Upload
gio-benz
View
217
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Trabajo de Ingeniería sismica
Citation preview
Universidad de Antioquia Escuela Ambiental Ingeniería Civil
Trabajo #1 – Sistemas de un grado de libertad
1. Sistemas de un grado de libertad Programe en una hoja de EXCEL la solución a cada uno de los siguientes movimientos:
1.1. Vibración libre no amortiguada (VLNA)1.2. Vibración libre amortiguada (VLA)1.3. Vibración forzada no amortiguada (VFNA)1.4. Vibración forzada amortiguada (VFA)
Para los casos (1.3) y (1.4) incluya además una gráfica que muestre la variación del factor de amplificación dinámica. Considere dos casos: uno dondeotro donde haya un valor cualquiera de amortiguamiento.
forzada considere una carga armónica de la forma le deben ingresar las variables que cada soetc., y mostrar la solución en forma gráfica y numérica. 2. Acelerogramas y espectros de respuesta Para cada uno de los dos acelerogramas entregados obtener:
2.1. Gráfica 2.2. Espectros de respuesta de aceleración,2.3. Espectros de respuesta de seudo2.4. Espectros de Fourier 2.5. Parámetros del movimiento fuerte del terreno (considere los vistos en clase)
Comparar los espectros de respuesta de los dos sismos asignados, anconclusiones. 3. Espectros de diseño NSR-98 y NSR Suponga que debe diseñar un edificio de apartamentos de 10 pisos en la ciudad que le fue asignada, usando un sistema de pórticos resistentes a momento tal como lo define la NSR10 en el título A
3.1. Obtenga los espectros de respuesta de aceleración definidos en la NSRpara cada uno de los tipos de suelos considerados en dichas normas y para la ciudad asignada. Compare y analice las diferencias entre ambos. ¿Qué implicaciones en economía del diseño tendría usar uno u otro espectro para cada tipo de suelo?
3.2. Suponga que luego de realizar el análisis dinámico encuentra que el periodo
fundamental del edificio es 1.0 s. Halle el cortante basal usando cada espectro para
Universidad de Antioquia Ingeniería Sísmica 2015
Sistemas de un grado de libertad (SUGDL), espectros de respuesta, de
diseño y de Fourier (30%)
Sistemas de un grado de libertad
Programe en una hoja de EXCEL la solución a cada uno de los siguientes movimientos:
Vibración libre no amortiguada (VLNA) ación libre amortiguada (VLA)
Vibración forzada no amortiguada (VFNA) Vibración forzada amortiguada (VFA)
Para los casos (1.3) y (1.4) incluya además una gráfica que muestre la variación del factor de amplificación dinámica. Considere dos casos: uno donde no haya amortiguamiento (otro donde haya un valor cualquiera de amortiguamiento. Nota: para los casos de vibración
forzada considere una carga armónica de la forma F(t)=F0sen(t). A la hoja de EXCEL se le deben ingresar las variables que cada solución exija: masa, rigidez, condiciones iniciales
mostrar la solución en forma gráfica y numérica.
Acelerogramas y espectros de respuesta
Para cada uno de los dos acelerogramas entregados obtener:
Espectros de respuesta de aceleración, velocidad y desplazamientoEspectros de respuesta de seudo-aceleración y seudo-velocidad
Parámetros del movimiento fuerte del terreno (considere los vistos en clase)
Comparar los espectros de respuesta de los dos sismos asignados, analizar y sacar sus
98 y NSR-10
Suponga que debe diseñar un edificio de apartamentos de 10 pisos en la ciudad que le fue asignada, usando un sistema de pórticos resistentes a momento tal como lo define la NSR
Obtenga los espectros de respuesta de aceleración definidos en la NSRpara cada uno de los tipos de suelos considerados en dichas normas y para la ciudad asignada. Compare y analice las diferencias entre ambos. ¿Qué implicaciones en economía del diseño tendría usar uno u otro espectro para cada tipo de suelo?
Suponga que luego de realizar el análisis dinámico encuentra que el periodo fundamental del edificio es 1.0 s. Halle el cortante basal usando cada espectro para
1
Ingeniería Sísmica 2015-II
, espectros de respuesta, de
Programe en una hoja de EXCEL la solución a cada uno de los siguientes movimientos:
Para los casos (1.3) y (1.4) incluya además una gráfica que muestre la variación del factor de no haya amortiguamiento (=0.0) y
para los casos de vibración
A la hoja de EXCEL se lución exija: masa, rigidez, condiciones iniciales
velocidad y desplazamiento
Parámetros del movimiento fuerte del terreno (considere los vistos en clase)
alizar y sacar sus
Suponga que debe diseñar un edificio de apartamentos de 10 pisos en la ciudad que le fue asignada, usando un sistema de pórticos resistentes a momento tal como lo define la NSR-
Obtenga los espectros de respuesta de aceleración definidos en la NSR-98 y NSR-10 para cada uno de los tipos de suelos considerados en dichas normas y para la ciudad asignada. Compare y analice las diferencias entre ambos. ¿Qué implicaciones en la economía del diseño tendría usar uno u otro espectro para cada tipo de suelo?
