Upload
sarly-lizeth-urrutia-medina
View
101
Download
7
Embed Size (px)
DESCRIPTION
diseño sismoresistente
Citation preview
DIPLOMADO EN ESTRUCTURAS Curso: Diseo Ssmico Avanzado
Docente: Ph.D GENNER VILLARREAL CASTRO
DIPLOMADOENESTRUCTURAS
CURSO: DISEO SISMICO AVANZADO
TRABAJO DE INVESTIGACION
ANALISIS SISMICO ESTATICO, DINAMICO ESPECTRAL Y TIEMPO- HISTORIA DE UN EDIFICIO APORTICADO EMPOTRADO EN LA BASE, CON BALASTO Y CON DISIPADORES DE ENERGIA
==========================
DOCENTE: Ph.D. GENNER VILLARREAL CASTRO
===================================================
INTEGRANTES:
ING. LINCOLN MINCHAN PAJARESBACH. GILBERTO RUITON HERRERA
CAJAMARCA, 26 DE ENERO DEL 2013DISEO SISMICO DE UNA EDIFICACION
1. ANTECEDENTESDentro del plan de estudios del DIPLOMADO EN ESTRUCTURAS, se encuentra la asignatura de Diseo Ssmico Avanzado; dictado por el Ph.D. Genner Villarreal Castro, en 3 fines de semana y con un total de 24 horas lectivas.Dentro del plan de estudio de esta asignatura se ha asignado el siguiente trabajo: Crear una estructura Predimensionamiento de los elementos estructurales Metrado de cargas ssmicas Anlisis ssmico esttico con empotramiento en la base Anlisis ssmico esttico con balasto vertical Anlisis espectral con 5% y 2% de amortiguamiento Anlisis tiempo historia Anlisis no lineal con disipadores de energa2. INFORMACIN GENERAL Ubicacin del edificio:Ciudad de Cajamarca, suelo flexible Uso:Comercio Sistema de techado:Losa aligerada Azotea:Utilizable, con parapetos Altura de entrepiso:Primer piso: 4.00m y del segundo al cuarto piso 3.50m Peralte de Vigas principales:Dependiendo del requerimiento del diseo Estructural Peralte de vigas secundarias:Dependiendo del requerimiento del diseo Estructural Desplante:1.50m (contacto con zapata) Peralte de zapata:0.60 m
3. CARACTERSTICAS DE LOS MATERIALESConcreto Resistencia a la compresin = fc = 210.00kg/cm2 = 2100.00Tn/m2 Mdulo de elasticidad = Ec = 150000f'c = 217370.65 kg/cm2 = 2173706.51 Tn/m2 Mdulo de Poisson = = 0.20Acero de Refuerzo Acero Corrugado, grado 60: fy = 4200.00 kg/cm2 = 42000.00 Tn/m2Suelo de fundacinCapacidad portante del suelo = 1.20 Kg/cm2Mdulo de balasto = 1.44 kg/cm3
4. CARGAS UNITARIAS (Segn la Norma E020)Pesos Volumtricos Peso volumtrico del concreto armado: 2.40 Tn/m3Sobrecarga: Tiendas:0.50 Tn/m2 Corredores y escaleras: 0.50 Tn/m2 Azotea:0.25 Tn/m2 Acabados: 0.10 Tn/m2 Tabiquera mvil: 0.10 Tn/m2 CONFIGURACION ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO5. CONFIGURACION ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO
fig. 1 y 2. Plano tpico de la edificacin a estudiar
fig. 2 Corte A-A
fig. 3 Corte B-B
6. PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
a. LOSA ALIGERADAh= L/25L= Luz Libre de Viguetas:6.00m (Asumiendo columnas de 0.60x0.60m)h=L/25:0.24mTomaremos h =0.25mAncho de Vigueta:0.10mEntre Ejes de Viguetas:0.40mDe la Norma E020, se tiene:
Losas aligeradas armadas en una sola direccin de Concreto Armado
Con vigueta 0,10 m de ancho y0.40 m entre ejes.
Espesor del aligerado (m)Espesor de losa superioren metrosPeso propiokPa (kgf/m2)
0,170,052,8 (280)
0,200,053,0 (300)
0,250,053,5 (350)
0,300.054,2 (420)
b. COLUMNASLas columnas se encuentran sometidas a cargas de compresin y flexin, por tal motivo en su predimensionamiento se consider ambos efectos actuando simultneamente, evaluando cul de los dos es el que gobierna en forma ms influyente el dimensionamiento.Consideraciones para zonas de alto riesgo ssmico:a) Segn la discusin de algunos resultados de investigacin en Japn debido al sismo de TOKACHI1968, se recomienda que:
donde:D: Dimensin de la seccin en la direccin del anlisis ssmico de la columnahn: Altura libre de la columna.
b) Segn ensayos experimentales en Japn:
donde:n: ndice de aplastamientoSi n > 1/3Falla frgil por aplastamiento debido a cargas axiales excesivas.Si n < 1/3Falla dctil.Segn la ubicacin de las columnas se tienen los siguientes tipos:Tipo de columnaDescripcin
C1Columna central
C2Columna extrema de un prtico interior principal
C3Columna extrema de un prtico secundario interior
C4Columna en esquina
Las columnas se predimensionan con:
Donde:D: Dimensin de la seccin en la direccin del anlisis ssmico de la columnab: La otra dimensin de la seccin de la columnaP: Carga Total que soporta la columna (ver Tabla N 01)f'c: Resistencia del Concreto a la compresin simplen: valor que depende del tipo de columna y se obtiene tabla N 01.
