Informe Ingenieria Antisismica

Ingeniera Antissmica 1

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INTRODUCCIN En este trabajo presentamos la evaluacin, tanto por el mtodo esttico como dinmico, De la estructura asignada en la prctica pasada (EDIFICIO A). Todo el anlisis se realizar siguiendo la Norma. En base a esta estructura, se describirn los conceptos bsicos y los principales mtodos existentes para la evaluacin de la vulnerabilidad y efectos de los sismos en las construcciones. Antiguamente se sola disear las estructuras para que no colapsen frente a eventos ssmicos de gran magnitud, eventos extremos, lo que no era correcto ya que con eso no se lograba garantizar que la estructura muestre un buen comportamiento frente a sismos de poca magnitud (sismo frecuentes, ocasionales), como efectivamente se pudo ir comprobando con las experiencias ssmicas que se presentaban en diferentes pases. Por lo expuesto lneas arriba, es que el diseo ssmico toma nueva filosofa de diseo, la que busca por un lado evitar prdidas de vidas humanas, asegurar la continuidad de los servicios bsicos. La estructura debe tener un comportamiento adecuado de acuerdo al evento que se presente. De esta manera, se exige que los edificios deban disearse de modo tal que no sufran daos de ninguna especie durante los eventos ssmicos que ocurren frecuentemente, esto es, varias veces durante el perodo de vida til (50 aos aproximadamente) del edificio, y diferentes periodos de retorno para estructuras de mayor importancia como pueden ser centrales nucleares, entre otras. Pero por otra parte, establece que las estructuras pueden sufrir daos, e incluso tener que demolerse con posterioridad al sismo, ante la eventualidad del sismo ms severo que se puede esperar en un determinado lugar, siempre y cuando se garantice que la estructura no colapsar durante la ocurrencia de este sismo. Al respecto, la Norma de diseo Sismo Resistente (E030) de nuestro pas podemos encontrar ciertos parmetros establecidos que deben cumplir las estructura para que tengan buen comportamiento ante eventos frecuentes, todos estos parmetros en mencin dependern de la ubicacin ssmica, uso, tipo de estructura. La Norma limita el comportamiento de las estructuras para cada tipo de evento.


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OBJETIVOS Verificar que el diseo del edificio que se nos fue asignado cumpla los requisitos que seala la Norma Peruana de Diseo Sismorresistente. Para ello analizaremos el edificio usando el mtodo esttico como el mtodo dinmico, y compararemos los resultados obtenidos por ambos mtodos. Tambin se analizar si la estructura es regular o irregular, esto depender principalmente de su propia configuracin estructural, disposicin de elementos, as como tambin de los desplazamientos y derivas de la estructuran en anlisis.

NORMA PERUANA DE DISEO SISMORESISTENTE

E-030

FILOSOFA Y PRINCIPIOS DEL DISEO SISMORESISTENTE:

Est basado en:

Evitar prdidas de vidas

Asegurar la continuidad de servicios bsicos

Minimizar los daos a la propiedad.

Se reconoce que dar proteccin completa frente a todos los sismos no es tcnica ni

econmicamente factible para la mayora de las estructuras. En concordancia con

tal filosofa se establecen en esta Norma los siguientes principios para el diseo.

a. La estructura no debera colapsar, ni causar daos graves a las personas

debido a movimientos severos que puedan ocurrir en el sitio.

b. La estructura debera soportar movimientos ssmicos moderados que

puedan ocurrir en el sitio durante su vida de servicio, experimentando

posibles daos dentro de lmites aceptables.


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MODELO DE LA ESTRUCTURA

PLANO ESTRUCTURAL

(Vista en planta)

DATOS:

Edificio A Suelo: S1

Grupo : 4 Uso : Vivienda

Ciudad : Puno

DESARROLLO DEL MODELO

Creo una grilla definiendo los ejes segn plano


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Se puede apreciar que aparte de las grillas principales, he creado otras que me servirn para ubicar el centro de masa de la estructura, as como tambin para ubicar el centroide de la placa tipo C (PL4).

Definiendo propiedades del concreto.

El material empleado en el siguiente trabajo es el concreto armado. Las caractersticas correspondientes a este material se muestran a continuacin.

Definiendo propiedades del material que usar para el elemento rgido.


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Dimensiones de las secciones.

Viga: Se restringe la torsin en la viga modificando la constante torsional tal como muestra.

Viga VT-01 (De forma similar se definen las dems vigas)

A manera de ejemplo sealar como se define la columna C1, la placa PL5. Las vigas se definen de forma parecida.