Suponga que luego de realizar el análisis dinámico encuentra que el periodo fundamental del edificio es 1.0 s. Halle el cortante basal usando cada espectro para
Universidad de Antioquia Escuela Ambiental Ingeniería Civil
cada tipo de suelo considerado en el mismo. Suponga que todos los pisos son típicos, tienen un área de 150.0 m² y un peso, incluyendo sólo carga muerta, de 0.80 tf/m².Presente los resultados en una tabla o gráfica (como mejor lo considere)
4. SUGDL y espectros de dise
4.1. Tanque elevado lleno de aguatorre en voladizo de 25 m de alto. Se idealiza comw=445.0 kN para el tanque y de 157.46 N/m para el tubo metálicok=700.0 kN/m y fracción de amortiguamiento debe diseñarse para el movimiento del terreno caracterizado por diseño de la NSR-10, para un suevalores de diseño del desplazamiento
(b) El diseñador estructural consideró quedel inciso (a) era excesivotamaño. Determine los valpara el sistema modificado si su rigidez lateral la fracción de amortiguamiento sigueaumento de la rigidez del inconveniente de darle más rigidez al sistema?
(c) Si la torre con más rigidez debe sostener un tanque que pesa los requisitos de diseño; suponga, para los propósitos de este ejede amortiguamiento sigue siendo de 5%. Comente sobre la de peso afecta los requisitos de diseño
4.2. Pórtico simple en concretoidealiza para el análisis estructmuerta de 44.5 kN al nivel de la viga. El (medidas centro a centro)transversal cuadrada de 21.0 MPa y la fracción de amortiguamiento del edificio se calcula como del 5%. Si el edificio debe diseñarse parade diseño de la NSR-10, para un suelo tipo E en lvalores de diseño de la deformación lateral y esfuerzos normales en las
(a) La sección transversal de la viga es mucho más grande que la de las columnas, de modo que la viga puede considerarse infinitamente rígida a la flexión (b) La sección transversal de la viga es mucho más pequeña que la de las columnas, por lo que puede despreciarse la rigidez de la viga
Comente sobre la influencia que tiene la rigidResuelva este mismo problema, para el caso (a)
Universidad de Antioquia Ingeniería Sísmica 2015
considerado en el mismo. Suponga que todos los pisos son típicos, tienen un área de 150.0 m² y un peso, incluyendo sólo carga muerta, de 0.80 tf/m².Presente los resultados en una tabla o gráfica (como mejor lo considere)
SUGDL y espectros de diseño y de respuesta
Tanque elevado lleno de agua: (a) Un tanque lleno de agua se sostiene sobre una torre en voladizo de 25 m de alto. Se idealiza como un sistema de 1GDL con
para el tanque y de 157.46 N/m para el tubo metálicoy fracción de amortiguamiento = 5%. Si la torre que soporta al tanque
debe diseñarse para el movimiento del terreno caracterizado por 10, para un suelo tipo E en la ciudad asignada, d
desplazamiento lateral y la fuerza cortante en la base
(b) El diseñador estructural consideró que el desplazamiento calculado, por lo que decidió darle rigidez a la torre aumentando su
los valores de diseño de la deformación y la fuerza cortante basal para el sistema modificado si su rigidez lateral ahora es de 1400.0 kN/mla fracción de amortiguamiento sigue siendo de 5%. Comente sobre la forma en que el aumento de la rigidez del sistema afecta los requisitos de diseño. ¿Cuál es el inconveniente de darle más rigidez al sistema?
(c) Si la torre con más rigidez debe sostener un tanque que pesa 890los requisitos de diseño; suponga, para los propósitos de este ejercicde amortiguamiento sigue siendo de 5%. Comente sobre la forma en que el aumento
requisitos de diseño.
en concreto I: Un edificio de un nivel en concreto reforzado, se idealiza para el análisis estructural como un pórtico sin masa que soporta una carga
al nivel de la viga. El pórtico tiene 8.0 m de luz(medidas centro a centro). Cada columna, fija en la base, tiene una sección
de 0.25 m. La resistencia a la compresión del concreto es de y la fracción de amortiguamiento del edificio se calcula como del 5%. Si el
edificio debe diseñarse para el movimiento del terreno caracterizado por 10, para un suelo tipo E en la ciudad asignada
valores de diseño de la deformación lateral y b) los momentos flexionantes en las columnas correspondientes a dos condiciones:
(a) La sección transversal de la viga es mucho más grande que la de las columnas, iga puede considerarse infinitamente rígida a la flexión
(b) La sección transversal de la viga es mucho más pequeña que la de las columnas, por lo que puede despreciarse la rigidez de la viga (EIb0)
uencia que tiene la rigidez de la viga en las cantidades de diseño.Resuelva este mismo problema, para el caso (a), suponiendo que los apoyos
2
Ingeniería Sísmica 2015-II
considerado en el mismo. Suponga que todos los pisos son típicos, tienen un área de 150.0 m² y un peso, incluyendo sólo carga muerta, de 0.80 tf/m². Presente los resultados en una tabla o gráfica (como mejor lo considere)
Un tanque lleno de agua se sostiene sobre una o un sistema de 1GDL con un peso
para el tanque y de 157.46 N/m para el tubo metálico, rigidez lateral a torre que soporta al tanque
debe diseñarse para el movimiento del terreno caracterizado por los espectros de lo tipo E en la ciudad asignada, determine los
lateral y la fuerza cortante en la base.