TABLA N 01: Valores de P y n para predimensionamiento de columnasTipo de columnaCondicinUbicacinPeso P
C1Para los primeros pisosColumna InteriorN < 3 pisosP = 1.10PGn = 0.30
C1Para los cuatro pisos superioresColumna InteriorN > 4 pisosP = 1.10PGn = 0.25
C2 y C3Para todos los pisosColumnas extremas de prticos interioresP = 1.25PGn = 0.25
C4Para todos los pisosColumna de EsquinaP = 1.50PGn = 0.20
Donde:PG: Es el peso total de cargas de gravedad que soporta la columna.P: Carga total incluida sismo.Nota: se considera primeros pisos a los restantes de los cuatro de los cuatro ltimos pisos.Adems:PG = WT x AtWT = WD + WLDonde:WT: Peso Totalpor m2At: rea Tributaria de la columnaWD: Carga Permanente (muerta)WL: Carga Libre (viva)Para el siguiente trabajo consideraremos el predimensionamiento con el segundo criterio. Configuracin estructural
fig. 4 Modelo estructural adoptado
reas tributarias de las columnas identificadas:Tipo de columnaLargo (m)Ancho (m)rea tributaria
C16.106.1037.21 m2
C26.103.1018.91 m2
C36.103.1018.91 m2
C43.103.109.61 m2
Metrado de cargas preliminaresNota: Al iniciar el pre - dimensionamiento de columnas debemos conocer los pesos usuales aproximados de losas, vigas y columnas para realizar el metrado de cargas.
Dimensionamiento referencial de vigasPara conocer el peso propio de la viga referencial para el metrado de cargas se usar el siguiente criterio:h = L/10yb = B/20L: Luz entre ejes de columnasB: Ancho Tributario, perpendicular al elemento de diseoVigas principalesh = 6.60/10 = 0.66 mb = 6.60/20 = 0.33 mAdoptamos V.P de 0.35x0.65mVigas secundariash = 6.60/12 = 0.55 mb = 6.60/20 = 0.33 mAdoptamos V.S de 0.35x0.55mCalculando el peso propio de las vigas, descontando la altura de la losa aligerada de 0.25m.Tipo de vigab (m)h (m)L (m)c (Kg/m3)Peso Parcial (Kg)
Viga principal0.350.40169.602400.0056985.60
Viga secundaria0.350.30181.602400.0045763.20
Total102748.80
rea total de la edificacin = 853.76 m2Peso de vigas por metro cuadrado = 102748.80 / 853.76 = 120.35 Kg/m2
Dimensionamiento referencial de columnasAsumimos el peso propio para una columna de 0.60x0.60 y una altura promedio de 3.5 mCaractersticasb (m)D (m)L (m)c (Kg/m3)N de columnasPeso Parcial (Kg)
Columnas0.600.603.502400.0036.00108,864.00
Peso de columnas por metro cuadrado = 108,864.00 / 853.76 = 127.51Kg/m2
Carga del 4to pisoCarga muerta (WD): Peso Propio del Techo Aligerado:350.00 Kg/m2 Peso de Vigas:120.35 Kg/m2 Peso de Columnas:127.51 Kg/m2 Peso de la Tabiquera:100.00 Kg/m2 Peso de los Acabados:100.00Kg/m2WD = :797.86Kg/m2Carga viva (WL): Sobrecarga en azotea (E020):100.00Kg/m2WL = :100.00Kg/m2Peso total del 4to piso = W4 = WD + WL = 797.86 + 100.00 = 897.86 Kg/m2