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Es preciso sealar que la placa PL4 la voy a definir como 3 placas que se unirn por brazos rgidos ubicados en el centroides de la placa, a partir del cual sacare los brazos rgidos hacia el centroide de los elementos que conformarn la placa. Eso se podr apreciar en la vista 3D con claridad.

Ahora definir el brazo rgido a usar, segn se ense en el curso de anlisis estructural 2.

Brazos rgidos por defecto

Esto se aplic a todos los elementos seleccionados en planta, nivel por nivel.


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Creacin del modelo. (Vista 3D y perspectivas)

Modelo. (Vista 3D)

Vista superior


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Vistas de perspectivas

Vista frontal


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INERCIA TRASLACIONAL Y ROTACIONAL: Ahora debo ingresar las inercias de traslacin, inercia rotacional, as como tambin las masas de cada nivel. La masa segn indicaciones se calcular incluyendo el 25 % de la sobrecarga. S/C = 200 kg/m2 = 0.2 tn/m2 Cmuerta= 950 kg/m2 A = 204.93 m2 M = (0.25(0.2) + 0.95)(204.93)/9.81 = 20.89 tns/m

Irot = (0.25*02+0.95)( IX + IY) = 1239.8 m4

NIVEL Masa (ton.s/m)

Peso (ton)

I rot

1 20.89 204.9 1239.8

2 20.89 204.9 1239.8

3 20.89 204.9 1239.8

4 20.89 204.9 1239.8

5 20.37 199.8 1208.9

Acto seguido colocar las masas y la inercia rotacional en los respectos centro de masa de cada diafragma. 4 primeros pisos ltimo piso


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Lo que har a continuacin es restringir los movimientos del diafragma, permitir desplazamientos en la direccin X, Y, y la rotacion respecto al eje Z, los dems grados de libertad estarn restringidos.


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ANLISIS

PARMETROS ELEGIDOS: Los parmetros elegidos para el presente informe, son en realidad datos provenientes de la Norma, que van acorde con las especificaciones de nuestro proyecto. Los parmetros son los siguientes:

Zonificacin: el edificio en estudio se encuentra en el departamento de Puno. Esto nos indica que la zona en la cual se encuentra es la zona #2, que acorde con el artculo 5 de la Norma, se interpreta este parmetro como la aceleracin mxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en un periodo de 50 aos.

El parmetro Z correspondiente sera: Z = 0.3

Condicin Geotectnica: Nuestro edificio se ubica en la ciudad

de puno y se edificar sobre un suelo S1, correspondiente a

suelo rgido.


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La tabla mostrada fue sacada de la Norma, y sirve para elegir los parmetros Tp y S, segn el perfil de suelo que se tenga.

Entonces los parmetros Tp y S correspondientes seran:

Tp = 0.4 seg S = 1.0 Factor de amplificacin ssmica: Segn la Norma: de acuerdo a las

caractersticas del suelo se define este factor como C que viene dado por la siguiente expresin:

Segn la Norma, este coeficiente se interpreta como el factor de amplificacin de la respuesta estructural respecto de la aceleracin del suelo.

La Norma permite hacer una estimacin directa del perodo fundamental para cada direccin, segn la siguiente expresin:

La frmula anterior presenta mucha dispersin, por eso calcularemos el periodo fundamental para X e Y usando el programa SAP 2000 Realizando el anlisis obtenemos:


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DIRECCIN PERIODO (seg)

X-X 0.32

Y-Y 0.26

Categora de la Edificacin: Las estructuras sern clasificadas de acuerdo al uso e importancia de la misma.

El coeficiente de uso e importancia U se puede estimar usando la Tabla N 3 de la Norma :

Nuestro edificio ser para un uso de vivienda (edificaciones comunes), categora C. El coeficiente U correspondiente sera: U = 1.0


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Configuracin Estructural: Para realizar un adecuado procedimiento de anlisis y escoger valores apropiados del factor de reduccin de fuerza ssmica R, se debe hacer la clasificacin de si la estructura es de carcter regular o irregular.

As pues, la Norma define el carcter de una estructura de la siguiente manera:

- Estructuras Regulares. Son las que no tienen discontinuidades significativas horizontales o verticales en su configuracin resistente a cargas laterales.

