SECPLAN UNIDAD TECNICA
MEMORIA DE CÁLCULO ESTRUCTURAL INFORMACIONES GENERALES Proyecto: Comuna: Dirección: Propietario: Ingeniero Civil Asesor:
“REPOSICIÓN DE AREA ADMINISTRATIVA DEL C.E.I.A. (CENTRO EDUCATIVO INTEGRAL DEL ADULTO) DE YUMBEL” YUMBEL. CALLE QUEZADA NUMERO 750 CIUDAD DE YUMBEL. MUNICIPALIDAD DE YUMBEL. PAOLA ARAYA B.
1.- INTRODUCCIÓN El presente estudio tiene como finalidad realizar la verificación de los elementos resistentes que componen la construcción del Centro Educación Integral de Adulto Luis Saldes, considerando las fundaciones, muros de albañilería, de madera, pilares y cadenas. En general las fundaciones se han considerado como zapatas corridas bajo muros de albañilería.
2.- CONSIDERACIONES El Ceia Luis Saldes será construida en albañilería de ladrillo fiscal reforzada, con un segundo piso en tabiquerías de madera de 2”x3”, envigado entrepiso de 2”x6” en pino impregnado y apoyado en vigas de acera IN de 150 x 50 x 10 x 5 mm de acuerdo a plano de estructuras. Las cerchas serán estructuradas en madera de pino de 1”x4”, con costaneras de pino de 2”x2”, sobre la que irá una cubierta de zincalum de 0.4 mm. Los pilares serán de la forma y dimensiones indicadas en planta de fundaciones y estructuras, las cadenas de 0.2x0.2m y vigas de 0.2 x 0.35 m. Las fundaciones son del tipo corrida, con cimientos de 0.40x0.7 m y sobrecimientos armados de 0.2x0.3 m, con 4Fe de 12 mm y estribos de 8 mm @20 cm.
3.- BASES DE CÁLCULO Este ítem informe tiene como objeto mostrar un resumen de los criterios, métodos y materiales empleados, los cuales controlan el diseño de las obras civiles para esta obra. Su desarrollo está basado en las normas chilenas emitidas por el Instituto Nacional de Normalización.
3.1.- Criterios de Diseño 3.1.1. Suelo:De acuerdo a los antecedentes recopilados, se supone una tensión máxima admisible para el suelo de 1.0 kg/cm2. En caso eventual, la tensión admisible podrá incrementarse en un 33%. Ingeniero civil asesor – Secplan- fono (56) 043/439024 -
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3.1.2. Materiales: Hormigón: Hormigón H-25 con una resistencia característica f'c >= 210 Kg/cm2 a los 28 días, 90% nivel de confianza, para losas, pilares, vigas, cadenas y fundaciones. Para los cimientos, podrá utilizarse hormigón tipo H-20 con un 20 % máximo de bolón desplazado. Ladrillos: Tipo fiscal, de primera calidad con una resistencia mínima a compresión de 40 kg/cm2. Acero de refuerzo: Clase A 44-28 H con una tensión de fluencia mínima fy >= 2.800 Kg/cm2, con resaltes. Madera: Para los elementos estructurales de madera no nativa, se utilizará pino radiata con las siguientes características: Pino radiata: Grado Estructural Nº 1 (G1), con las siguientes tensiones admisibles: - Flexión - Compresión paralela - Cizalle - Módulo de Elasticidad
: : : :
70.38 53.04 7.344 62.220
kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2 kg/cm2
Para el diseño de los elementos de acero, se utilizará el método de las tensiones admisibles según Nch427.
3.2.
Cargas
Las cargas y sobrecargas se estiman según la norma Nch 1537 Of.86, Nch 432 y Nch 433. Para efectos de análisis las cargas se consideran según su naturaleza. - Cargas Permanentes - Cargas Eventuales 3.2.1.
: :
Peso Propio y Sobrecarga. Sismo, Viento e Impacto
Cargas Permanentes
Se consideran en este ítem del presente estudio los pesos propios de todos los elementos estructurales incorporados, de los materiales y de los accesorios fijos. 3.2.1.1. Peso Propio Las cargas de peso propio consideradas en el diseño están constituidas por el peso de la estructura y todo el material unido y soportado permanentemente por ella. Para efectos de cálculo de los pesos propios de los materiales, se consideran los siguientes pesos específicos: Hormigón Armado Hormigón Simple Madera Acero Suelo
: : : : :
2500 2400 750 7850 1800
Kg/m3 Kg/m3 Kg/m3 Kg/m3 Kg/m3
Nota : Los pesos de los demás materiales, que en general no son estructurales y solo actúan como pesos muertos, estarán especificados por catálogos y deberán cumplir con los valores dados en la Norma respectiva. Ingeniero civil asesor – Secplan- fono (56) 043/439024 -
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3.2.1.2. Sobrecarga Las Sobrecargas se determinan según Tablas de la Nch 1537 Of.86 y dependerá del uso que se le dará al sector considerado. Techumbre i.