Carga del 1ro al 3er pisoCarga muerta (WD): Peso Propio del Techo Aligerado:350.00 Kg/m2 Peso de Vigas:120.35 Kg/m2 Peso de Columnas:127.51 Kg/m2 Peso de la Tabiquera:100.00 Kg/m2 Peso de los Acabados:100.00Kg/m2WD = :797.86Kg/m2Carga viva (WL): Sobrecarga en tienda (E020):500.00Kg/m2WL = :500.00Kg/m2Peso total del 1ro al 3er piso = W1-3 = WD + WL = 797.86 + 500.00 = 1297.86 Kg/m2
Carga total de la edificacin por metro cuadradoWT = 3 x (W1-3) + (W4) = 3x1297.86 + 797.86WT = 4,791.44 Kg/m2
TABLA N 02: Predimensionamiento de columnasTipoAt (m2)WT (Kg)PG (Kg)PP (Kg)nbD (cm2)b=D (m)
C137.214,791.44 185828.251.10PG204411.070.253893.540.61
C218.914,791.44 94437.311.25PG118046.630.252248.510.46
C318.914,791.44 94437.311.25PG118046.630.252248.510.46
C49.614,791.44 47992.731.50PG71989.090.201714.030.41
Por lo tanto, de la TABLA N 02, optamos por columnas de 0.60x0.60m.c. VIGAS Predimensionamiento de vigas Para el predimensionamiento de vigas podemos usar las siguientes expresiones.Ancho de Viga (b)b = Ancho tributario / 20Peralte de la Viga (h)
Donde:Ln: luz libre de la viga.Wu: carga ltima por unidad de rea.Wu = 1.4WD + 1.7WLDonde:WD =Carga muerta por unidad de reaWL =Carga viva por unidad de rea
Configuracin estructural de vigasfig. 5 Configuracin estructural de vigas Vigas del 4to nivelVigas principalesCarga muerta (WD): Peso Propio de losa aligerada:350.00 Kg/m2 Peso de la Tabiquera:100.00 Kg/m2 Peso de los Acabados:100.00Kg/m2WD = :550.00Kg/m2Carga viva (WL): Sobrecarga en azotea (E020):100.00Kg/m2WL = :100.00Kg/m2Wu = 1.4WD + 1.7WL = 940.00 Kg/m2 = 0.094 Kg/cm2Ln = 6.00 mB = 6.10 mh = 6.00 / (4/0.094) = 0.46 mb = 6.10 / 20 = 0.31 mAdoptamos las VP de 0.50 x 0.40 m
Vigas secundariasCarga muerta (WD): Peso de la Tabiquera:100.00 Kg/m2 Peso de los Acabados:100.00Kg/m2WD = :200.00Kg/m2Carga viva (WL): Sobrecarga en azotea (E020):100.00Kg/m2WL = :100.00Kg/m2Wu = 1.4WD + 1.7WL = 450.00 Kg/m2 = 0.045 Kg/cm2Ln = 6.00 mB = 6.10 mh = 6.00 / (4/0.045) = 0.32 mb = 6.10 / 20 = 0.31 mAdoptamos las VS de 0.40 x 0.40 m
VIGAS DEL 1ER AL 3ER NIVELVigas principalesCarga muerta (WD): Peso Propio de losa aligerada:350.00 Kg/m2 Peso de la Tabiquera:100.00 Kg/m2 Peso de los Acabados:100.00Kg/m2WD = :550.00Kg/m2Carga viva (WL): Sobrecarga en tienda (E020):500.00Kg/m2WL = :500.00Kg/m2Wu = 1.4WD + 1.7WL = 1620.00 Kg/m2 = 0.162 Kg/cm2Ln = 6.00 mB = 6.10 mh = 6.00 / (4/0.094) = 0.60 mb = 6.10 / 20 = 0.31 mAdoptamos las VP de 0.60 x 0.40 m
Vigas secundariasCarga muerta (WD): Peso de la Tabiquera:100.00 Kg/m2 Peso de los Acabados:100.00Kg/m2WD = :200.00Kg/m2Carga viva (WL): Sobrecarga en tienda (E020):500.00Kg/m2WL = :500.00Kg/m2Wu = 1.4WD + 1.7WL = 1130.00 Kg/m2 = 0.113 Kg/cm2Ln = 6.00 mB = 6.10 mh = 6.00 / (4/0.113) = 0.50 mb = 6.10 / 20 = 0.31 mAdoptamos las VS de 0.40 x 0.50 m
7. MODELO ESTRUCTURAL El modelo empleado para vigas y columnas consisti en barras de eje recto que incluyen deformaciones por flexin, carga axial, fuerza cortante y torsin. Este modelo considera el efecto tridimensional del aporte de rigidez de cada elemento estructural.