- Estructuras Irregulares. Se definen como estructuras irregulares aquellas que presentan una o ms de las siguientes caractersticas:

Irregularidades Estructurales

en Altura

1. Irregularidad de Rigidez-Piso Blando

No hay variacin en la rigidez de la estructura en los diferentes niveles, la estructura es tpica en toda su altura

No existe piso blando

La estructura es REGULAR.

2. Irregularidada de Masas

Todos los pisos tienen igual masa, salvo la azotea, pero dicha variacin es mnima por lo que es correcto afirmar que todos los pisos tienen igual masa.

No existe irregularidad de masas.

3. Irregularidad Geometrica Vertical

No se aplica porque no hay variacin de rea en la planta de la estructura.

4. Discontinuidad en los Sistemas Resistentes

Todos los elementos verticales no presentan cambios de direccin, ni siquiera varian las dimensiones en lo alto de la estructura.

Los Sistemas Resistentes son continuos.

Irregularidades Estructurales

en Planta

1. Irregularidad Torsional

Luego del anlisis se verificar si existe o no irregularidad torsional.


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2. Esquinas Entrantes

Lx Ly a b

Esq. entrante X e

Y

23.7 10.4 4.10 4.50

Solo una de las esquinas es entrante, teniendo mas de 39 % de la longitud en el eje X.

La estructura es regular

3. Discontinuidad del Diafragma

La suma de las reas abierta no pasa el 50% del rea del diafragma.

Sistema Estructural: De acuerdo al material que se utilizar para la construccin de nuestro edificio, el cual es concreto armado, y el sistema de estructuracin sismorresistente predominante en cada direccin, el cual es de muros estructurales en ambos casos; se tomarn los siguientes coeficientes de reduccin de fuerza ssmica R:

Elegir un sistema dual para ambas direcciones (R = 6), los muros tomarn mas del 80% de la cortante en la base.

Desplazamientos Laterales: El mximo desplazamiento relativo de entrepiso (i/hei) no deber exceder la fraccin de la altura de entrepiso que se indica en la Tabla N 8; tal como se seala:

El desplazamiento relativo de entrepiso mximo sera:

i/hei = 0.007

DIRECCIN R

X-X 6

Y-Y 6


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EXCENTRICIDAD ACCIDENTAL

La Norma indica : Se supondr que la fuerza en cada nivel (Fi) acta en el

centro de masas del nivel respectivo y debe considerarse

adems el efecto de excentricidades accidentales como se

indica a continuacin.

Para cada direccin de anlisis, la excentricidad accidental

en cada nivel (ei), se considerar como 0,05 veces la

dimensin del edificio en la direccin perpendicular a la de

la accin de las fuerzas. En cada nivel adems de la fuerza

actuante, se aplicar el momento accidental denominado Mti

que se calcula como:

Mti = Fi ei

Se puede suponer que las condiciones ms desfavorables se

obtienen considerando las excentricidades accidentales con

el mismo signo en todos los niveles. Se considerarn

nicamente los incrementos de las fuerzas horizontales no

as las disminuciones.

Aplicando lo sealado por la Norma tendriamos la siguiente excentricidad:

EJE LONGITUD PERPENDICULAR (m) EXCENTRICIDAD (m)

X-X 10.40 +0.52

Y-Y 23.70 +1.185

Estas excentricidades se incluyeron en nuestro modelo de la siguiente manera: Inicialmente se ubico un punto en el centroide, se col las masas respectivas, adems de las inercias trasnacional y toracional. Ahora lo que har es mover dicho punto segn la excentricidad.


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ANLISIS ESTTICO

CLCULO DE LA CORTANTE BASAL: La Norma indica que el cortante basal para cada direccin puede obtenerse mediante la siguiente expresin:

Con los parmetros determinados anteriormente:

PARMETROS VALORES

Z 0.3

U 1.0

C 2.5

S 1.4

R 6

El parmetro P representa la suma del peso de las plantas del edificio. Entonces el peso total de la estructura resultara ser: P = 1019.4 Ton Por lo tanto, el cortante basal en la estructura sera: V = 178.40 Ton

DISTRIBUCIN EN ALTURA: Est sealado en la Norma que la distribucin de las fuerzas ssmicas en la altura de la edificacin, puede calcular se con la expresin siguiente:

Dado que los periodos tanto para X como para Y son menores a 0.7, entonces Fa ser iguala cero.