:
30
Kg/m2
Reducción de las sobrecargas
a. Por Área tributaria Se puede reducir en función del área tributaria total A que incide sobre el elemento estructural, según: Ca = 1 Ca = 1 -0,008 x A ≥ 0,60 Ca = 0,60 3.2.2.
; ; ;
para A ≤ 20 m2 para 20 m2 ≤ A ≤ 50 m2 para 50 m2 ≤ A
Cargas Eventuales
3.2.2.1. Viento El marco formado por muros y cerchas deberá estar diseñado para las tensiones originados por el viento durante su construcción y después de terminada. Para este propósito se considera una presión básica del viento según Nch 432 de qb = 70 Kg/m2. Todo el cálculo debido a las fuerzas provocadas por el viento se hará según la Norma Nch 432. 3.2.2.2. Sismo El cálculo sísmico de las distintas estructuras que componen el centro de estudios, se hará según la Norma Nch 433 Of.96, para lo cual se empleará el método de las fuerzas laterales equivalentes también conocido como método estático. El esfuerzo de corte basal se determinó según: Qo = C x I x P
Dónde:
Qo C Ao S I
: : : : 1,20. :
Esfuerzo de Corte Basal. Coeficiente Sísmico, usaremos C = 0,35SAo/g. Coeficiente de Aceleración (zona Sísmica 3), Ao = 0,40g. Coeficiente según tipo de suelo de Fundación (Tipo IV) S = Coeficiente de Importancia, usaremos I = 1,20. Luego:
3.2.2.2.1.
Qo = 0,202P
Distribución de Cargas
Cada elemento va a estar solicitado según las cargas que actúan sobre él. i.
Peso Propio (PP)
Estas se expresaron en Kg/m2, y se dedujeron multiplicando el volumen del elemento por el peso específico de este.
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ii.
Sobrecarga (SC)
Esta se distribuye por áreas tributarias, según el elemento estructural considerado. iii.
Viento(V)
Según Nch 432. iv.
Sismo(S)
Según Nch 433 Of.96.
4.
PARAMETROS DE DISEÑO
4.1 Combinaciones de Carga 4.1.1.
Cargas Normales
Diseño Elementos de Acero: Qs = PP + SC Verificación Tensiones en el Suelo de Fundación: Qs = PP + SC Qs = 0.75(PP + SC ± Viento) Qs = 0.75(PP + SC ± Sismo) 4.1.2 Cargas Eventuales Diseño Elementos de Acero: i. ii.
Qs = 0.75(PP +SC ± Sismo) Qs = 0.75(PP +SC + Viento)
4.1.3 Momento de Diseño i
M dis = 10.64 ton-m
4.1.4 Criterios de Falla Se han utilizado los siguientes criterios: i. Por Deformaciones Máximas (Todos). ii. Por Tensiones Admisibles (Acero). ____________________________ Paola Araya Badilla Ingeniero civil
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ANEXOS
I).- VERIFICACIÓN DE FUNDACIONES Datos Geométricos Cimiento B
50
cm
H
60
cm
C
15
cm
h
30
cm
Sobrecimiento
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L
388
cm
H total
90
cm
f'c
210
kg/cm2
fy
2800
kg/cm2
ρHA
2500
kg/m3
Datos Materiales
1.- Chequeo Tensión Admisible del Terreno para Cargas de Servicio Peso Zapata
3347
kg
Ppp
2094
kg
Psc
403
kg
Pz
3347
kg
3.35
Ton
Solicitaciones Albañilería C2:PP+SC+Sz
Sismo Z N
2541
kg
Vz
306
kg
Mx
68456
kg-cm
Pilar1
Pilar2
Sismo Z
C2:PP+SC+Sz
Sismo Z
C2:PP+SC+Sz
N
451
kg
N
431
kg
Vz
26
kg
Vz
-14.8
kg
Mx
2344.1
kg-cm
Mx
-1170.8
kg-cm
Peso Solicitante Ps: Ppp+Psc+Pz Ps:
5844
kg
Momento Solicitante Ms
98177
kg-cm
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Excentricidad Distribución Trapezoidal
e
58.4
cm
L/6
64.7
cm
Q máx.
