Memoría de Calculo Templo de Cabildo

Memoria de Cálculo

Proyecto: Templo de Cabildo 1

BASES DE CÁLCULO Y ESTRUCTURACIÓN

Proyecto: Templo de Cabildo

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1.0 DESCRIPCIÓN El siguiente documento describe los criterios, métodos y materiales utilizados en el diseño estructural del proyecto “Templo de Cabildo”. Para la casa habitación se han contemplado una serie de intervenciones a nivel estructural, de obra gruesa y terminaciones, a fin de cumplir con los requerimientos que las normas que se impone para este tipo de estructuras.. 2.0 MATERIALES 2.1 HORMIGÓN ARMADO

Para fundaciones: Calidad H-25 con un 90% de nivel de confianza. Resistencia a la compresión: f’c= 200 kg/cm2. Coeficiente de Poisson: ν= 0.3 Módulo de elasticidad: E= 1.5 '

c0.040957W f = 228.957 Kg/cm2.

Para losas de cielo, muros, cadenas, vigas y pilares de estructura existente: Calidad H-30 con un 90% de nivel de confianza. Resistencia a la compresión: f’c= 250 kg/cm2. Coeficiente de Poisson: ν= 0.3 Módulo de elasticidad: E= 1.5 '

c0.040957W f = 228.957 Kg/cm2. 2.2 ACERO DE REFUERZO

Para todos los hormigones nuevos: Barras de acero con resalte A630-420H. Tensión de fluencia: fy= 4.200 kg/cm2. Tensión de rotura: fu= 6.300 kg/cm2. Módulo de elasticidad: E= 2.100.000 kg/cm2.

Recubrimientos: Cimientos: r= 5cm. Sobrecimientos y vigas de fundación: r= 3cm.

2.3 ACERO ESTRUCTURAL Para perfiles y placas de acero A42-27ES: Tensión de fluencia: fy= 2.700 kg/cm2.

Tensión de rotura: fu= 4.200 kg/cm2. Módulo de elasticidad: E= 2.100.000 kg/cm2.

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2.4 UNIONES Uniones estructurales: ASTM A325 Soldadura: AWS E70XX con Fu = 70 ksi., filete mínimo de 5mm. Pernos de anclaje: SAE 1020

3.0 SUELO 3.1 TENSIONES ADMISIBLES

Tensión admisible estática (Estimada): σe= 10 T/m2 Tensión admisible dinámica (Estimada): σs= 13 T/m2

3.2 PARÁMETROS DE LA NCh 433 Of.96.

• Zona Sísmica Corresponde a zona 3, Cabildo

• Tipo de Suelo de Fundación Suelo tipo III.

4.0 CARGAS DE DISEÑO 4.1 PESO PROPIO

Hormigón Armado : 2500 kg/m3 Hormigón Simple : 2000 kg/m3 Cubierta : 10 kg/m2 Sobrelosa : 50 kg/m2 Acero : 7854 kg/m3

4.2 SOBRECARGA

Para la techumbre se utilizó la sobrecarga mínima de 100kg/m2. Como sobrecarga de piso se utilizaron 500 kg/m2.

4.3 SISMO

La carga lateral producida por sismo se determina según Norma NCh 433 Of. 96 como: Qo = C*I*P

El análisis de esfuerzos por carga sísmica se hace utilizando el método estático equivalente. Los parámetros que determinan este análisis son los siguientes:

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Parámetro Designación Valor

C Coeficiente Sísmico 0.288 I Factor de Importancia (A) 1.2

A0 Aceleración efectiva máxima (Zona 3) 0.4g T’ Parámetros del suelo (Tipo III) 0.85 n Parámetros del suelo (Tipo III) 0.8 T* Periodo fundamental de vibración 0.06 R Factor de modificación de la respuesta 3

El valor de la sobrecarga de techo se considera nulo para el análisis sísmico. Se considera la rigidez de los ejes para la distribución del corte.