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Para nuestra estructura, se tendran la siguiente distribucin de fuerzas en los niveles del edificio:

Direccin X-X

NIVEL Pi (Ton) Hi (m) Pi * Hi Fi (Ton) Mi (Ton.m)

5 199.8 13.5 2697.3 58.46 30.40

4 204.9 10.80 2212.92 47.97 29.94

3 204.9 8.10 1659.69 35.98 18.71

2 204.9 5.40 1106.46 24.00 12.48

1 204.9 2.70 553.23 11.99 6.23

Direccin Y-Y

NIVEL Pi (Ton) Hi (m) Pi * Hi Fi (Ton) Mi (Ton.m)

5 353.51 13.50 2697.3 58.46 69.28

4 441.89 10.80 2212.92 47.97 56.84

3 441.89 8.10 1659.69 35.98 42.64

2 441.89 5.40 1106.46 24.00 28.44

1 8229.6 2.7 553.23 11.99 14.21

Ingresando datos en el SAP 2000: Se selecciona el centro de masa que fue desplazado y se aplican las cargas calcula anteriormente, piso por piso.

Nivel 5

Nivel 4


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Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Como se podr apreciar no estoy colocando los momentos, esto porque estoy colocando directamente las cargas en un punto desfasado del centroide, lo que de por si ya genera los momentos por excentricidad.


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ANLISIS DINMICO PARA CADA DIRECCIN GENERACIN DEL ESPECTRO: Para realizar mi anlisis lo har tal como define la NORMA (Sa Vs T), no seguir lla recomendacion de clase de realizar un espectro SC Vs T para luego escalarlo y recien obtener.no har eso pues haciendo uso de una hoja de excell puedo determinar Sa Vs T sin ningn problema., y luego lo ingresar al programa SAP2000 y as, determinar las fuerzas internas en la estructura.

