050 1.050 1.275
1.275
9
1.050 1.050
1.275
10
1.050 1.050 1.275
1.275
11
1.050 1.050
1.275
12
1.050 1.050 1.275
1.275
13
1.050 1.050
1.275
14
1.050 1.050 1.275
1.275
15
1.050 1.050
1.275
16
1.050 1.050 1.275
1.275
17
1.050 1.050
1.275
18
1.050 1.050 1.275
1.275
19
1.050 1.050
20
1.050 1.050 1.275
21
0.900 0.900
22
0.900 0.900
23
0.900 0.900
24
0.900 0.900
25
0.900 0.900
26
0.900 0.900
27
0.900 0.900
28
0.900 0.900
29
0.900 0.900
-1.400
30
1.400 1.400
-1.400
31
0.900 0.900 1.400
-1.400
32
1.400 1.400 1.400
-1.400
33
0.900 0.900
1.400
34
1.400 1.400
1.400
SX 2
SY 1
SY 2
1.275
1.275
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
1.300
Página 9
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 1
SX 2
SY 1
SY 2
35
0.900 0.900 1.400
1.400
36
1.400 1.400 1.400
1.400
37
0.900 0.900
38
1.400 1.400
-1.400
39
0.900 0.900 1.400
-1.400
40
1.400 1.400 1.400
-1.400
41
0.900 0.900
1.400
42
1.400 1.400
1.400
43
0.900 0.900 1.400
1.400
44
1.400 1.400 1.400
1.400
45
0.900 0.900
46
1.400 1.400
-1.400
47
0.900 0.900 1.400
-1.400
48
1.400 1.400 1.400
-1.400
49
0.900 0.900
1.400
50
1.400 1.400
1.400
51
0.900 0.900 1.400
1.400
52
1.400 1.400 1.400
1.400
53
0.900 0.900
54
1.400 1.400
-1.400
55
0.900 0.900 1.400
-1.400
56
1.400 1.400 1.400
-1.400
57
0.900 0.900
1.400
58
1.400 1.400
1.400
59
0.900 0.900 1.400
1.400
60
1.400 1.400 1.400
1.400
-1.400
-1.400
-1.400
 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 1
SX 2
SY 1
1
1.000 1.000
2
1.000 1.000 1.000
3
1.000 1.000
1.000
4
1.000 1.000 1.000
1.000
5
1.000 1.000
1.000
6
1.000 1.000 1.000
1.000
7
1.000 1.000
1.000
8
1.000 1.000 1.000
1.000
9
1.000 1.000
1.000
10
1.000 1.000 1.000
1.000
11
1.000 1.000
1.000
12
1.000 1.000 1.000
1.000
13
1.000 1.000
1.000
14
1.000 1.000 1.000
1.000
15
1.000 1.000
1.000
16
1.000 1.000 1.000
1.000
17
1.000 1.000
1.000
18
1.000 1.000 1.000
1.000
19
1.000 1.000
-1.000
20
1.000 1.000 1.000
-1.000
21
1.000 1.000
1.000
22
1.000 1.000 1.000
1.000
23
1.000 1.000
-1.000
24
1.000 1.000 1.000
-1.000
25
1.000 1.000
1.000
26
1.000 1.000 1.000
1.000
27
1.000 1.000
-1.000
28
1.000 1.000 1.000
-1.000
29
1.000 1.000
1.000
30
1.000 1.000 1.000
1.000
SY 2
Página 10
Comb.