Para la determinación de las masas sísmicas de considera la participación de los siguientes estados de carga:

Piso Participación todos pp+0.5sc

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5.0 MÉTODOS DE ANÁLISIS

Análisis Matricial de estructuras, considerando modelaciones planas, que toman en cuenta la forma general del marco y muros, las condiciones de apoyo existentes, la sección, además de las fuerzas correspondientes a los diferentes estados de carga considerados. Estas cargas se aplican en los nudos y secciones, según corresponda y se calculan usando sus áreas tributarias cuando no existe diafragma rígido. Se determinan los esfuerzos máximos para cada elemento estructural (axial, corte y momento) para los diferentes estados de carga considerados, con los cuales se verifican los mismos. Igualmente, se verifican los desplazamientos en los nudos, verificando que se mantengan dentro de los límites permitidos por la norma. Las fundaciones se diseñan con los esfuerzos obtenidos del análisis, se las considera como zapatas rígidas, y el diseño busca mantener las tensiones en el suelo bajo los márgenes admisibles y asegurar la estabilidad de la estructura, limitando el giro de la fundación.

Elemento Método Hormigón Armado Rotura

Acero LRFD Suelo Tensiones Admisibles

El análisis estructural se realizó utilizando el programa de análisis Etabs 9.14, el cual permite modelaciones planas y tridimensionales, además se utilizan planillas de cálculo para la verificación de diferentes elementos estructurales.

6.0 COMBINACIONES DE CARGA

Acero Hormigón Tensiones del suelo y desplazamientos.

1.4pp 1.2pp+1.6sc pp+sc+sct 1.2pp+1.6sc+0.5sct 1.4pp+1.4sc±1.4sismo pp+sc+sismo 1.2pp+1.6sct+0.5sc 0.9pp+1.4sismo pp+sc+viento

1.2pp+1.6sct+0.8viento pp± sismo 1.2pp+1.3viento+0.5sc+0.5sct pp± viento

1.4pp+1.4sc±1.4sismo 0.9pp+1.4sismo 0.9pp+1.3viento

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# Mpp 0,900

x 2,1 mts. Msc 0,708

B 2,8 mts. F1 Emp. suelo 2,09 ton. Msismo 7,770

H 3,7 mts. F2 Emp. Sc 0,31 ton. ACI 318L 1 mts. F3 Sísmico 2,71 ton. c1 1,2*pp+1,6*sc

d 0,4 mts. c2 1,4*pp+1,4*sc+1,4*s

K0 0,17 P1 3,70 ton. c3 1,4*pp+1,4*sc-1,4*s

Ks 0,22 P2 -0,93 ton. c4 0,9*pp+1,4*sq 0,5 t/m2 P3 2,80 ton. c5 0,9*pp-1,4*s

a 0,5 mts. P4 13,99 ton. c6 1,2*pp+1*s+1,3w

c 0,2 mts. c7 0,9*pp+1,6*w

c´ 0,4 mts.

fy 4200 kg/cm2 M. Resist. t-m c8 1,2*pp+1,4s

f´c 200 kg/cm2 Mom. Volc. t-m c9 1,2*pp-1,4s

σ adm. 20 t/m2 Fs = 2,51 > 1,5 c10 0,9*pp+1,4*s

γ suelo 1,8 t/m3 c11 0,9*pp-1,4*s

φ 30

P. Resist. 11,29 ton. Ma = 13,13 t-m

V. Desliz. 5,12 ton. Na = 27,39 ton.

Fs = 2,21 > 1,5 e = 0,48 mts.

σ máx. 19,8 t/m2 2,76 mts.

σ min. -0,3 t/m2 99% > 80%Ma = 9,62 σ máx. 19,83 t/m2 < 20 t/m2

Na = 19,56 e = 0,49

σ máx. 14,4 t/m2 2,72 mts.