Tp S C

0.4 1.0 1/T

Sa = ZUCS(g)/R

ESPECTRO

T(S) c Sa

0 2.50 1.72

0.1 2.50 1.72

0.2 2.50 1.72

0.3 2.50 1.72

0.4 2.50 1.72

0.42 2.38 1.64

0.44 2.27 1.56

0.46 2.17 1.49

0.48 2.08 1.43

0.5 2.00 1.37

0.52 1.92 1.32

0.54 1.85 1.27

0.56 1.79 1.23

0.58 1.72 1.18

0.6 1.67 1.14

0.62 1.61 1.11

0.64 1.56 1.07

0.66 1.52 1.04

0.68 1.47 1.01

0.7 1.43 0.98

0.72 1.39 0.95

0.74 1.35 0.93

0.76 1.32 0.90

0.78 1.28 0.88

0.8 1.25 0.86

0.82 1.22 0.84

0.84 1.19 0.82

0.86 1.16 0.80

0.88 1.14 0.78

0.9 1.11 0.76

0.92 1.09 0.75

0.94 1.06 0.73


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0.96 1.04 0.72

0.98 1.02 0.70

1 1.00 0.69

1.02 0.98 0.67

1.04 0.96 0.66

1.06 0.94 0.65

1.08 0.93 0.64

1.1 0.91 0.62

1.12 0.89 0.61

1.14 0.88 0.60

1.16 0.86 0.59

1.18 0.85 0.58

1.2 0.83 0.57

1.22 0.82 0.56

1.24 0.81 0.55

1.26 0.79 0.55

1.28 0.78 0.54

1.3 0.77 0.53

1.32 0.76 0.52

1.34 0.75 0.51

1.36 0.74 0.50

1.38 0.72 0.50

1.4 0.71 0.49

1.42 0.70 0.48

1.44 0.69 0.48

1.46 0.68 0.47

1.48 0.68 0.46

1.5 0.67 0.46

1.52 0.66 0.45

1.54 0.65 0.45

1.56 0.64 0.44

1.58 0.63 0.43

1.6 0.63 0.43

1.62 0.62 0.42

1.64 0.61 0.42

1.66 0.60 0.41

1.68 0.60 0.41

1.7 0.59 0.40

1.72 0.58 0.40

1.74 0.57 0.39

1.76 0.57 0.39

1.78 0.56 0.39

1.8 0.56 0.38

1.82 0.55 0.38

1.84 0.54 0.37

1.86 0.54 0.37

1.88 0.53 0.37

1.9 0.53 0.36

1.92 0.52 0.36

1.94 0.52 0.35

1.96 0.51 0.35

1.98 0.51 0.35

2 0.50 0.34

2.02 0.50 0.34


22

2.04 0.49 0.34

2.06 0.49 0.33

2.08 0.48 0.33

2.1 0.48 0.33

2.12 0.47 0.32

2.14 0.47 0.32

2.16 0.46 0.32

2.18 0.46 0.32

2.2 0.45 0.31

2.22 0.45 0.31

2.24 0.45 0.31

2.26 0.44 0.30

2.28 0.44 0.30

2.3 0.43 0.30

2.32 0.43 0.30

2.34 0.43 0.29

2.36 0.42 0.29

2.38 0.42 0.29

2.4 0.42 0.29

2.42 0.41 0.28

2.44 0.41 0.28

2.46 0.41 0.28

2.48 0.40 0.28

2.5 0.40 0.27

2.52 0.40 0.27

2.54 0.39 0.27

2.56 0.39 0.27

2.58 0.39 0.27

2.6 0.38 0.26

2.62 0.38 0.26

2.64 0.38 0.26

2.66 0.38 0.26

2.68 0.37 0.26

2.7 0.37 0.25

2.72 0.37 0.25

2.74 0.36 0.25

2.76 0.36 0.25

2.78 0.36 0.25

2.8 0.36 0.25

2.82 0.35 0.24

2.84 0.35 0.24

2.86 0.35 0.24

2.88 0.35 0.24

2.9 0.34 0.24

2.92 0.34 0.24

2.94 0.34 0.23

2.96 0.34 0.23

2.98 0.34 0.23

3 0.33 0.23

3.02 0.33 0.23

3.04 0.33 0.23

3.06 0.33 0.22

3.08 0.32 0.22

3.1 0.32 0.22


23

3.12 0.32 0.22

3.14 0.32 0.22

3.16 0.32 0.22

3.18 0.31 0.22

3.2 0.31 0.21

3.22 0.31 0.21

3.24 0.31 0.21

3.26 0.31 0.21

3.28 0.30 0.21

3.3 0.30 0.21

3.32 0.30 0.21

3.34 0.30 0.21

3.36 0.30 0.20

3.38 0.30 0.20

3.4 0.29 0.20

3.42 0.29 0.20

3.44 0.29 0.20

3.46 0.29 0.20

3.48 0.29 0.20

3.5 0.29 0.20

3.52 0.28 0.20

3.54 0.28 0.19

3.56 0.28 0.19

3.58 0.28 0.19

3.6 0.28 0.19

3.62 0.28 0.19

3.64 0.27 0.19

3.66 0.27 0.19

3.68 0.27 0.19

3.7 0.27 0.19

3.72 0.27 0.18

3.74 0.27 0.18

3.76 0.27 0.18

3.78 0.26 0.18

3.8 0.26 0.18

3.82 0.26 0.18

3.84 0.26 0.18

3.86 0.26 0.18

3.88 0.26 0.18

3.9 0.26 0.18

3.92 0.26 0.18

3.94 0.25 0.17

3.96 0.25 0.17

3.98 0.25 0.17

4 0.25 0.17


24

El grfico del espectro sera:

No preciso escalar dichos valores, porque ingres directamente la

aceleracin Vs periodo (Sa Vs T)


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CASOS DE ANLISIS


26

RESULTADOS

ANALISIS ESTTICO: Las Fuerzas aplicadas en el edificio tanto para el anlisis en XX e YY son iguales :

Fuerzas aplicadas en X-X

Para cada nivel se tienen las siguientes fuerzas:

Nivel Fi (tn)

5 58.46

4 47.97

3 35.98

2 24.00

1 11.99


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Grficos de Fuerza Cortante ( Tn ): Algunos prticos se encuentran formados por elementos que se colocaron en diferentes ejes pues tienen un distinto centro geomtrico. En esos casos, para obtener los diagramas de fuerzas se deben superponer los diagramas de dichos ejes. Vista 2-2 : Prtico 1 (Y=0)

Prtico 1 (Y=1.4) las Placas:


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Prtico 2 (Y=2.8)

V (tn)

PL4 42.15

Prtico 3 (Y=6.3)

Prtico 3 (Y=8.35)


29

Prtico 4 (Y=10.4)

Prtico A (X=0)

Prtico B (X=5)

V(tn)

PL2 49.41

PL6 68.43


30

Prtico C (X=9.5)

Prtico C (X=11.25) Prtico D (X=13.00)


31

Prtico E (X=15.50)

Prtico E (X=17.60)


32

Prtico F (X=19.70)

Prtico G (X=23.70)


33

Diagramas de Fuerzas en el prtico que presenta mayor fuerza cortante

en su base Prtico (y=10.40)

DFC (Tn)


34

DFN (Tn)


35

DMF (Tn.m)


36

Prtico A (X=0.0)