fig.6. Modelo estructural en SAP2000 con empotramiento en la base
8. METRADO DE CARGAS SISMICASPiso 4CantidadaLHPeso
DescripcinundTn/m3 Tn/m2mmmTn
Carga muerta
Losa aligerada1.000.35853.760.25298.82
Columnas36.002.400.600.603.50108.86
Vigas principales, eje y
VP120.002.400.405.000.5048.00
VP28.002.400.406.000.5023.04
Vigas secundarias, eje x
VS126.002.400.405.000.4049.92
VS25.002.400.406.000.4011.52
Acabados1.000.10853.7685.38
Tabiquera1.000.10853.7685.38
WD =710.91
Carga viva (Azotea)1.000.10853.76WL =85.38
PESO SISMICO 4 = WD + 0.25 WL =732.26
Piso 2 - 3CantidadaLHPeso
DescripcinundTn/m3 Tn/m2mmmTn
Carga muerta
Losa aligerada1.000.35853.760.25298.82
Columnas36.002.400.600.603.50108.86
Vigas principales, eje y
VP120.002.400.405.000.6057.60
VP28.002.400.406.000.6027.65
Vigas secundarias, eje x
VS126.002.400.405.000.5062.40
VS25.002.400.406.000.5014.40
Acabados1.000.10853.7685.38
Tabiquera1.000.10853.7685.38
WD =740.48
Carga viva (tienda)1.000.50853.76WL =426.88
PESO SISMICO 2 y 3 = WD + 0.25 WL =847.20
Piso 1CantidadaLHPeso
DescripcinundTn/m3 Tn/m2mmmTn
Carga muerta
Losa aligerada1.000.35853.760.25298.82
Columnas36.002.400.600.605.50171.07
Vigas principales, eje y
VP120.002.400.405.000.6057.60
VP28.002.400.406.000.6027.65
Vigas secundarias, eje x
VS126.002.400.405.000.5062.40
VS25.002.400.406.000.5014.40
Acabados1.000.10853.7685.38
Tabiquera1.000.10853.7685.38
WD =802.69
Carga viva (tienda)1.000.50853.76WL =426.88
PESO SISMICO 1 = WD + 0.25 WL =909.41
Resumen de cargas ssmicasPisoPeso Total (Tn)Altura h (m)
4732.263.50
3847.203.50
2847.203.50
1909.415.50
PesoPT = 3451.01hn = 16.00
Ahora, determinamos la distribucin de las cargas para ambas direcciones, siguiendo lo indicado en la Norma E030 para el anlisis ssmico esttico.SISMO X = SISMO Y
a) Perodo fundamental
b) Fuerza cortante en la base:
ParmetrosValoresDescripcin
Z0.40Zona 3 (Cajamarca )
U1.00Edificacin comn
S1.40Suelo flexible (S3)
Rx = Ry8.00Estructura con prticos
R'x = R'y6.00Estructura irregular (esquinas entrantes)
Tp0.90Factor que depende de "S"
hn16.00Altura total de la edificacin (m)
Ct35Coeficiente para estimar el periodo fundamental
T = hn/Ct0.46Periodo fundamental de la estructura, sin fuerza adicional
C calculado4.92Coeficiente de amplificacin ssmica
C asumido2.50Coeficiente de amplificacin ssmica
P (Tn)3,336.06Peso total de la edificacin
V (Tn)778.41Fuerza cortante en la base de la estructura
c) Distribucin de la fuerza ssmica por la altura:Para T 0.7s, tenemos la siguiente frmula:
PISOPihiPi x hiPi x hi / (Pi x hi)Fi (Tn)Vi (Tn)
1 909.41 5.50 5,001.74 0.136 109.51 805.24
2 847.20 9.00 7,624.80 0.207 166.68 695.73
3 847.20 12.50 10,590.00 0.288 231.91 529.04
4 732.26 16.00 11,716.10 0.335 260.77 260.77
3,336.06 34,932.64 777.64
d) Propiedades geomtricas de la edificacin:
fig.7. Geometra irregular de en planta de la edificacin
Centroide X = 20.10 mCentroide Y = 10.33 mMomento polar de Inercia (Ix + Iy) = 130126.80 m4
e) Excentricidad accidental: ex = 0.05Lx = 0.05 x 40.20 = 2.01 mey = 0.05Ly = 0.05 x 23.70 = 1.19 m
f) Centro de masa con 5% de excentricidad accidental en ambos ejes: CMX = 20.10 + 2.01 = 22.11 mCMY = 10.33 + 1.19 = 11.52 m
9. MASAS PARA EL ANLISIS DINMICO MODAL Y SSMICOLas masas provenientes de las losas, piso terminado, y de la sobrecarga se concentran a nivel del centro de masas de cada losa; y las masas provenientes del peso propio de las vigas y columnas se consideran distribuidas en toda su longitud. Luego el programa lleva la masa de los elementos estructurales hacia los nudos extremos. En el clculo de la masa de la estructura se consider el 25% de la carga viva (Art. 16.3 NTE E.030).8.1 Clculo de masas a nivel de entrepisosMasa traslacional
Masa rotacional (estructura irregular)
El clculo de las masas traslacionales y rotacionales se muestran en el siguiente cuadroPisoAltura (m)Area (m2)Ix (m4)Iy (m4)Peso Total (Tn)Masa Traslacional (Tn.seg2/m)Masa Rotacional (Tn.seg2.m)
1 5.50 815.24 31,130.45 98,996.35 909.41 92.70 14,796.91
2 3.50 815.24 31,130.45 98,996.35 847.20 86.36 13,784.73
3 3.50 815.24 31,130.45 98,996.35 847.20 86.36 13,784.73
4 3.50 815.24 1,130.45 98,996.35 732.26 74.64 11,914.48
Peso 3,336.06 340.07 54,280.85
8.2 Espectro de respuesta
