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TIENDA MELIPILLA

MEMORIA DE CÁLCULO 390-EES-MC-003

PREPARADO POR:

FEBRERO 2017

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MEMORIA DE CÁLCULO TIENDA MELIPILLA

390-EES-MC-003

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A 16.10.17 F. Garcia A. Goffard

B 19.10.17 F. Garcia A. Goffard

0 24.10.17 F. Garcia A. Goffard



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Revisión

N° Fecha Descripción

A 16.10.17 Emitido para coordinación interna

B 19.10.17 Emitido para coordinación interna

0 24.10.17 Emitido para construcción



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390-EES-MC-003

INDICE

1 DESCRIPCION Y ALCANCE ESTRUCTURAL .......................................................... 4

2 ANTECEDENTES ................................................................................................. 5

2.1 NORMAS Y REFERENCIAS ....................................................................... 5

2.2 MATERIALES ........................................................................................... 6

2.3 PERNOS, TUERCAS, GOLILLAS Y SOLDADURA ......................................... 6

3 ESTADOS DE CARGA .......................................................................................... 8

3.1 CARGAS PERMANENTES ......................................................................... 8

3.2 CARGAS EVENTUALES............................................................................. 9

4 COMBINACIONES DE CARGA ........................................................................... 15

5 DISEÑO ESTRUCTURAL .................................................................................... 16

5.1 CONSIDERACIONES GENERALES ........................................................... 16

6 DISEÑO ESTRUCTURAL ENTREPISO INDEPENDIENTE ...................................... 18

6.1 CONTROL DE DEFLEXIONES .................................................................. 18

6.2 DEMANDA - CAPACIDAD PILARES 200X200X6MM .............................. 19

6.3 DEMANDA - CAPACIDAD VIGA IPE-330 ............................................... 20

6.4 DEMANDA - CAPACIDAD VIGA IPE-240 ............................................... 21

6.5 LOSA DE ENTREPISO ............................................................................. 22

7 DISEÑO ESTRUCTURAL MARCO METALICO PARA CUBIERTA DE TECHO.......... 24

7.1 DEMANDA - CAPACIDAD PILARES TUBEST 500X50.9 ........................... 24

7.2 DEMANDA - CAPACIDAD VIGA TUBEST 400X44.2 ................................ 25



7.5 FUNDACIONES ...................................................................................... 28

8 CONCLUSION ................................................................................................... 29

9 DOCUMENTOS DEL AUTOR ............................................................................. 30

9.1 PATENTE PROFESIONAL ....................................................................... 30

9.2 CERTIFICADO DE TÍTULO ...................................................................... 31

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1 DESCRIPCION Y ALCANCE ESTRUCTURAL

El presente documento corresponde a la memoria de cálculo para el proyecto “TIENDA

MELIPILLA”, ubicado en la comuna de Melipilla.

El proyecto consiste en el diseño de una edificación de dos niveles. El primer nivel está

estructurado como un sistema de entrepiso independiente con pilares metálicos de sección

cuadrada, vigas tipo IPE y losa con Placa Colaborante Sigaldeck de 11.35cm de espesor. Los marcos

metálicos que sostienen la cubierta de techo configurados con perfiles tipo TUBEST.

El análisis estructural de este edificio fue realizado con el programa de elementos finitos

ETABS V-16.2.0. Dentro de las verificaciones que se realizarán en este documento están:

Verificación de los elementos estructurales que conforman la edificación.

Análisis modal-espectral de estructura según norma NCh 433-Of.96, D.S. 61 Dic.2011

Diseño y verificación de fundaciones aisladas.

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2 ANTECEDENTES

2.1 Normas y referencias

La verificación de la estructura se efectuará considerando las siguientes normas de diseño:

Normas nacionales

NCh 431 of 2010 “Diseño estructural – Cargas de nieve”

NCh 432 of 2010 “Diseño estructural – Cargas de viento”

NCh 433 of 1996 Modificada en 2009 “Diseño Sísmico de Edificios” aprobación

decreto 61.