DFC (Tn)


37

DFN (Tn):


38

DMF (Tn x m) :


39

FUERZAS CORTANTES EN LAS COLUMNAS DEL PRIMER PISO


40

Tablas con desplazamientos relativos y absolutos de entrepisos: En la direccin X-X se calcularon los desplazamientos en los puntos extremos del prtico 1 mientras que en la direccin Y-Y se calcularon los desplazamientos en los puntos extremos del prtico F. Adems se verifica la distorsin para cada entrepiso (deriva < 0.007)

TABLA DE DESPLAZAMIENTOS EN X-X Nivel Join

object

Desplazamiento

max (m)

Desplazamiento

min (m)

Desplazamiento

espectral (m) (m)

Altura

(m) Deriva Controlde de

distorsin

(deriva 0.5 Desp.max- permitido entonces la estructura se considera irregular.

Control de giros X-X

Nivel Despl. Promedio

(m)

Despl. Maximo

(m)

Desp.max/despl.prom

>1.3

5 0.00496 0.00530 1.0685

4 0.00393 0.00420 1.0687

3 0.002865 0.00298 1.0401

2 0.001700 0.00173 1.0176

1 0.000580 0.00063 1.0723


41


Entrepiso Despl. Promedio

(m)

Material Deriva

maxima

Altura

(m)

Desp. Permitido

(m)

5 0.00496 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

4 0.00393 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

3 0.002865 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

2 0.001700 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

1 0.00058 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

0.00496 0.0945

Desp. Prom > 0.5 Desp. Permitido

0.00496 < 0.04725

Se puede concluir que la estructura es regular, ya que Desp.maximo/Desp.prom 1.3

5 0.006595 0.00956 1.4496

4 0.005265 0.00767 1.4568

3 0.003740 0.00548 1.4652

2 0.002150 0.00316 1.4698

1 0.000759 0.00112 1.4756

Control de giros Y-Y


(m)

Material Deriva

maxima

Altura

(m)

Desp. Permitido

(m)

5 0.006595 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

4 0.005265 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

3 0.003740 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

2 0.002150 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

1 0.000759 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

0.006595 0.0945


0.006595 < 0.0473

Luego del anlisis hecho y los clculos detallados en las tabalas arriba, se puede verificar que Desp.maximo/Desp.prom >1.3 sin mebargo el Desp.prom < 0.5 Desp.max- permitido lo lo que demuestra que el edificio analizado es regular. Por lo tanto, podemos afirmar que la estructura no presenta irregularidad torsional, todo esto haciendo anlisis esttico.


42

ANLISIS MODAL: En la prctica pasada ya se realiz el anlisis modal, sin embargo volver a desarrollarlo de forma breve para tener claro los modos fundamentales con los que trabajaremos posteriormente. Las masas a cada diafragma se les asignara en los puntos que corresponde al centroide desfasado por la excentricidad accidental.

Nivel Peso (tn) Masa X (tn.seg2/m) Masa Y (tn.seg2/m) M Rotacional Z (tn.seg2.m)

1 225.86 20.89 20.89 1239.8

2 225.86 20.89 20.89 1239.8

3 225.86 20.89 20.89 1239.8

4 225.86 20.89 20.89 1239.8

5 220.21 22.37 22.37 1208.9

4 primeros pisos ltimo piso


43

As pues, se obtiene la siguiente tabla que nos indica cada uno de los modos de la estructura:

Modal Participating Mass Ratios

Se aprecia que el modo 2 tiene mayor importancia para la direccin X-X, con 72% de masa participativa respectivamente. Para la direccin Y-Y el modo que nos interesaria es el modo 1, con una masa participativa de 60.45%, y tambien este modo tiene relevancia para la rotacin, con una masa participativa de 53.2 %

EJE MODO PERIODO (s) MASA PARTICIPATIVA (%)

X-X 2 0.254 72.00%

Y-Y 1 0.324 60.45%

ROT 1 0.324 53.20%

Luego de conocer los modos que tienen mayor relevancia pasamos a realizar el

anlisis dinmico.