σ min. -0,4 t/m2 % Apoy o 97% > 80%

σ máx. 14,36 t/m2 < 20 t/m2

Sin volcamiento

Fs. Deslizamiento

Sin deslizamiento

Tensiones

Ley del trapecio Ley del triangulo

Tensión ok

TENSIONESLey a considerar

DIMENSIONAMIENTO

ok

Fs. Volcamiento

DATOS

23,47 3,02

DISEÑO

Combinaciones Pu (ton) Vu (ton) Mu(t-m)

27,39 6,81 13,13

2,21

-0,78 -8,63

17,60 5,68 11,69

27,39

17,60 -1,91 -10,07

23,47 5,22 13,13

17,60 1,89 13,13

Nch 236923,47 6,31 13,13

23,47 -1,28 13,13

17,60 5,68 13,13

17,60 -1,91 13,13

e/b0,171

Ley del triangulo

Ley del trapecio Ley del trianguloLargo de apoyo Apoyo

OK% Apoyo

t/m2 14,81

Tensión OKTensión OK

Armadura Ley deTrapecio Ley de Triangulo

T-m/m -13,16

t/m2

w 0,03 m3/m 0,03 m3/m

σ Pedestal 15,07

> 100 t/m2 ... Armar > 100 t/m2 ... Armar

T-m/m

σ de tracción 493,44 t/m2 493,42 t/m2

Mom. de diseño -13,16

11,90

Tensión Ok

Ley del triangulo

Fuerzas horizontales

Fuerzas verticales

Apoyo Ok

Ley a considerar

Largo de apoy o

0,176

29,88

le

8.0 RESULTADOS OBTENIDOS 8.1 Resultados de Muro de Contención (M.C 1 y M.C 2)

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8.1.1 Detalle de muro de contención (M.C 1 y M.C 2)

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8.2 Resultado de muro de contención (M.C 1) 8.2.1 Detalle de muro de contención (M.C 1 y M.C 2)

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8.3 Resultado de fundaciones (F3) 8.3.1 Detalle de fundación (F3)

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8.4 Resultado de fundaciones (F6) 8.4.1 Detalle de fundación (F3)

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Losa Dirección Espesor fy Φ As Asmin Autilizar Fierro101 y 1 1,12 20 4200 0,9 1,16 2,8 2,80 Φ8@18101 x 2 1,86 20 4200 0,9 1,94 2,8 2,80 Φ8@18101 Suple 3 3,86 20 4200 0,9 4,10 4,10 SΦ10@18102 y 4 3,95 20 4200 0,9 4,20 2,8 4,20 Φ10@18102 x 5 4,65 20 4200 0,9 4,98 2,8 4,98 Φ10@15102 Suple 6 4,02 20 4200 0,9 4,28 4,28 SΦ10@18102 Suple 2 7 4,12 20 4200 0,9 4,39 4,39 SΦ10@18