NCh 1537 of 2009 “Diseño estructural de edificios – Cargas permanentes y

sobrecargas de uso”

NCh 3171 of 2010 “Diseño estructural – Disposiciones generales y combinaciones de

carga”

Manual de Diseño en Acero, ICHA, 2000.

Normas y documentos extranjeros

American Institute of Steel Construction, AISC-ASD, 9º Edition, 1989.

AISC 360 – 05 “Steel construction manual” 13 edition.

ACI-318-05

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2.2 Materiales

MATERIAL CARACTERÍSTICAS

Acero Estructural

Perfiles Cuadrados

ASTM A-500

Tensión de Fluencia Fy = 3230 Kg/cm²

Tensión de Rotura Fu = 4070 Kg/cm²

Módulo de Elasticidad E = 2100000 Kg/cm²

Peso Específico 𝛾 = 7850 Kg/m³

Acero Estructural

Perfiles IPE

ASTM A-36





Acero Estructural

Perfiles TUBEST

A42-27ES





Acero Estructural

Placas Metálicas

ASTM A-36





Cumplimientos de Normas para el acero

Los perfiles y planchas de acero deberán cumplir con la Norma NCh 203-2006.

Las planchas gruesas de acero que se empleen deberán satisfacer la Norma NCh 209

of. 71.

Las planchas delgadas de acero que se empleen deberán satisfacer la Norma NCh 217

of. 68.

2.3 Pernos, Tuercas, Golillas y Soldadura

Corrientes

Los pernos corrientes, tuercas y golillas serán de acero calidad ASTM A307 Grado A, y

deberán cumplir con las normas NCh 206 of. 56, NCh 208 of. 56 y NCh 301 of. 63.

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Alta Resistencia

Los pernos de alta resistencia serán de acero al carbono según ASTM tipo 2 (A-325). Las

tuercas y golillas deberán cumplir con las normas ASTM A563 y ASTM F436 respectivamente.

Soldaduras

Los electrodos empleados para soldaduras al arco manual, serán del tipo AWS E 70XX, de

acuerdo con la norma AWS. Se usará un filete mínimo de 5 mm, excepto cuando éste exceda el

menor espesor de los componentes soldados.

Para la soldadura en planta se utilizará una del tipo MIG (Metal Inert Gas), que consiste en

un hilo macizo o tubular continuo de diámetro 0,9mm. El espesor de filete mínimo será de 5 mm,

excepto cuando éste exceda el menor espesor de los componentes soldados.

Conexiones Empernadas

La colocación de pernos deberá cumplir con la “specification for structural joints using

ASTM A325 or A490 Bolts” del AISC. Los pernos corrientes, tuercas y golillas deberán ser calidad

ASTM A307 Grado A, con tuerca ASTM A563 Grado A y golilla de acero templado ASTM F-436.

Tensión mínima de apriete de pernos de alta resistencia (A325).

En seco (K=0.20) Lubricado (K=0.15)

1/2" 12000 14000 105 79

5/8" 19000 23000 210 155

3/4" 28000 34000 365 275

7/8" 39000 47000 597 448

1" 51000 61000 890 670

1 1/8" 56000 67000 1100 825

1 1/4" 71000 85000 1550 1165

1 3/8" 85000 102000 2045 1534

1 1/2" 103000 124000 2700 2025

Diámetro

Nominal

Tensión Mínima

(lbs)

Tensión Máxima

(lbs)

Torque (lbs-ft)

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3 ESTADOS DE CARGA

Para el análisis de la estructura se han considerado los siguientes estados de carga:

3.1 Cargas permanentes

Carga muerta (D)

Corresponde al peso propio de la estructura más los elementos que en forma permanente

se encontrarán apoyados en ella, tales como: peso propio de los elementos estructurales,

techumbre, cielo, muros, etc.