Factor de escala
Factor de amplificacin ssmica E030 (=5%)
SUELO FLEXIBLE(Tp=0.90s)
TC
0.002.50
0.902.50
1.002.25
1.501.50
2.001.13
2.500.90
3.000.75
3.500.64
4.000.56
4.500.50
5.000.45
5.500.41
6.000.38
6.500.35
7.000.32
7.500.30
8.000.28
8.500.26
9.000.25
9.500.24
10.000.23
Factor de amplificacin ssmica E030 (=2%)
SUELO FLEXIBLE(Tp=0.90s)
TC
0.003.60
0.903.60
1.003.24
1.502.16
2.001.62
2.501.30
3.001.08
3.500.93
4.000.81
4.500.72
5.000.65
5.500.59
6.000.54
6.500.50
7.000.46
7.500.43
8.000.41
8.500.38
9.000.36
9.500.34
10.000.32
10. ANALISIS SISMICO CON INTERACCION SUELO-ESTRUCTURAPredimensionamiento de zapatas aisladasAsumiendo como condicin del trabajo de investigacin, el tener como dato un suelo flexible (Ciudad de Cajamarca), se asumir una capacidad portante del terreno de 12 Tn/m2, por lo que el predimensionamiento inicial de la zapatas aisladas ser:
Del tem 6, obtenemos:Peso del edificio:NivelPeso de carga muerta (Tn)Peso de carga viva (Tn)
4710.9185.38
3740.48426.88
2740.48426.88
1802.69426.88
2994.561366.02
Peso del edificio = Carga muerta + Carga viva = 4360.58 TnConsiderando el peso de la cimentacin el 10% del Peso del edificio, entonces:
Azapata = Acim / # col = 399.72/ 36 = 11.10Por lo tanto consideramos zapatas aisladas de 3.50 x 3.50 m (12.25m2)Para el anlisis interaccin suelo estructura se considerara un coeficiente de balasto igual a Cz =1.44 Kg/cm3
11. ANALISIS SISMICO TIEMPO HISTORIAPara el siguiente trabajo consideramos el acelerograma de Lima 1974.LIMA, PERU, INSTITUTO GEOFISICO DEL PERU,10/03/74,1421GCT,N82W COMP4899 POINTS OF A(T) IN CM/SEC/SEC/1000 AT .02 SEC INTERVALPEAK VALUES0 ACCEL=-192.5 CM/SEC/SEC, VELOCITY= 14.5 CM/SEC, DISPL= 6.4
Fig. Definicin de la funcin tiempo historia con el acelerograma de Lima 1974.
12. DISEO DE LOS DISPOSITIVOS PASIVOS DE DISIPACION DE ENERGIADisipadores viscosos no-linealesPeriodos, frecuencias y masas participativasStepNumPeriodFrequencyUXUYUZSumUXSumUYSumUZ
UnitlessSecCyc/secUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitless
10.81551.22620.8700.0230.0000.8700.0230.000
20.75911.31730.0400.8050.0000.9100.8280.000
30.61611.62310.0120.1080.0000.9220.9370.000
40.24844.02640.0610.0010.0000.9840.9380.000
50.23014.34650.0020.0460.0000.9860.9840.000
60.18705.34650.0010.0060.0000.9870.9900.000
70.12637.91950.0110.0000.0000.9970.9910.000
80.11988.34580.0010.0070.0000.9980.9980.000
90.097210.29000.0000.0010.0000.9980.9990.000
100.077812.85300.0010.0000.0000.9990.9990.000
110.075813.19800.0010.0010.0001.0001.0000.000
120.061416.27500.0000.0000.0001.0001.0000.000
Determinamos la amplitud de desplazamiento por medio de la siguiente relacin:
Donde:Droof: amplitud de desplazamiento.g: aceleracin de la gravedad.r1 : factor de participacin del modo fundamental de vibracin.Sd1: aceleracin espectral del sismo de diseo.
T1: perodo del primer modo de vibracin. (Del anlisis tiempo historia T1=0.8155 s)1D: coeficiente de amortiguamiento.Remplazando valores tenemos:
Luego, calculamos el coeficiente de amortiguamiento viscoso equivalente
Donde:Cd: coeficiente de amortiguamiento viscoso equivalente. vi: radio de amortiguamiento provedo por el sistema de amortiguamiento.i: peso tributario por piso.rl: desplazamiento del primer modo de vibracin.: parmetro dependiente del exponente.: ngulo de inclinacin de los disipadores. (30.74)De esta manera, la rigidez del disipador se obtendr por la relacin:
Donde:Kd: rigidez del disipador.t: intervalo de tiempo del registro ssmico.Por lo tanto:Coeficiente de amortiguamiento Cd = 160.97 Tn.s/mExponente de amortiguamiento = 1.0Rigidez Kd = 804.83 Tn/m
13. COMBINACIONES PARA DESPLAZAMIENTO INELASTICO SEGN LA NORMA E030COMBO DESPLAZAMIENTO REAL = 0.75R = 0.75 (6) = 4.50
14. RESULTADOS
14.1. ANALISIS SISMICO ESTATICO EMPOTRADO EN LA BASEa. Desplazamientos y control de derivas
PISODESP. INEL. = 0.75RAltura h (m)DERIVAS< 0.007
X (mm)Y (mm)XYXY
4to NIVEL237.1700195.49003500.000.00880.0064No cumpleCumple
3er NIVEL206.2100173.08003500.000.01290.0099No cumpleNo cumple
2do NIVEL161.0600138.33003500.000.01730.0137No cumpleNo cumple
1er NIVEL100.470090.47005500.000.01830.0164No cumpleNo cumple
Fig. Desplazamiento real en el CM del 4to nivel debido al SISMOX+.