PP
CM
Qa
V(+X exc.+) V(+X exc.-) V(-X exc.+) V(-X exc.-) V(+Y exc.+) V(+Y exc.-) V(-Y exc.+) V(-Y exc.-) SX 1
SX 2
SY 1
SY 2
31
1.000 1.000
-1.000
32
1.000 1.000 1.000
-1.000
33
1.000 1.000
1.000
34
1.000 1.000 1.000
1.000
7.- DATOS GEOMÉTRICOS DE GRUPOS Y PLANTAS
Grupo Nombre del grupo Planta Nombre planta Altura Cota
3 remate
3 remate
2.40 2.40
2 Losa 2
2 Losa 2
2.40 0.00
1 Losa 1
1 Losa 1
0.35 -2.40
0 Cimentación
-2.75
8.- DATOS GEOMÉTRICOS DE COLUMNAS, MUROS DE CORTANTE Y
MUROS
8.1.- Columnas
GI: grupo inicial
GF: grupo final
Ang: ángulo de la columna en grados sexagesimales
Referencia Coord(P.Fijo) GI- GF
Datos de las columnas
Vinculación exterior Ang. Punto fijo Peralte de apoyo
C1
( 0.07, 3.75)
0-2
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C2
( 3.56, 3.75)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C3
( 6.58, 3.75)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C4
( 0.07, 1.73)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C5
( 3.56, 1.73)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C6
( 6.58, 1.73)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C7
( 0.07, 0.13)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C8
( 3.56, 0.13)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C9
( 4.59, 0.13)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C10
( 6.58, 0.13)
0-3
Con vinculación exterior 0.0
Centro
0.30
C11
( 4.59, -0.08)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C12
( 0.07, -0.08)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C13
( 6.58, -0.08)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C14
( 0.07, -2.37)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C15
( 3.56, -2.37)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C16
( 4.59, -2.37)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C17
( 6.58, -2.37)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C18
( 0.07, -5.59)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C19
( 3.56, -5.59)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
C20
( 6.58, -5.59)
2-3
Sin vinculación exterior 0.0
Centro
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9.- DIMENSIONES, COEFICIENTES DE EMPOTRAMIENTO Y
COEFICIENTES DE PANDEO PARA CADA PLANTA
Columna
Planta
C1
C2, C3, C4, C5, C6,
C7, C8, C9, C10
C12, C11, C13, C14,
C15, C16, C17, C18,
C19, C20
Dimensiones Coeficiente de empotramiento Coeficiente de pandeo
Coeficiente de rigidez axial
(cm)
Cabeza
Pie
X
Y
2
15x15
0.30
1.00
1.00
1.00
2.00
1
15x15
1.00
1.00
1.00
1.00
2.00
3
15x15
0.30
1.00
1.00
1.00
2.00
2
15x15
1.00
1.00
1.00
1.00
2.00
1
15x15
1.00
1.00
1.00
1.00
2.00
3
15x15
0.30
1.00
1.00
1.00
2.00
10.- LOSAS Y ELEMENTOS DE CIMENTACIÓN
-Tensión admisible en situaciones persistentes: 2.00 kg/cm²
-Tensión admisible en situaciones accidentales: 3.00 kg/cm²
11.- MATERIALES UTILIZADOS
11.1.- Concretos
Elemento
Todos
Concreto
fck
(kg/cm²)
c
Tamaño máximo del árido
(mm)
Ec
(kg/cm²)
200
1.00
15
212132
H25
11.2.- Aceros por elemento y posición
11.2.1.- Aceros en barras
Elemento
Todos
Acero
A-63-42H
fyk
(kg/cm²)
s
4200
1.00
11.2.2.- Aceros en perfiles
Tipo de acero para perfiles
Acero
Límite elástico Módulo de elasticidad
(kg/cm²)
(kg/cm²)
Acero formado en frío
ASTM A36
2530
2100000
Acero laminado
ASTM A36
2530
2100000
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12.- CONCLUSIÓN Y ALCANCES
Para el análisis y diseño se utilizó el método estático contenido en la norma NCh 433 of. 2011 vigente,
obteniendo los resultados reflejados en los planos estructurales.
Se ha realizado el estudio dinámico y los análisis de desempeño mecánico en base a categorías de suelo y
factores definidos para la región y uso, además de informaciones previas extendidas por el mandante. Se
entrega memoria en el contexto de regulación de obra.
El correcto comportamiento de estructuras y ejecución, se delega a los profesionales de la constructora a
cargo. El proyecto de estructuras y memoria son considerados del tipo regularización. La inspección de obras
idónea es subcontratada por el propietario a terceros.
Ante afloramientos desde napas subterráneas, el contratista se hará responsable de procurar el bombeo y
mejoramientos durante todo el proceso de construcción.
El propietario se hará responsable de verificar la calificación técnica de soldadores y carpinteros y el grado
académico de los profesionales designados para la construcción e inspección de obras.
JUAN-LUIS MENARES RODRÍGUEZ
ARQUITECTO U.T.F.S.M.
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