Sobrecarga Viva (L)

Según lo estipulado en la NCh 1537. Of2009 “Diseño Estructural – Cargas Permanentes y

Cargas de Uso”, tiene la siguiente tabla de cargas:

Cargas de Uso Uniformemente Distribuidas para Pisos y Techos

Tipo de Edificio Descripción de Uso Carga de Uso [kg/m2]

Tiendas Áreas para ventas al por menor 400

Techos Sin acceso 30

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3.2 Cargas Eventuales

Sobrecarga Nieve (W)

Se diseñaran las estructuras para soportar la sobrecarga originada por la nieve, de acuerdo a

lo estipulado en la norma NCh 431 Of 77.

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Según la norma chilena NCh 431 Of 77 la carga de nieve es: P= 25 Kg/m2

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Sobrecarga Viento (W)

Se diseñaran las estructuras para absorber las tensiones originadas por el viento si es

necesario, de acuerdo a lo estipulado en la norma NCh 432 Of 71 para el cálculo de la acción del viento

sobre las construcciones.

Según la norma chilena NCh 432 Of 71 la carga de viento es: P= 75 Kg/m2

Por lo tanto la Velocidad de viento que resiste la estructura viene dada por:

𝑃 = 0.00256𝑥𝑉2

𝑉 = √75 𝐾𝑔/𝑚²

0.00256= 171 𝐾𝑚/ℎ

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Carga de Sismo (E)

Diseño Sísmico: NCh 433 Of 96. En el método de análisis, la acción sísmica se asimila a un sistema de

fuerzas horizontales cuyos efectos sobre la estructura se calculan siguiendo los procedimientos de la

estática. Este sistema de fuerzas horizontales es aplicado en el centro de masas del piso.

Las estructuras se diseñan para resistir la acción sísmica de acuerdo a la norma Nch 433-of 96,

permitiendo la estabilidad frente a las solicitaciones a las que estará expuesta durante su vida útil. Se

considera entonces, características como: la zona geográfica en la cual estará emplazada, el efecto

del suelo de fundación y la topografía, clasificación de acuerdo al tipo de estructura, importancia, uso

y riesgo de falla, limitación de deformaciones horizontales, etc. El método de análisis utilizado será:

Análisis Modal Espectral.

Parámetros Sísmicos:

A0 = corresponde a la aceleración efectiva de la NCh 433 y que depende de la ubicación

geográfica del lugar.

I = Factor de importancia de la estructura. Corresponde a la categoría según punto 4.3.1 de

la NCh 433.

T’ =Parámetro que depende del tipo de suelo.

n= Parámetro que depende del tipo de suelo.

S= Parámetro que depende del tipo de suelo

To= Parámetro que depende del tipo de suelo.

Corte Basal: C*I*P Donde:

C: coeficiente sísmico

I: Coeficiente de importancia.

P: Peso sísmico.

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Coeficiente Sísmico:

𝐶 =2,75 ∗ 𝐴𝑜

𝑔 ∗ 𝑅∗ (

𝑇

𝑇∗)

𝑛

Donde: N, T`: Son parámetros relativos al tipo de suelo de fundación.

Ao: Es la aceleración máxima efectiva del suelo.

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

T*: Es el período del modo con mayor masa trasnacional equivalente en la dirección de análisis.

De acuerdo al Estudio de Mecánica de Suelos proporcionado por el cliente, se estimó

presencia de un suelo tipo D.

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Los parámetros sísmicos de diseño se muestran en la siguiente tabla:

Zona Sísmica Tipo de suelo Categoría del edificio Materialidad

Zona 3 Tipo D Tipo II Acero Estructural

Factor

A0 =0.40 g S=1.20; T0=0.75; T´=0.85; n=1.80;

P=1.00 I = 1.00 R=7

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4 COMBINACIONES DE CARGA

Para el análisis de la estructura se consideran las siguientes combinaciones de diseño,

según criterio de diseño del proyecto.