103 y 8 1,85 20 4200 0,9 1,93 2,8 2,80 Φ10@18103 x 9 4,58 20 4200 0,9 4,90 2,8 4,90 Φ10@15103 Suple 10 3,98 20 4200 0,9 4,50 4,50 SΦ10@18103 Suple 2 11 4,08 20 4200 0,9 4,62 4,62 SΦ10@18104 y 12 2,98 20 4200 0,9 3,14 2,8 3,14 Φ10@18104 x 13 3,89 20 4200 0,9 4,14 2,8 4,14 Φ10@15104 Suple 14 4,10 20 4200 0,9 4,37 4,37 SΦ10@18105 y 15 1,65 20 4200 0,9 1,72 2,8 2,80 Φ10@18105 x 16 4,38 20 4200 0,9 4,68 2,8 4,68 Φ10@15105 Suple 17 4,18 20 4200 0,9 4,46 4,46 SΦ10@18106 y 18 2,33 20 4200 0,9 2,59 2,8 2,80 Φ10@18106 x 19 4,63 20 4200 0,9 4,96 2,8 4,96 Φ10@15106 Suple 20 4,09 20 4200 0,9 4,36 4,36 SΦ10@18107 y 21 4,18 20 4200 0,9 4,46 2,8 4,46 Φ10@18107 x 22 4,75 20 4200 0,9 5,09 2,8 5,09 Φ10@15107 Suple 23 3,92 20 4200 0,9 4,17 4,17 SΦ10@18108 y 24 2,15 20 4200 0,9 2,25 2,8 2,80 Φ10@18108 x 25 4,46 20 4200 0,9 5,07 2,8 5,07 Φ10@15108 Suple 26 3,98 20 4200 0,9 4,24 4,24 SΦ10@18201 x 27 4,54 20 4200 0,9 4,86 2,8 4,86 Φ10@15201 y 28 2,98 20 4200 0,9 3,34 2,8 3,34 Φ8@15201 Suple 29 6,38 20 4200 0,9 6,94 6,94 SΦ12@15202 y 30 2,45 20 4200 0,9 2,57 2,8 2,80 Φ10@15202 x 31 3,01 20 4200 0,9 3,18 2,8 3,18 Φ8@15202 Suple 32 2,88 20 4200 0,9 3,04 3,04 SΦ12@15203 y 33 4,51 20 4200 0,9 4,82 2,8 4,82 Φ10@15203 x 34 3,12 20 4200 0,9 3,30 2,8 3,30 Φ8@15203 Suple 35 2,75 20 4200 0,9 2,89 2,89 SΦ12@15204 y 36 4,65 20 4200 0,9 4,98 2,8 4,98 Φ10@15204 x 37 2,80 20 4200 0,9 2,95 2,8 2,95 Φ8@15204 Suple 38 2,67 20 4200 0,9 2,81 2,81 SΦ12@15

Momento

8.5 Calculo de losas

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8.5.1 Esquema de enfierradura de losas

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d 37h 40b 40fy 4200f´c 250Mu 9,65

φ flexión 0,9Vu 19

φ corte 0,85

ρ 0,010

ρ mín. 0,003ρ máx. 0,019

a = 3,58 cm Vc = 10,54 ton.

As = 7,68 cm2 Vs = 11,79 ton. < 42,168 cumpleAs mín= 4,93 cm2

Av = 3,79b = 19 b = 15d = 39 d = 44 3Φ18 Inferior

3Φ16 Superior

Datos

Con d=2b Con d=3b

Resultados Flexión

Vigas (flexión)

Resultados Corte

cm2/rama/mt

8.6 Calculo de Viga V4 (30/40) 8.6.1 Detalle de enfierradura de Viga

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d 37h 40b 20fy 4200f´c 250Mu 6,45

φ flexión 6,08Vu 12

φ corte 0,85

ρ 0,010

ρ mín. 0,003ρ máx. 0,019

a = 0,68 cm Vc = 5,27 ton.

As = 4,93 cm2 Vs = 8,85 ton. < 21,084 cumpleAs mín= 2,47 cm2

Av = 2,85b = 9 b = 7d = 18 d = 21 2Φ18 Inferior

2Φ16 Superior

Datos

Con d=2b Con d=3b

Resultados Flexión

Vigas (flexión)

Resultados Corte

cm2/rama/mt

8.6 Calculo de Viga V2 (20/40) 8.6.2 Detalle de enfierradura de Viga

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Elemento Tipo de Esfuerzo Esfuerzo (Kg) Tipo de PerfilT1-2 Compresión 7564 150x50x4T1-3 Tracción 7450 150x50x4

T2-3 ----- 0 2(30x30x3)T2-4 Compresión 630 2(30x30x3)T3-4 Tracción 7450 150x50x4T2-5 Compresión 6304 150x50x4T4-5 Tracción 110 2(30x30x3)T4-6 Tracción 6820 150x50x4T5-6 Compresión 1154 2(30x30x3)T5-7 Compresión 6818 150x50x4T6-7 Tracción 375 2(30x30x3)T6-8 Tracción 5728 150x50x4

T7-8 Compresión 936 2(30x30x3)

T7-9 Compresión 5999 150x50x4

T8-9 Tracción 429 2(30x30x3)