b. Fuerzas internas mximas
FUERZAS INTERNASSISMOX+SISMOY+
VALORUBICACIONVALORUBICACION
Fuerza axial mxima (Tn)43.49COL A1-1er piso52.69COL H4-1er piso
Cortante mximo (Tn)23.35COL E5-1er piso27.03COL H2-1er piso
Momento flector mximo (Tn-m)78.56COL E5-1er piso85.03COL H2-1er piso
Fig. Momento mximo por SISMOX+ en el elemento 97-1 (E5 del 1er piso), tambin se observa que el elemento 77-1 tiene el mismo momento debido a la simetra.14.2. ANLISIS SSMICO ESTTICO CON BALASTO VERTICALa. Desplazamientos y control de derivas
PISODESP. INEL. = 0.75RAltura h (mm)DERIVAS< 0.007
X (mm)Y (mm)XYXY
4to NIVEL244.4923210.78973500.000.00940.0076No cumpleNo cumple
3er NIVEL211.5052184.21753500.000.01350.0111No cumpleNo cumple
2do NIVEL164.3528145.32313500.000.01780.0148No cumpleNo cumple
1er NIVEL101.880993.48765500.000.01850.0170No cumpleNo cumple
b. Fuerzas internas mximas
FUERZAS INTERNASSISMOX+SISMOY+
VALORUBICACIONVALORUBICACION
Fuerza axial mxima (Tn)39.65COL A1-1er piso46.51COL G1-1er piso
Cortante mximo (Tn)23.35COL E5-1er piso28.47COL H2-1er piso
Momento flector mximo (Tn-m)79.06COL E5-1er piso86.43COL H2-1er piso
c. Asentamiento:
Direccin X Asentamiento mximo = -10.1139 mm
Asentamiento diferencia = 10.1139 1.3319 = 8.782 mmL = 5.60mDistorsin angular / L = 8.782 / 5600 = 0.001568Segn la norma E050, para un Lmite seguro para edificios en los que no se permiten grietas: / L = 1/500 = 0.002Por lo tanto en la direccin X cumple con la Norma E050.
Direccin YAsentamiento mximo = 11.8641 mmAsentamiento diferencia = 11.8641 1.4006 = 10.4635 mmL = 5.60mDistorsin angular / L = 8.782 / 5600 = 0.001868Por lo tanto en la direccin X cumple con la Norma E050.
14.3. ANLISIS SSMICO DINAMICO ESPECTRAL (=5%)a. Desplazamientos y control de derivasPISODESP. INEL. = 0.75RAltura h (mm)DERIVAS< 0.007
X (mm)Y (mm)XYXY
4to NIVEL210.7206165.83793500.000.00740.0050No cumpleOK
3er NIVEL184.8717148.38183500.000.01120.0081No cumpleNo cumple
2do NIVEL145.8382120.05083500.000.01550.0116No cumpleNo cumple
1er NIVEL91.694579.29045500.000.01670.0144No cumpleNo cumple
b. Numero de modos y participacin de masasOutputCaseStepTypeStepNumPeriodRXRYRZSumRXSumRYSumRZ
TextTextUnitlessSecUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitless
MODALMode10.81550.0240.9260.3390.0240.9260.339
MODALMode20.75910.8370.0420.5830.8610.9680.923
MODALMode30.61610.1120.0130.0100.9740.9820.933
MODALMode40.24840.0010.0170.0220.9740.9990.955
MODALMode50.23010.0230.0010.0340.9971.0000.989
MODALMode60.18700.0030.0000.0011.0001.0000.989
MODALMode70.12630.0000.0000.0051.0001.0000.994
MODALMode80.11980.0000.0000.0041.0001.0000.999
MODALMode90.09720.0000.0000.0001.0001.0000.999
MODALMode100.07780.0000.0000.0011.0001.0001.000
MODALMode110.07580.0000.0000.0001.0001.0001.000
MODALMode120.06140.0000.0000.0001.0001.0001.000
c. Fuerzas internas mximasFUERZAS INTERNASSISMOX+SISMOY+
VALORUBICACIONVALORUBICACION
Fuerza axial mxima (Tn)43.87COL H1-1er piso55.22COL H4-1er piso
Cortante mximo (Tn)23.08COL E5-1er piso29.51COL H2-1er piso
Momento flector mximo (Tn-m)77.33COL E5-1er piso92.66COL H2-1er piso
14.4. ANLISIS SSMICO DINAMICO ESPECTRAL (=2%)a. Desplazamientos y control de derivasPISODESP. INEL. = 0.75RAltura h (m)DERIVAS< 0.007
X (mm)Y (mm)XYXY
4to NIVEL298.3925232.68443500.000.01050.0070No cumpleNo cumple
3er NIVEL261.7669208.16943500.000.01580.0114No cumpleNo cumple