COMBINACIÓN D L Lr W S Ex Ey

1 1,4

2.1 1,2 1,6 0,5

2.2 1,2 1,6 0,5

3.a.1 1,2 0,5 1,6

3.a.2 1,2 0,5 1,6

3.b.1 1,2 1,6 0,8

3.b.2 1,2 0,8 1,6

4.1 1,2 1 0,5 1,6

4.2 1,2 1 1,6 0,5

5.1 1,2 0,5 0,2 1,4

5.2 1,2 0,5 0,2 -1,4

5.3 1,2 0,5 0,2 1,4

5.4 1,2 0,5 0,2 -1,4

6 0,9 1,6

7.1 0,9 1,4

7.2 0,9 -1,4

7.3 0,9 1,4

7.4 0,9 -1,4

D : Carga Permanente W : Sobrecarga Viento

L : Sobrecarga de Piso Ex : Espectro Dirección X

Lr : Sobrecarga de Techo Ey : Espectro Dirección Y

S : Sobrecarga Nieve

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5 DISEÑO ESTRUCTURAL

5.1 Consideraciones generales

El diseño de la estructura se realizó a través del programa ETABS V-16.2.0, mediante un

análisis modal espectral con tres grados de libertad, dos traslacionales y uno rotacional por nivel. Se

hizo el análisis de confiabilidad y seguridad contra la falla, para eso se modeló la estructura

espacialmente, se usó los estados límites de resistencia por consideraciones de seguridad. Para lograr

los estados límites, se hace uso de las combinaciones de cargas para evaluar los efectos de las

diferentes cargas adecuadamente para alcanzar un nivel de confiabilidad consistente, en donde la

mayor parte de los efectos de las cargas son funciones aleatorias en el tiempo.

Se sometió la edificación a las posibles consideraciones de cargas actuantes, y se verifica que

las mismas presenten capacidad de resistencia a los esfuerzos, así como compatibilidad de las

deformaciones. Para el cálculo de los esfuerzos actuantes en la estructura se consideraron los efectos

de las fuerzas por carga muerta correspondiente al peso propio de los elementos, y la fuerza debida

al sismo. Se modeló la estructura como un sistema de pórticos metálicos SMF.

En las siguientes imágenes podemos ver como se visualizaron los modelos para el diseño de

la estructura:

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Modelo 1. Estructura Metálica para Entrepiso Independiente

Modelo 2. Marco Metálico tipo TUBEST para Cubierta de Techo

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6 DISEÑO ESTRUCTURAL ENTREPISO INDEPENDIENTE

6.1 Control de Deflexiones

La norma ACI 318-08 establece valores límites de deflexiones que deben cumplir los

elementos sometidos a flexión, a través de la siguiente tabla:

Deflexión Máxima Permisible: L/360 = 880cm/360 = 2.44 cm

Deflexión máxima presente en la Estructura = 0.24 cm

Deflexión máxima presente en la Estructura < Deflexión Máxima Permisible “CUMPLE”

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6.2 Demanda - Capacidad Pilares 200x200x6mm

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6.3 Demanda - Capacidad Viga IPE-330

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6.4 Demanda - Capacidad Viga IPE-240

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6.5 Losa de Entrepiso

La Losa Colaborante Sigaldeck se caracteriza por sus excelentes propiedades estructurales, su

diseño geométrico recoge los criterios internacionales de diseño incorporando un sistema de unión

longitudinal eficiente, seguro y de fácil instalación. Se fabrica en acero estructural grado 37,

galvanizado G-90, según norma ASTM-A653.

Características Técnicas

Propiedades Estructurales

Los valores están calculados para la placa de espesor 0.8 mm

La determinación de las sobrecargas admisibles se basa en las recomendaciones del Steel

Institute del 91 (SDI), y son las mínimas de las obtenidas por flexión, deflexión (L/360) y corte.

Hormigón H25 mínimo.