T8-10 Tracción 4894 150x50x4

T9-10 Compresión 940 2(30x30x3)T9-11 Compresión 5201 150x50x4T10-11 Tracción 511 2(30x30x3)

T10-12 Tracción 4106 150x50x4T11-12 Compresión 1112 2(30x30x3)

T11-13 Compresión 5225 150x50x4T13-12 Tracción 1389 2(30x30x3)

8.7 Resultados de cálculo de cerchas:

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fy 2400 kg/cm2 fy 2400 kg/cm2

Perfil 150x50x4 Perfil 150x50x4Area 9,47 cm2 Area 9,47 cm2

i 1,49 cm i 1,49 cmL 101 cm L 100 cmBarra T1-2 Barra T1-3Esfuerzo 7564 kg Esfuerzo 7450 kgId. Esfuerzo Compresión Id. Esfuerzo TracciónEsbeltez 67,785Cc 130,414(L/i)≤200 67,7852 Compresión Cc 130,4140(L/i)≤300 67,7852 Tracción (L/i)≤200 67,1141 Compresiónf adm 1119,03 o Verificación (L/i)≤300 67,1141 Tracción

f tr 798,73 f adm 1123,53 o Verificación

f adm 1440 f tr 787

(f tr /f adm )≤1 0,55 f adm 1123,53

(f tr /f adm )≤1 0,70


Perfil 2(30x30x3) Perfil 2(30x30x3)Area 3,3 cm2 Area 3,3 cm2

i 1,41 cm i 1,41 cmL 17 cm L 101 cmBarra T2-3 Barra T2-4Esfuerzo 0 kg Esfuerzo 630 kgId. Esfuerzo ----- Id. Esfuerzo Compresión(L/i)≤200 12,05673759 Compresión Cc 130,4140(L/i)≤300 12,05673759 Tracción (L/i)≤200 71,63120567 Compresiónf adm 0,6fy o Verificación (L/i)≤300 71,63120567 Tracción

f tr 0,00 f adm 1092,82 o Verificación

f adm 1440 f tr 190,91

(f tr /f adm )≤1 0,00 f adm 1440

(f tr /f adm )≤1 0,13

Tramo 2-5fy 2400 kg/cm2 fy 2400 kg/cm2

Perfil 150x50x4 Perfil 150x50x4Area 9,47 cm2 Area 9,47 cm2

i 1,49 cm i 1,49 cmL 100 cm L 101 cmBarra T3-4 Barra T2-5Esfuerzo 7450 kg Esfuerzo 6304 kgId. Esfuerzo Tracción Id. Esfuerzo CompresiónCc 130,4140 Cc 130,4140(L/i)≤200 67,1141 Compresión (L/i)≤200 67,7852 Compresión(L/i)≤300 67,1141 Tracción (L/i)≤300 67,7852 Tracciónf adm 1123,53 o Verificación f adm 1119,03 o Verificación

f tr 787 f tr 666

f adm 1123,53 f adm 1119,03

(f tr /f adm )≤1 0,70 (f tr /f adm )≤1 0,59

Tramo 1-2 Tramo 1-3

Tramo 2-3 Tramo 2-4

Tramo 3-4

Cumple

Cumple

Cumple

Cumple

Cumple Cumple

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Tramo 4-6


Perfil 2(30x30x3) Perfil 150x50x4Area 3,3 cm2 Area 9,47 cm2

i 1,41 cm i 1,49 cmL 34 cm L 100 cmBarra T4-5 Barra T2-3Esfuerzo 110 kg Esfuerzo 6820 kgId. Esfuerzo Tracción Id. Esfuerzo Tracción(L/i)≤200 24,11347518 Compresión (L/i)≤200 67,11409396 Compresión(L/i)≤300 24,11347518 Tracción (L/i)≤300 67,11409396 Tracciónf adm 0,6fy o Verificación f adm 0,6fy o Verificación