44

ANLISIS DINMICO

Fuerzas en el edificio para los 2 modos ms importantes. Diagramas de Prticos que presentan mayor fuerza cortante en su base Direccin X-X Prtico Y= 2.8 m

Diagrama de Fuerza Cortante Prtico Eje A


45

Diagrama de Fuerza Normal (tn)


46

Diagrama de Momento Flector


47

Direccin X-X

Prtico Y= 10.40 m

Diagrama de Fuerza Cortante (tn)


48

Diagrama de Fuerza Normal (tn)


49

Momento flector (tn.m)


50

Espectro Y-Y

Direccin Y-Y Prtico X = 0.00 m Diagrama de Fuerza Cortante Prtico Eje A


51

Diagrama de Fuerza Normal Prtico Eje A


52

Diagrama de Momento del Flector Prtico Eje A


53

Prtico X= 23.70 m

Diagrama de Fuerza Cortante Prtico Eje G


54

Diagrama de Fuerza Normal Prtico Eje G

Diagrama de Momento del Flector Prtico Eje G


55

Desplazamientos Absolutos y Relativos de entrepiso

TABLA DE DESPLAZAMIENTOS EN X-X Nivel Join

object

Desplazamiento

max (m)

Desplazamiento

min (m)

Desplazamiento

max esperados(m) (m)

Altura

(m) Deriva Controlde de

distorsin

(deriva 0.5 Desp.max- permitido entonces la estructura se considera irregular.

ESPECTRO X-X Control de giros X-X

Nivel Despl. Promedio

(m)

Despl. Maximo

(m)

Desp.max/despl.prom

>1.3

NO SI

5 0.003755 0.00396 1.0546 -

4 0.00297 0.00313 1.0538 -

3 0.002095 0.00221 1.080 -

2 0.001205 0.00127 1.060 -

1 0.000438 0.000463 1.0581 -


56



(m)

Material Deriva

maxima

Altura

(m)

Desp. Permitido

(m)

5 0.003755 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

4 0.002970 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

3 0.002095 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

2 0.001205 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

1 0.000438 concreto armado 0.007 2.70 0.0189


0.003755 < 0.00945

Luego de realizar los clculos mostrados se puede afirmar que la estructura es regular, se cumple que : Desp.maximo/Desp.prom 1.3

5 0.005095 0.00823 1.6153

4 0.004045 0.00656 1.6218

3 0.003090 0.00396 1.2816

2 0.001435 0.00266 1.8537

1 0.000569 0.000793 1.3937

Control de giros Y-Y


(m)

Material Deriva

maxima

Altura

(m)

Desp. Permitido

(m)

5 0.005095 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

4 0.004045 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

3 0.003090 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

2 0.001435 concreto armado 0.007 2.70 0.0189

1 0.000569 concreto armado 0.007 2.70 0.0189


0.005095 < 0.00945

Analizando los resultados obtenido se concluye que la estructura es regular. Si bien Desp.maximo/Desp.prom >1.3 pro para que sea considerda irregular adems debe cumplir que Desp.prom < 0.5 Desp.max- permitido lo,, y como nuestro edificio analizado no cumple ambas condiciones, es por eso que se puede afirmar que la estructura es regular, no presenta problemas de torsin.


57

COMPARACIN DE ESTTICO Y DINMICO: Luego de todos los clculos realizados, debemos comparar los valores que se obtienen tanto por anlisis dinmico como esttico, ver que porcentaje de una representa la otra.

Segn Norma:

Para cada una de las direcciones consideradas en el anlisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podr ser menor que el 80% del valor calculado segn el anlisis esttico para estructuras regulares

Ahora resumir en tablas comparativas los resultados obtenidos para ambos anlisis De esta manera, se muestra en la siguiente tabla, los resultados de cortante en la base correspondiente a cada uno de los mtodos:

Anlisis dinmico Anlisis Esttico

Cortante Vasal (tn) Cortante Vasal (tn) 80% V (tn)

X-X 133.40 178.40 142.72

Y-Y 115.04 178.40 142.72

Ahora pasar a escalar los valores obtenidos del anlisis dinmico comparndolo como el 0.80 % del caso esttico.

f = (0.8Vest/Vcm)

DIRECCIN FACTOR DE

AMPLIFICACIN

X-X 1.07

Y-Y 1.24 DERIVA MXIMA:

Direccin XX Direccin YY

Anlisis Deriva Mx. Anlisis Deriva Mx.

Esttico 0.00210 Esttico 0.00386

Dinmico 0.00360 Dinmico 0.00318

JUNTA DE SEPARACIN SSMICA:


58

Para que nuestro edificio no impacte con edificaciones vecinas, debemos seguir unas pautas de la Norma, la cual seala:

Toda estructura debe estar separada de las

estructuras vecinas una distancia mnima s para

evitar el contacto durante un movimiento

ssmico.

