Cálculo Estructural Metalcon

MEMORIA DE
CÁLCULO
ESTRUCTURAL
Proyecto Casa Azar Caro
Condominio Costa del Sol ll, Lago Rapel, sitio
Dirección 27
Comuna Comuna de la Estrella
Roles 600-127
Propietario Camilo Azar
Ingeniero Civil William Barry Morgan Rojas
Rol único tributario 17.721.321-7
N° Patente
312.800-8
profesional
Dirección Av. Américo Vespucio Sur #952, dpto. 702B
Indice
Lista de Figuras 3
1. Introducción 4
2. Descripción 4
3. Bases de cálculo 4
3.1. Normas, códigos y manuales de diseño utilizados 4
3.2. Solicitaciones de diseño 4
3.2.1. Cargas permanentes 4
3.2.2. Sobrecargas de uso 5
3.2.3. Cargas sísmicas 5
3.2.4. Cargas de viento 5
3.3. Combinaciones de carga 6
3.3.1. Combinaciones de diseño por Resistencia 6
3.3.2. Combinaciones de diseño por tensiones admisibles 6
3.4. Materiales 6
4. Análisis y diseño 6
4.1. Diseño de costaneras 6
4.2. Diseño de cerchas de METALCON 7
4.3. Diseño de viga enrejada 7
4.4. Diseño vigas de MLE 8
4.5. Diseño de muros COVINTEC 8
4.6. Verificación de presión en el suelo 8
Lista de Figuras
Figura 3.1 - Carga del viento 5
2
Figura 4.1 - Cercha
7 Figura 4.2 - Viga enrejada
1. Introducción
El presente documento describe los criterios, métodos y materiales
empleados en el diseño de la estructura del proyecto “Casa Azar Caro”.
Éstos fueron usados para verificar que las resistencias y deformaciones
de los elementos estructurales que componen el proyecto cumplan con
las normativas chilenas de diseño estructural.
2. Descripción
La estructura es de un piso, compuesta por fundaciones de
hormigón armado, muros de COVINTEC, pilares y vigas de hormigón
armado, techo de METALCON en la zona de las piezas y techo de vigas
enrejadas de acero con tijerales de madera laminada encolada en el
sector de living/comedor y terraza.
3. Bases de cálculo
3.1. Normas, códigos y manuales de diseño utilizados
 NCh433.Of1996 Modificada en 2009
 NCh1537.Of2009
 NCh3171.Of2010
 NCh1198.Of2006
 NCh174.Of1985
 NCh2123.Of1997 Modificada en 2003
 ACI 318-14
 AISC360-10
 NCh432.Of71
 HILAM – Folleto Técnico – Tablas de cálculo
 Catálogo Técnico Covintec 2015
 Manual de diseño METALCON 2012
 Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones (OGUC)
3.2. Solicitaciones de diseño
3.2.1. Cargas permanentes

 En techumbre
o Planchas de zinc 60mm 2.5 kgf/m2
o OSB 11.1 mm 8 kgf/m2
o Estructura de METALCON 25 kgf/m2
o Cielo falso 10 kgf/m2
o Total Aproximado: 50 kgf/m2
3.2.2. Sobrecargas de uso

 En techo de piezas y cocina
o 100 kgf/m2
 En techo de living/comedor y terraza
o Dado que tiene una pendiente de 16%, se puede aplicar un
factor de reducción de 0.63, por lo que se usa una carga de
63 kgf/m2.
3.2.3. Cargas sísmicas
Las cargas sísmicas son muy pequeñas y no son consideradas en
el diseño.
3.2.4. Cargas de viento
 Las cargas de viento laterales son muy pequeñas y no se
consideran en el diseño. Sin embargo, existe una carga que es
necesaria verificar. Según la figura 3.1 extraída de la norma de
cargas de viento (NCh432.Of71):
Si consideramos la carga “q” como el máximo valor posible, 70

kgf/m2, entonces la carga que se considera de levantamiento en el techo
es de 28 kgf/m2. Con esta carga se diseñan las uniones del techo a la
estructura de tal forma de que el techo no se vuele.
Figura 3.1 - Carga del viento

3.3. Combinaciones de carga
3.3.1. Combinaciones de diseño por Resistencia

Estas combinaciones fueron usadas para diseñar todos los
elementos de hormigón armado y de acero.
 1.4D
 1.2D+1.6Lr
 0.9D+1.6W
D=Carga permanente, Lr=Sobrecarga de uso en techo, W=Carga de
viento.
3.3.2. Combinaciones de diseño por tensiones

admisibles
Estas combinaciones fueron usadas para diseñar los elementos de
COVINTEC, las vigas de MLE y verificar las tensiones admisibles del
suelo.
 D
 D+Lr
 0.6D+W
D=Carga permanente, Lr=Sobrecarga de uso en techo, W=Carga de
viento.
3.4. Materiales
Los materiales a utilizar en el proyecto son los siguientes:
 Hormigón H25, NC=90%
 Acero para hormigón armado A 440-280H
6
Figura 4.2 - Cercha
 Acero para vigas enrejadas A240ES