f tr 33,33 f tr 720,17

f adm 1440 f adm 1440

(f tr /f adm )≤1 0,02 (f tr /f adm )≤1 0,50



i 1,41 cm i 1,49 cmL 106 cm L 101 cmBarra T5-6 Barra T5-7Esfuerzo 1154 kg Esfuerzo 6818 kgId. Esfuerzo Compresión Id. Esfuerzo CompresiónCc 130,4140 Cc 130,4140(L/i)≤200 75,1773 Compresión (L/i)≤200 67,7852 Compresión(L/i)≤300 75,1773 Tracción (L/i)≤300 67,7852 Tracciónf adm 1067,98 o Verificación f adm 1119,03 o Verificación

f tr 350 f tr 720

f adm 1067,98 f adm 1119,03

(f tr /f adm )≤1 0,33 (f tr /f adm )≤1 0,64




f tr 113,64 f tr 604,86

f adm 1440 f adm 1440

(f tr /f adm )≤1 0,08 (f tr /f adm )≤1 0,42

Cumple Cumple

Tramo 4-5

Tramo 5-6

Cumple Cumple

Tramo 6-7

Cumple Cumple

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f tr 284 f tr 633

f adm 1042,50 f adm 1119,03

(f tr /f adm )≤1 0,27 (f tr /f adm )≤1 0,57




f tr 130,00 f tr 516,79

f adm 1440 f adm 1440

(f tr /f adm )≤1 0,09 (f tr /f adm )≤1 0,36




f tr 284,85 f tr 549,21

f adm 995,05 f adm 1119,03

(f tr /f adm )≤1 0,29 (f tr /f adm )≤1 0,49




f tr 154,85 f tr 433,58

f adm 1440 f adm 1440

(f tr /f adm )≤1 0,11 (f tr /f adm )≤1 0,30Cumple Cumple

Tramo 9-10

Cumple Cumple

Tramo 10-11

Cumple

Tramo 8-9

Cumple

Tramo 7-8

Cumple Cumple

Memoria de Cálculo





f tr 336,97 f tr 551,74

f adm 939,96 f adm 1119,03

(f tr /f adm )≤1 0,36 (f tr /f adm )≤1 0,49

fy 2400 kg/cm2

Perfil 2(30x30x3)Area 3,3 cm2

i 1,41 cmL 100 cmBarra T8-9Esfuerzo 1389 kgId. Esfuerzo Tracción(L/i)≤200 70,92198582 Compresión(L/i)≤300 70,92198582 Tracciónf adm 0,6fy o Verificación

f tr 420,91

f adm 1440

(f tr /f adm )≤1 0,29

Tramo 12-13

Cumple

Tramo 11-12

Cumple Cumple

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9.0 RESULTADOS DEL ANÁLISIS

Del análisis realizado, se obtiene que la estructura resiste adecuadamente las distintas cargas solicitantes, esto es:

• Las tensiones de trabajo están bajo los límites admisibles, considerando las restricciones a la tensión, dados por la normativa.

• Las deformaciones, tanto en dirección vertical como horizontal, están bajo límites

admisibles entregados por las normas, las cuales no comprometen la servicialidad de la estructura.

8.0 BIBLIOGRAFÍA

• Norma NCh 1537 Of. 86, Diseño estructural de edificios, cargas permanentes y sobrecargas de uso.

• Norma NCh 432 Of. 72, Efectos del viento sobre las construcciones. • Norma NCh 433 Of. 96, Diseño sísmico de edificios. • Norma NCh 2123 Of. 97, modificada 2003. Albañilería Confinada – Requisitos de

Diseño y cálculo. • Norma NCh 1198 Of. 91, Madera-Construcción en madera-cálculo. • Código de diseño de hormigón armado, basado en ACI 318-2005 • Manual de Diseño para Estructuras de Acero basado en el método LRFD, 2001.

Alfredo Álvarez Tapia Ingeniero Civil en Obras Civiles

Memoría de Calculo Templo de Cabildo

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