2do NIVEL206.4751168.39813500.000.02190.0163No cumpleNo cumple
1er NIVEL129.8059111.20405500.000.02360.0202No cumpleNo cumple
b. Numero de modos, periodos y masas participativasOutputCaseStepTypeStepNumPeriodRXRYRZSumRXSumRYSumRZ
TextTextUnitlessSecUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitless
MODALMode10.81550.0240.9260.3390.0240.9260.339
MODALMode20.75910.8370.0420.5830.8610.9680.923
MODALMode30.61610.1120.0130.0100.9740.9820.933
MODALMode40.24840.0010.0170.0220.9740.9990.955
MODALMode50.23010.0230.0010.0340.9971.0000.989
MODALMode60.18700.0030.0000.0011.0001.0000.989
MODALMode70.12630.0000.0000.0051.0001.0000.994
MODALMode80.11980.0000.0000.0041.0001.0000.999
MODALMode90.09720.0000.0000.0001.0001.0000.999
MODALMode100.07780.0000.0000.0011.0001.0001.000
MODALMode110.07580.0000.0000.0001.0001.0001.000
MODALMode120.06140.0000.0000.0001.0001.0001.000
c. Fuerzas internas mximasFUERZAS INTERNASSISMOX+SISMOY+
VALORUBICACIONVALORUBICACION
Fuerza axial mxima (Tn)69.39COL H1-1er piso82.93COL H4-1er piso
Cortante mximo (Tn)33.64COL E5-1er piso42.57COL H2-1er piso
Momento flector mximo (Tn-m)112.66COL E5-1er piso133.68COL H2-1er piso
14.5. ANLISIS TIEMPO-HISTORIAa. Desplazamientos elsticosSISMO EN XCuarto piso
Tercer piso
Segundo piso
Primer piso
SISMO EN YCuarto piso
Tercer piso
Segundo piso
Primer piso
PISODESP. ELASTICO
X (mm)Y (mm)
4to NIVEL41.1142.81
3er NIVEL35.3338.46
2do NIVEL27.3931.63
1er NIVEL17.0121.30
PISODESP. INEL. = 0.75RAltura h (m)DERIVAS< 0.007
X (mm)Y (mm)XYXY
4to NIVEL184.9950192.64503500.000.00740.0056No cumpleOK
3er NIVEL158.9850173.07003500.000.01020.0088No cumpleNo cumple
2do NIVEL123.2550142.33503500.000.01330.0133No cumpleNo cumple
1er NIVEL76.545095.85005500.000.01390.0174No cumpleNo cumple
b. Numero de modos, periodos, frecuencias y masas participativasStepNumPeriodFrequencyUXUYUZSumUXSumUYSumUZ
UnitlessSecCyc/secUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitlessUnitless
10.8161.2260.8700.0230.0000.8700.0230.000
20.7591.3170.0400.8050.0000.9100.8280.000
30.6161.6230.0120.1080.0000.9220.9370.000
40.2484.0260.0610.0010.0000.9840.9380.000
50.2304.3470.0020.0460.0000.9860.9840.000
60.1875.3470.0010.0060.0000.9870.9900.000
70.1267.9200.0110.0000.0000.9970.9910.000
80.1208.3460.0010.0070.0000.9980.9980.000
90.09710.2900.0000.0010.0000.9980.9990.000
100.07812.8530.0010.0000.0000.9990.9990.000
110.07613.1980.0010.0010.0001.0001.0000.000
120.06116.2750.0000.0000.0001.0001.0000.000
c. Fuerzas internas mximasSISMO X
Fuerzas axial mxima
Cortante mximo
Momento flector mximo
SISMO YFuerzas axial mxima
Cortante mximo
Momento flector mximo
FUERZAS INTERNASSISMOX+SISMOY+
VALORUBICACIONVALORUBICACION
Fuerza axial mxima (Tn)35.12COL H1-1er piso61.33COL H4-1er piso
Cortante mximo (Tn)18.39COL E5-1er piso32.32COL H2-1er piso
Momento flector mximo (Tn-m)62.04COL E5-1er piso101.40COL H2-1er piso
14.6. ANLISIS NO LINEAL CON DISIPADORES DE ENERGIA
Fig. Ubicacin de los disipadores de energa en la estructuraLas caractersticas calculadas del disipador viscoelastico son:Coeficiente de amortiguamiento Cd = 160.97 Tn.s/mExponente de amortiguamiento = 1.0Rigidez Kd = 804.83 Tn/m
Diagrama de balance energtico
En el diagrama observamos que los amortiguadores no absorben energa , lo cual indica que los desplazamientos y fuerzas internas son las mismas que del anlisis tiempo historia.
