Universidad Nacional De PiuraFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL AO DE LA INVERSIN PARA EL DESARROLLO RURAL Y LA SEGURIDAD ALIMENTARIA

TRABAJO DE INVESTIGACIN I PARTE

TEMA:CLCULO DE FUERZA SSMICA (MODAL ESPECTRAL) ANALTICO Y CON SOFTWARECURSO:CONCRETO ARMADODOCENTE:ING. MARIA JOSEFA DE LAS NIEVES GUTIERREZ ADRIANZENINTEGRANTES:GALLO PUCAR, OSCAR EMANUELIPANAQU ZETA, RONALD ERIXONPACHECO ANASTACIO, JORGE ARMANDORIVAS MEDINA, MIGUEL FERNANDOSANTN FACUNDO, NILTON ANTHONY

Piura, 30 Septiembre de 2013

DEDICATORIA

El presente trabajo est dedicado a nuestra docente del presente curso por su esfuerzo y dedicacin hacia nosotros por lograr ampliar nuestros conocimientos en la carrera de ingeniera civil. De la misma manera est dedicado a nuestros padres y dems personas que hacen posible da a da sigamos desarrollndonos en busca de ser buenos profesionales.

INDICE

INTRODUCCINPg.4OBJETIVOSPg.5DATOS GENERALES DEL PROYECTOPg.6ESTRUCTURA DEL PROYECTOPg.7ANLISIS DEL PROYECTO1. MODELADO DE LA ESTRUCTURA EN EL SAP 2000Pg.82. DEFINICIN DEL SISTEMA DE CARGASPg.163. DEFINICIN DE LA CARGA DE SISMO ANLISIS DINMICO MODAL ESPECTRALPg.174. ASIGNAMOS LAS CARGAS EN LA ESTRUCTURAPg.225. DEFINICIN DE LAS COMBINACIONES DE CARGAPg.266. ANLISIS FINAL DE LA ESTRUCTURAPg.307. LECTURA E INTERPRETACIN DE DATOS

INTRODUCCIN

Los edificios estn constituidos usualmente por estructuras a porticadas, es decir por vigas, columnas, losas y fundaciones. Y estas estructuras estn sometidas a cargas verticales, tales como el peso propio de sus elementos y la sobrecarga de uso y sobrecargas accidentales tales como la nieve. Pero adems existen fuerzas horizontales como las del viento y el sismo, stas ltimas muy importantes a considerar.

Si bien hoy en da el clculo ssmico se realiza exclusivamente a travs de programas de computadora, por ser laborioso en extremo, es importante comprender el concepto del mismo y el desarrollo del clculo, realizado con un ejemplo prctico completo; adems del uso debido de un software.

El Mtodo Modal Espectral de anlisis ssmico que se presenta a continuacin resulta ser una aproximacin que permite el clculo de los esfuerzos y desplazamientos mximos inducidos por el sismo, que es aplicable para el diseo de estructuras civiles en una gran cantidad de casos de la ingeniera prctica, y que est incorporado en los cdigos o reglamentos de diseo de obras civiles bajo acciones ssmicas.

Las principales limitaciones del mtodo estn relacionadas con la forma en que las estructuras desarrollan comportamiento inelstico o plstico durante la accin ssmica. Los reglamentos normalmente establecen condiciones que deben cumplir el diseo de la estructura para que el mtodo modal espectral tenga suficiente precisin y resulte aplicable para la verificacin del diseo.

El presente trabajo empieza con un marco terico general del mtodo de anlisis modal espectral, a continuacin hacemos referencia al proyecto constructivo el cual hemos empleado para la elaboracin de los ejemplos y los caso reales a los cuales nos referiremos. Y por ltimo hacemos el anlisis ssmico de las estructuras idealizadas empleando software.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Calcular la fuerza ssmica en una estructura mediante el software de simulacin estructural SAP 2000 y empleando el enfoque del mtodo de anlisis modal espectral.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Entender la naturaleza del anlisis smico empleando el enfoque del mtodo modal espectral.

Modelar un sistema estructural de un proyecto casa-habitacin y generar un espectro con las condiciones de zona, factor de suelo, categora de la estructura, configuracin estructural respecto a su ubicacin.

Interpretar los resultados obtenidos.