0.379
kg/cm2
Q min.
0.223
kg/cm2
Q adm
1
kg/cm2
Ok, El Suelo Resiste
2.- Chequeo para que la Altura Resista la Flexión y el Corte provocadas por las Cargas mayoradas.
Utilizaremos C:1.4PP+1.4SC+1.4Sismo Pu
3496
Mu
137448
qumax
0.29
kg kg-cm kg/cm2
Verificación a Flexión ФMn
197873
kg-cm
Resiste Solicitaciones a Flexión
Verificación al Corte Vu
10.2
kg/cm
ФVn
5756
kg/cm
Resiste Solicitaciones al Corte
II).- VERIFICACIÓN ALBAÑILERIA
Datos Geométricos hw
220
cm
bw
15
cm
Lw
374
cm
105187.5
cm4
I Solicitaciones Vu
306.00
Kg
Nu
2541.00
Kg
68456.00
Kg-cm
Mu
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Unidades de albañilería Clase
MqHv
fp [Mpa] Grado Mortero
100 kg/cm2
10 M10
*Resistencia básica a la compresión fm'
25
kg/cm2 < 60 kg/cm2
*Resistencia básica al corte τm
5
kg/cm2
*Resistencia básica a la tracción por flexión
3
kg/cm2
Em
25000
kg/cm2
Gm
7500
kg/cm2
Esfuerzo de corte admisible
Am
Área bruta sección transversal Tensión media en compresión axial
σ0 Va
6807.42
Kg
0.35*τm*Am
9817.5
kg
Va
5876.67
Kg
>
Vu
5610
cm2
0.529
kg/cm2
306.00
kg
La sección resiste el corte solicitante Esfuerzo axial de compresión admisible
fm'
25
kg/cm2
h
Resistencia Básica a la compresión. mínimo valor distancia de confinamiento
220
cm
φe
Factor de reducción por esbeltez
0.95
Na
45349.2
kg
45.35 Ton
Nu
2541.00
Kg
2.54 Ton
La sección resiste la compresión Flexión solicitaciones contenidas en el plano del muro Ingeniero civil asesor – Secplan- fono (56) 043/439024 -
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Flexión simple
Moa Mu
As
4.52
cm2
fy
2800
kg/cm2
fs
1400
kg/cm2
d'
323
cm
1839549.6
Kg-cm
18.4
Ton-m
68456
Kg-cm
0.68
Ton-m
El muro Resiste la Flexión Simple b) Flexión compuesta
Na N d
Esfuerzo Axial admisible 2541.00 Kg 334 cm
Ma
2009288.4
kg-cm
Mu
68456
kg-cm
45349.2
20.1
Kg
Na/3= 15116.40 kg
Ton-m
El muro resiste a Flexión Compuesta
III).- VERIFICACION PERFIL IN 200/150/10/5 Datos de Perfil Perfil Acero
IN 200/150/10/5 A270ES
E
2100000
Kg/cm2
Fy
2700
Kg/cm2
d
200
mm
bf
150
mm
tf
10
mm
tw
5
mm
ΦASD
1,67
A
3900
mm2
Ix
29500000
mm4
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Sx
295000
mm3
rx
87
mm
Zx
326000
mm3
Cw
5,98E+10
mm6
J
1,08E+05
mm4
Iy
5630000
mm4
Sy
75000
mm3
ry
38
mm
Zy
114000
mm3
Cargas de Diseño Mu
265500
kg-cm
Mmax
265500
kg-cm
Ma
8100
kg-cm
Mb
212000
kg-cm
Mc
8100
kg-cm
Verificación de ala y alma Ala
7,5
≤
10,60
Alma
36
≤
104,86
Sección compacta Sección compacta
Verificación a Flexión Eje fuerte Fluencia Mn
527066
≥
265500 kg-cm
La sección resiste a flexión
Pandeo lateral torsional Longitudes Lb
848
cm
Lp
187
cm
Lr
7,35E+02
cm
Mn
5,43E+05
≥
265500 kg-cm
La sección resiste
Cb
2,12692665
≤
3
Ok!
Lb
>
Lr
Fcr
3,07E+03
kg/cm2
Mn
5,43E+05
≥
Ok!
265500
La sección resiste
Eje Débil Ingeniero civil asesor – Secplan- fono (56) 043/439024 -
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Mn
307800
≤
324000 kg-cm
Ok!
El perfil IN 200/150/10/5 resiste adecuadamente las solicitaciones.
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