calculado para el sistema , por lo que decidió darle rigidez a la torre aumentando su ores de diseño de la deformación y la fuerza cortante basal
N/m; suponga que siendo de 5%. Comente sobre la forma en que el
requisitos de diseño. ¿Cuál es el
890.0 kN, determine rcicio, que la fracción
forma en que el aumento
concreto reforzado, se sin masa que soporta una carga
luz y 4.0 m de altura . Cada columna, fija en la base, tiene una sección
a la compresión del concreto es de y la fracción de amortiguamiento del edificio se calcula como del 5%. Si el
el movimiento del terreno caracterizado por los espectros a ciudad asignada, determine: a) los
los momentos flexionantes y los columnas correspondientes a dos condiciones:
(a) La sección transversal de la viga es mucho más grande que la de las columnas, iga puede considerarse infinitamente rígida a la flexión (EIb)
(b) La sección transversal de la viga es mucho más pequeña que la de las columnas,
viga en las cantidades de diseño. suponiendo que los apoyos son
Universidad de Antioquia Escuela Ambiental Ingeniería Civil
articulados en la base. Comente sobre la influenciacolumnas en la deformación y los momentos flexio
4.3. Pórtico simple en concreto
idealiza para el análisis estructuralmuerta de 44.5 kN al nivel de la viga. El columnas de 4.0 m y 6.0 m respectivamente (medidas centro a centro)columna, fija en la base, tiene una secciónresistencia a la compresión del concreto es de 21.0 MPaamortiguamiento del edificio se calcula como del 5%. Si el edificio debe diseñarse para el movimiento del terreno caracterizado por 10, para un suelo tipo E en la ciudad asignadacada columna, b) los momemáximo en la parte superior del pórtico.
`
4.4. Voladizo en PTE: Un voladizo vertical de tubular estructural) ASTMun peso de 13.40 kN en suexterior=168.2 mm, diámetro interiorinercia de la sección transversal I = peso=276.83 N/m por uflexionante máximos en el voladizo, debidos al sismo de El Centro; suponga que5%. Resuelva el problemconsiderar la masa del tu
Referencias recomendadas:
Geotechnical Earthquake Dynamics of Structures [C NSR-98 NSR-10
4.0 m
Universidad de Antioquia Ingeniería Sísmica 2015
Comente sobre la influencia que tiene el tipo de apoyo de las columnas en la deformación y los momentos flexionantes de diseño.
en concreto II: Un edificio de un nivel en concreto reforzado, se idealiza para el análisis estructural como un pórtico sin masa que soporta una carga
al nivel de la viga. El pórtico tiene 8.0 m de luzcolumnas de 4.0 m y 6.0 m respectivamente (medidas centro a centro)columna, fija en la base, tiene una sección transversal cuadradresistencia a la compresión del concreto es de 21.0 MPa
ificio se calcula como del 5%. Si el edificio debe diseñarse el movimiento del terreno caracterizado por los espectros de diseño de la NSR
10, para un suelo tipo E en la ciudad asignada, determine: a) las cortantes basales en los momentos flexionantes en las columnas y c) el desplazamiento
máximo en la parte superior del pórtico.
Un voladizo vertical de 30 m de largo, hecho de un M Gr. 50 de 152.4 mm de diámetro nominal estándar, soporta
en su extremo. Las propiedades de la tubería son: diámetro , diámetro interior=154.0 mm, espesor=7.11 m
inercia de la sección transversal I = 1169.3 cm4, módulo de Young E = unidad de longitud. Determine la deformación
exionante máximos en el voladizo, debidos al sismo de El Centro; suponga quema de dos formas: a) considerando la masaubo. Compare los resultados y saque sus co
Engineering [Kramer] Chopra] (disponible en español también)
6.0 m
8.0 m
3
Ingeniería Sísmica 2015-II
que tiene el tipo de apoyo de las
concreto reforzado, se sin masa que soporta una carga
luz y dos alturas de columnas de 4.0 m y 6.0 m respectivamente (medidas centro a centro). Cada
da de 0.25 m. La y la fracción de
ificio se calcula como del 5%. Si el edificio debe diseñarse de diseño de la NSR-
las cortantes basales en ntos flexionantes en las columnas y c) el desplazamiento
de largo, hecho de un PTE (perfil nominal estándar, soporta
ubería son: diámetro mm, momento de
módulo de Young E = 200 GPa y e longitud. Determine la deformación y el esfuerzo
exionante máximos en el voladizo, debidos al sismo de El Centro; suponga que = a del tubo y b) sin onclusiones.