Esta distancia mnima no ser menor que los 2/3

de la suma de los desplazamientos mximos de

los bloques adyacentes ni menor que:

s = 3 + 0.004 (h 500) ; (h y s en centmetros)

s > 3 cm

h : altura desde el nivel del terreno natural hasta

el nivel considerado para evaluar S

h (cm)

JUNTA DE SEPARACIN

(cm)

1350 6.40

Conociendo los desplazamientos mximos en cada direccin en anlisis (XX , YY) tanto para anlisis esttico como dinmico, puedo calcular la junta de separacin, siguiendo las pautas de la Norma mencionada en el prrafo de arriba.

MXIMOS DESPLAZAMIENTOS (cm)

DIRECCIN Esttico Dinmico

XX 2.39 1.78

YY 4.30 3.70

JUNTA DE SEPARACIN (cm)

DIRECCIN Esttico Dinmico

XX 1.59 1.18

YY 2.87 2.47

Luego de comparar los valores obtenidos para la junta de separacin, decido 6.4 cm, es mayor al mnimo permitido, cumple con la especificacin de la Norma.


59

CONCLUSIONES RESPECTO A:

FACTOR DE REDUCCIN SSMICA Para iniciar el anlisis esttico y dinmico tenia que asumir un factor de reduccin ssmica determinado, y al final con los resultados obtenido tenia que corroborar que el R asumido es correcto o no. Bueno a simple vista la edificacin pareciera ser dual, sin embargo la presencia de placas en ambas direcciones me hizo suponer que trabajara como si fuera de muros, por ellos asum un factor de reduccin ssmica igual a 6, que corresponde a sistemas donde la resistencia sismica la toman principalmente los muros portantes, estos muros deben tomar por lo menos el 80% del cortante vasal.

Direccin Anlisis Esttico Anlisis Dinmico

V (tn) Fmuros(tn) % F muros

V (tn) Fmuros(tn) % F muros

X-X 178.40 160 89.68 133.4 120.02 89.97

Y-Y 178.40 147.74 82.81 115.04 100 86.93

R=6 OK R=6 OK

Con esto se demuestra que el factor de reduccin ssmica (R=6) es correcto.

REGULARIDAD DEL EDIFICIO: El edificio analizado no presenta ningn tipo de las irregularidades que estn descritas en la Norma. Para que sea irregular tendria que tener algunas de estas condiciones: Esquinas entrantes. Irregularidad de masa. Irregularidad geomtrica vertical. Irregularidad de Rigidez (piso blando) Irregularidad torsional. Discontinuidad del diafragma rgido. Irregularidad en los sistemas resistentes. A lo largo del informe, y con los clculos mostrados en las respectivas tablas se demostr que el edificio en estudio no presenta mayor problema debido a alguna discontinuidad horizontal o vertical. Se concluye por ende, que nuestro edificio es regular, cumple con lo requisitos exigidos por Norma.


60

COMPARANDO DESPLAZAMIENTOS (ESTTICO DINMICO): Primeramente comentar que los desplazamientos tanto para el caso esttico como dinmico, en ambas direcciones, son tolerables, dentro del rango para que la estructura tenga buen comportamiento. Ninguna deriva excede el 0.007 estipulado por la Norma para estructuras de Concreto Armado. Este resultado es lgico ya que la estructura tiene presencia de placas ubicadas en los bordes, esto restringe de manera significativo los desplazamientos en las direcciones en las que se coloque. Tambin se puede mencionar que la estructura presenta mayores desplazamiento en la direccin Y-Y (mayor deriva), sobre todo se puede observar en el prtico del eje G y prticos adyacentes, esto debido a que en la otra esquina existe dos placas generosas (de dimensiones considerables) que restringen el movimiento en esa esquina. Lo mencionado lneas arriba podra llevarnos a inferir que esta diferencia en la rigidez de ambos muros provocara torsin en el estructura, y efectivamente se produce torsin pero no es considerable, es mnima como ya se demostr anteriormente en los clculos realizados y explicados al detalle. Finalmente quisiramos terminar el informe sealando que si bien nuestros resultados muestran que nuestra estructura tendr adecuado comportamiento ssmico, es preciso sealar que se pudo mejorar la configuracin estructural, disposicin de elementos, placa, se pudo hacer algo mas simtrica, sin embargo no podemos afirmarlo categricamente ya que no conocemos la distribucin de los ambientes interiores, ni el panorama exterior a la edificacin, todo estos factores entre otros que no conocemos influyen en el diseo.

Documents

Informe Ingenieria Antisismica