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Las longitudes anteriores están determinadas para resistir el peso de la lámina del concreto

fresco y una carga de construcción distribuida de 100 Kg/cm² ó puntual de 200 Kg al centro;

considerándose como limitantes un esfuerzo de trabajo de 1560 Kg/cm² ó una deflexión

máxima de L/180 ó ¾”.

Los valores dela tabla superior, solo serán válidos si la lámina ha sido correctamente fijada a

las vigas o muros de apoyo.

La separación entre apoyo se considera entre ejes.

Losa Colaborante Seleccionada

Se empleará una losa colaborante con 5cm de hormigón por encima del trapecio metálico

resultando una altura total de 11.35cm. Además de la malla de retracción, se colocaran suples de

Ø12@20cm en los apoyos intermedios de las losas (la longitud de los suples está indicada en los

planos).

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7 DISEÑO ESTRUCTURAL MARCO METALICO PARA CUBIERTA DE TECHO

7.1 Demanda - Capacidad Pilares TUBEST 500x50.9

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7.2 Demanda - Capacidad Viga TUBEST 400x44.2

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7.5 Fundaciones

Se definieron zapatas aisladas como sistema de fundación para la estructura, y se

estableció el caso más desfavorable para el suelo debido a no tener información sobre la Mecánica

del Suelo.

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

Hormigón Estructural (ACI 318-99)”, en el capítulo 15 de dicho código se encuentran las

expresiones utilizadas en este diseño.

Tensión Admisible del Suelo ≤ 5.00 Kg/cm²

𝝈𝒂𝒅𝒎. ≤𝑭𝒁

𝑨 → 𝐹𝑧𝑚á𝑥 = 𝝈𝒂𝒅𝒎. ∗ 𝐴

Donde:

Fz: Reacción producida por la estructura

A: Sección de apoyo

Zapata Aislada 100x100 cm

𝐿 = 100 𝑐𝑚

𝐵 = 100 𝑐𝑚 𝑭𝒛𝒎á𝒙 = 5.00 ∗ 100 ∗ 100 = 50000𝐾𝑔 = 50𝑇𝑛

Zapata Aislada: 150x150 cm

𝐿 = 150 𝑐𝑚

𝐵 = 150 𝑐𝑚 𝑭𝒛𝒎á𝒙 = 5.00 ∗ 150 ∗ 150 = 112500𝐾𝑔 = 112.5𝑇𝑛

Zapata Aislada 200x200 cm

𝐿 = 200 𝑐𝑚

𝐵 = 200 𝑐𝑚 𝑭𝒛𝒎á𝒙 = 5.00 ∗ 200 ∗ 200 = 200000𝐾𝑔 = 200𝑇𝑛

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8 CONCLUSION

La estructura considera sobre carga para Tiendas con mercancía venta al por menor 400Kg/cm²,

y Techos 30Kg/cm², según NCh1537.

La demanda - capacidad de la estructura metálica para el entrepiso es la siguiente:

Pilar metálico sección cuadrada 200x200x6mm: 93%

Viga IPE-330: 61%

Viga IPE-240: 79%

La losa de entrepiso es Placa Colaborante Sigaldeck con una loseta de hormigón de 5cm de

espesor, resultando en 11.35cm la altura final de la losa.

La demanda - capacidad de la estructura para el marco metálico de la cubierta es la siguiente:

Pilar metálico TUBEST 500x50.9: 90%

Viga TUBEST 400x44.2: 60%



El sistema de fundación para la estructura será zapatas aisladas:

Zapata Aislada 100x100 cm.



El suelo debe presentar una Tensión Estática Admisible mayor o igual a 1.00Kg/cm² para que sea

posible emplear el sistema de fundaciones antes mencionado.

“El diseño del proyecto TIENDA MELIPILLA cumple con los requisitos mínimos exigidos por las

normativas vigentes, siempre y cuando se desarrolle bajo las condiciones antes mencionadas”.

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9 DOCUMENTOS DEL AUTOR

9.1 Patente profesional

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9.2 Certificado de título

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