15. COMPARACION DE RESULTADOS Comparacin de desplazamientosPISOA.S ESTATICO COMUNA.S ESTATICO BALASTOA.S ESPECTRAL (=5%)A.S ESPECTRAL (=2%)A.S TIEMPO-HISTORIA
X (mm)Y (mm)X (mm)Y (mm)X (mm)Y (mm)X (mm)Y (mm)X (mm)Y (mm)
4to NIVEL237.1700195.4900244.4923210.7897210.7206165.8379298.3925232.6844184.99192.65
3er NIVEL206.2100173.0800211.5052184.2175184.8717148.3818261.7669208.1694158.99173.07
2do NIVEL161.0600138.3300164.3528145.3231145.8382120.0508206.4751168.3981123.26142.34
1er NIVEL100.470090.4700101.880993.487691.694579.2904129.8059111.204076.5595.85
Comparacin de fuerzas internasFUERZA INTERNAA.S ESTATICO COMUNA.S ESTATICO BALASTOA.S ESPECTRAL (=5%)A.S ESPECTRAL (=2%)A.S TIEMPO-HISTORIA
Sismo XSismo YSismo XSismo YSismo XSismo YSismo XSismo YSismo XSismo Y
Fuerza axial (Tn)43.4952.6939.6546.5143.8755.2269.3982.9335.1261.33
Fuerza cortante (Tn)23.3527.0323.3528.4723.0829.5133.6442.5718.3932.32
Momento flector (Tn-m)78.5685.0379.0686.4377.3392.66112.66133.6862.04101.40
ANALISIS DE RESULTADOSFuerzas internas debido al sismo en X+A.S ESTATICO COMUNA.S ESTATICO BALASTOA.S ESPECTRAL (=5%)A.S ESPECTRAL (=2%)A.S TIEMPO-HISTORIA
Fuerza axial (Tn)43.4939.6543.8769.3935.12
Fuerza cortante (Tn)23.3523.3523.0833.6418.39
Momento flector (Tn-m)78.5679.0677.33112.6662.04
Observamos en el grafico que los valores ms altos de las fuerzas internas se obtienen con el anlisis espectral con 2% de amortiguamiento, mientras que los cuatro anlisis restantes no hay mucha variacin. Fuerzas internas debido al sismo en Y+A.S ESTATICO COMUNA.S ESTATICO BALASTOA.S ESPECTRAL (=5%)A.S ESPECTRAL (=2%)A.S TIEMPO-HISTORIA
Fuerza axial (Tn)52.6946.5155.2282.9361.33
Fuerza cortante (Tn)27.0328.4729.5142.5732.32
Momento flector (Tn-m)85.0386.4392.66133.68101.4
Al igual que en el sismo X+, los valores ms altos de las fuerzas internas se obtienen con el anlisis espectral con 2% de amortiguamiento, mientras que los cuatro anlisis restantes mantienen una similitud.
Desplazamientos en mm debido al sismo en X+NIVELA.S ESTATICO COMUNA.S ESTATICO BALASTOA.S ESPECTRAL (=5%)A.S ESPECTRAL (=2%)A.S TIEMPO-HISTORIA
4to NIVEL237.17244.4923210.7206298.3925184.99
3er NIVEL206.21211.5052184.8717261.7669158.99
2do NIVEL161.06164.3528145.8382206.4751123.26
1er NIVEL100.47101.880991.6945129.805976.55
Observamos que los desplazamientos ms desfavorables se obtienen con el anlisis ssmico espectral con 2% de amortiguamiento, mientras que el valor ms bajo se obtiene con el anlisis tiempo-historia.
Desplazamientos en mm debido al sismo en Y+NIVELA.S ESTATICO COMUNA.S ESTATICO BALASTOA.S ESPECTRAL (=5%)A.S ESPECTRAL (=2%)A.S TIEMPO-HISTORIA
4to NIVEL195.49210.7897165.8379232.6844192.65
3er NIVEL173.08184.2175148.3818208.1694173.07
2do NIVEL138.33145.3231120.0508168.3981142.34
1er NIVEL90.4793.487679.2904111.20495.85
Observamos que los desplazamientos ms desfavorables se obtienen con el anlisis ssmico espectral con 2% de amortiguamiento y con balasto, mientras que el valor ms bajo se obtiene con el anlisis ssmico espectral con 5% de amortiguamiento.16. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESCONCLUSIONES: Se logr modelar la estructura adoptada por cinco mtodos de anlisis ssmico, concluyendo que la estructura necesita reforzar, ya que las derivas calculadas sobrepasan el lmite de 0.007 tal como lo indica la norma E030 para prticos de concreto armado. Los desplazamientos tal como debi esperarse se dan el ltimo piso, obteniendo el ms desfavorable con el anlisis ssmico espectral con 2% de amortiguamiento, mientras que con anlisis ssmico espectral con 5% de amortiguamiento se obtienen desplazamientos ms pequeos. Con respecto a las fuerzas internas mximas tienen la misma tendencia de los desplazamientos.RECOMENDACIONES: A pesar de haber llevado a cabo un predimensionamiento conservador, la estructura necesita refuerzos adicionales como podra ser: aumentar dimensiones, mejorar los materiales, introducir muros de corte, etc. Con el fin de llegar al diseo estructural definitivo que no es motivo del trabajo.
17. BIBLIOGRAFA Norma Tcnica de Edificacin E020 Cargas. SENCICO. 2006. Norma Tcnica de Edificacin E030 Diseo Sismorresistente. SENCICO. 2006. Norma Tcnica de Edificacin E050 Suelos y cimentaciones. SENCICO. 2006. EDIFICACIONES CON DISIPADORES DE ENERGIA, Dr. Genner Villarreal Castro, M.Sc. Ricardo Oviedo Sarmiento. Lima, julio del 2009 DISEO EN CONCRETO ARMADO, Roberto Morales Morales.
3