 Metalcon
 Covintec
 Madera laminada encolada (MLE) Grados A y B
4. Análisis y diseño
Para analizar los elementos metálicos como cerchas y vigas
enrejadas se utilizó el software ETABS. Todo lo demás se analizó
manualmente.
4.1. Diseño de costaneras

Las costaneras utilizadas son el perfil METALCON “35OMA 0,5”.
La costanera tiene una luz de 61cm y un ancho tributario de 61cm, lo
que genera un momento máximo de 3.7 kgf-m y su resistencia es,
según los manuales de diseño de METALCON, es mayor a esto.
4.2. Diseño de cerchas de METALCON

Hay varios tipos de cerchas, y de estos tipos, cada una tiene
diferentes apoyos. Solo se detallará el diseño de la cercha más crítica en
la casa con el fin de no hacer tan extenso este informe. Para ver detalles
de los perfiles utilizados hay que revisar el Manual de Diseño de
METALCON.
La cercha crítica en la figura 4.1 se encuentra en la zona de la
pieza principal, la cual tiene una luz libre de apoyos de 5.8m.
El color de cada perfil representa el nivel de utilización de este. En

un extremo tenemos el color celeste, lo que representa que está lejos de
fallar, y a medida que se va poniendo rojo, nos acercamos a la ruptura.
Se puede observar que a la izquierda no hay cordón superior, lo que
aumenta la exigencia sobre el cordón inferior. Por esta razón, se tuvo
que utilizar un perfil más grande “C2x3x0.85”. Debido a que el cordón
inferior pandeaba fuera del plano, se colocan restricciones al pandeo
cada 2 montantes. En el resto de la cercha se utilizó el perfil
“C2x2x0.85” para los cordones superior e inferior. Para diagonales y
montantes se utilizó el perfil “U2x2x0.85”.
La deformación máxima es de 2.1mm y la deformación admisible es de
1.6cm.
4.3. Diseño de viga enrejada

Se decidió hacer esta viga con perfiles de acero A240ES. El
cordón inferior tiene restringido el pandeo gracias a las vigas de MLE.
Se usó un perfil C80x40x3mm para los cordones superior e inferior, y
para los montantes y diagonales se utilizó un perfil (2)L30x30x3mm. La
siguiente figura muestra los niveles de utilización de cada perfil:
Figura 4.3 - Viga enrejada

La deformación máxima es de 3.8mm y la admisible es de 2cm.
4.4. Diseño vigas de MLE

Se utilizan vigas de MLE 65x228mm. Estas tienen una luz de 4.4m
y están espaciadas a 61cm. Según “HILAM – Folleto Técnico – Tablas de
cálculo”, ésta viga espaciada a 80cm y con cargas mayores a las de este
proyecto (60kgf/m2 de carga permanente y 150kgf/m 2 de sobrecarga de
uso), puede tener una luz de 4.59m, por lo que no va a tener problemas
para resistir la configuración de este proyecto.
4.5. Diseño de muros COVINTEC

Dado que la estructura es de un piso y tiene un techo liviano, se
desprecian las cargas sísmicas y los muros son diseñados solo a carga
estática. La carga máxima se encuentra en la zona de la pieza
principal, donde se alcanzan los 350 kgf/m. El espesor del estuco en
estos muros es de 2.5cm en cada cara, por lo que se tiene una presión
de 7 tonf/m2.
4.6. Verificación de presión en el suelo
El sector más crítico en cuanto a la presión del suelo se alcanzó
en la terraza, donde hay 2 pilares sin muros, por lo que no existe una
zapata corrida donde distribuir la carga y se debió distribuir en una
zapata aislada. De acuerdo a la OGUC, para el tipo de suelo arcilla
compacta, la presión admisible del suelo es entre 1 y 1,5 kgf/cm2, por
lo que se considera como presión admisible máxima 1 kgf/cm 2. La
carga máxima que baja por estos pilares es de 3169 kgf, al dividirlo
por 1 kgf/cm2 resulta en un área de 3169 cm2, por lo que se distribuye
en una fundación 40x90cm con un área de 3600cm 2, lo que resulta en
una presión en el suelo de aproximadamente 0,88 kgf/cm2.

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7 Figura 4.2 - Viga enrejada

3.2. Solicitaciones de diseño

3.2.1. Cargas permanentes

3.2.2. Sobrecargas de uso

Si consideramos la carga “q” como el máximo valor posible, 70

Figura 3.1 - Carga del viento

3.3.1. Combinaciones de diseño por Resistencia

3.3.2. Combinaciones de diseño por tensiones

 Acero para vigas enrejadas A240ES

4.1. Diseño de costaneras

4.2. Diseño de cerchas de METALCON

El color de cada perfil representa el nivel de utilización de este. En

4.3. Diseño de viga enrejada

Figura 4.3 - Viga enrejada

4.4. Diseño vigas de MLE

4.5. Diseño de muros COVINTEC

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