CLCULO DE FUERZA SSMICA ANLISIS MODAL ESPECTRALDATOS GENERALES

1. NOMBRE DE LA EDIFICACIN

CASA HABITACIN

2. PROPIETARIOSR. ANGEL DAVID ARROYO YANGALI SRA. LENA REYNAFARJE ENCINAS3. UBICACINUrb. Los Almendros Mz. A Lote 07

4. PLANO GENERAL DE ARQUITECTURAANLISIS DE LA ESTRUCTURAESTRUCTURA DEL PROYECTO

ANALISIS MODAL ESPECTRAL Pgina 20

Materiales:

Concreto fc=250 Kg/cm2Acero fy=4200 Kg/cm2

Secciones:

Vigas1: 0.25m*0.25mVigas2: 0.25m*0.55mColumnas: 0.25m*0.25mLosa Macisa: h=0.10mOtros Datos:

Uso: ViviendaUbicacin: PiuraSuelo: Flexible

1. MODELADO DE LA ESTRUCTURA EN SAP 2000

1.1 Ingresamos al SOFTWARE SAP 2000

1.2 Definimos las unidades que se utilizar: Tonf- m-C

1.3 Abrimos un archivo nuevo y definimos el sistema de malla de la edificacin y datos de los pisos, as configuramos nuestra malla de acuerdo a los espaciamientos. Definimos los datos de las mallas para los ejes x e y. En este caso tendremos 3 ejes principales en x Y 2 adicionales, y 5 ejes principales en (Los ejes adicionales sern usados como referencia para posicionar los puntosen el tramo diagonal de la parte derecha superior del plano).

1.4. Ahora restringimos nuestros APOYOS a empotrados.

1.5. Una vez configurada nuestra grid o malla de ejes, procedemos a definir nuestras propiedades de los materiales. Llamaremos CONC250 a nuestro material. As:Mdulo de Elasticidad

1.6. Definimos el Acero4200 asi: Seleccionamos el botn de Add New Material Quick para adicionar un nuevo material de los disponibles segn las especificaciones, el cual lo conducir a la pantalla de Quick Material Property Definition que se muestra:

Entonces Tenemos:

1.7. Definimos la SECCION DE LOS ELEMENTOS: VIGAS Y COLUMNASPara definir las secciones de los elementos, seleccionamos Define en el men principal y luego la opcin Section Properties- Frame Properties. Y luego Add New Property. As:PARA VIGAS

En la VIGA25x25 escogemos CONC250 en la caja de edicin Material. Digitamos las dimensiones de la viga en las cajas de texto correspondientes. Hacemos clic en el botn Concrete Reinforcement y seleccionamos Acero4200 de la lista Longitudinal Bars y Acero4200 de la lista Cofinement Bars del cuadro Rebar Materials. Escogemos Bean (viga) del recuadro Design Type. Por defecto el programa le da un recubrimiento (cover) al centro de la para arriba (top) y abajo (botton). Digitamos 0.06 en las cajas de edicin Top y Botton como se muestra:

Hacemos el procedimiento para los 2 tipos de VIGA.

PARA COLUMNAS

Y en la opcin de Concrete Reinforcement, escogemos Columm (P-M2-M3 Design).

1.8. Definimos LA LOSA MACISA, en DEFINE-SECTION PROPERTIES-AREA SECTIONS, y desus ADD NEW SECTION

1.9. Asignamos secciones de los elementos al modelo.

Seleccionamos las columnas

As: Del men de Assign seleccionamos Frame/Frame Sections, lo que lo lleva a la siguiente ventana:

De la misma manera para las vigas:

Para una mejor visualizacin, la estructura ha sido extruida y girada hasta obtener esta vista.

1.10. Asignamos la LOSA al modelo

En la barra lateral del lado izquierdo seleccionamos la opcin Draw Poly Area , y asignamos las losas por tramos.

Visualizacin con EXTRUDE y GIRANDO:

2. DEFINICIN SISTEMAS DE CARGA2.1. Seleccionamos Define del men principal y luego la opcin Load Patterns. Esto lo llevar a la siguiente ventana. Inicialmente el programa tiene por omisin un tipo llamado DEAD (MUERTA). Procedemos a definir los dems estados de carga.

3. Definicin de la carga de sismo Anlisis Dinmico Modal Espectral

3.1. Realizamos la definicin de la forma de calcular el peso de la estructura para el Anlisis Dinmico. Definimos las masas por entrepisos (Define/Mass Source)

3.2. Abrimos el SOFTWARE SPECTRUM:3.2.1. En el MENU DE PARMETROS SISMICOS definimos lo siguiente:

1. Zona Ssmica (Departamento: Piura, Zona 3, Todas las Provincias)

2. Condiciones Geotcnicas (Perfil del Suelo: S3: Suelos Flexibles)Generando los Valores: Perodo Tp=0.9, Facto de Suelo=1.4

3. Categora de las Edificaciones (GRUPO 03)

4. Configuracin Estructural

5. Sistemas Estructurales ( PORTICO DE CONCRETO ARMADO)

3.2.2. Generamos el ESPECTRO, luego lo guardamos como archivo de texto.

6. Luego tenemos el ESPECTRO DE PSEUDO ACELERACIONES RNE. NORMA E030.PARMETROS SSMICOS:

Z = 0.4U = 1S = 1.4Tp = 0.9R = 8ZUS/R = 0.0700

TSaC = 2.5 (Tp/T)

0.050.17545

0.060.17537.5

0.070.17532.14285714

0.080.17528.125

0.090.17525

0.100.17522.5

0.20.17511.25

0.30.1757.5

0.40.1755.625

0.50.1754.5

0.60.1753.75

0.70.1753.214285714

0.80.1752.8125

0.90.1752.5

10.15752.25

20.078751.125

Una vez calculado el T, lo utilizaremos para calcular las aceleraciones, las cuales las tenemos que exportar a un archivo .txt con formato de separacin que sea en base a tabulaciones, nosotros hemos utilizado el programa SPECTRUM

Una vez definido el espectro de pseudo aceleraciones, definimos la funcin que definir este espectro en SAP2000, para lo cual elegimos Define/Functions/Response Spectru, lo que nos lleva a la ventana siguiente:

Seleccionamos la opcin From File y hacemos clic en el botn Add New Function que nos lleva a la ventana que se muestra en la cual seleccionamos el archivo donde se encuentra es Espectro y damos los valores que se muestran para luego al hacer clic en el botn Display Graph y se obtiene el grfico del Espectro:

4. ASIGNAMOS LAS CARGAS A LA ESTRUCTURA:

DEL METRADO DE CARGAS ADJUNTO AL TRABAJO (EN HOJAS DE CLCULO DE EXCEL), asignados las cargas a la estructura en el SAP:

CARGAS MUERTAS Y CARGAS VIVAS

CARGAS MUERTAS:

CARGAS VIVAS:

4.2. Seleccione Define/Load Cases

4.3. Seleccione el caso Modal y haga clic en Modify/Show Load Case

Cambiamos el Nmero mximo de Modos a 6 (03 por piso).

4.4. Adicionamos un nuevo caso de Anlysis (Response Spectrum) Add New Load Case

Espectro ABS

Espectro SRSS

4.5. Tenemos definidas las cargas de la siguiente manera:

5. DEFINICIN DE LAS COMBINACIONES DE CARGAS

SISMO : 0.25EspectroABS+0.75EspectroSRSS

COMB1 : 1.4CARGA MUERTA+1.7CARGA VIVA

COMB2 : 1.25CARGA MUERTA+1.25CARGA VIVA+1.0SISMO

COMB3 : 1.25CARGA MUERTA+1.25CARGA VIVA+1.0SISMO

COMB4 : 0.9CARGA MUERTA+1.0SISMO

COMB5 : 0.9CARGA MUERTA-1.0SISMO

ENVOLVENTE: 1.0COMB1+1.0COMB2+1.0COMB3+1.0COMB4+1.0COMB5

As tenemos:

6. ANLISIS FINAL DE LA ESTRUCTURA

Para poder correr la estructura, nos vamos al men Analize, seleccionamos la opcin Run Analysis y luego la opcin Run Now.

7. LECTURA E INTERPRETACIN DE DATOS

7.1. DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES

DMF en 3D con extrude y girado

ELEVACIN PLANO XZ

ELEVACIN PLANO YZ

7.2. Obtenemos la Fuerza Ssmica en la Estructura

Fuerza Ssmica (JOINT REACTIONS SISMO)

MIRANDOLO DESDE LA BASE

VISTA XZ

VISTA YZ

ANALISIS MODAL ESPECTRAL Pgina 34