antisimica edwin

8/19/2019 Antisimica Edwin

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Universidad Católica Los Ángeles de Chimbote

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

DOCENTE TUTOR:

Ing. Cerna Vásquez Marco Junior

CURSO:

Antisísmica

ALUMNOS:

- Aro Lara Leonor Edith

- Herrera Vásquez Edwin

CICLO:

IX

CHIMBOTE – PERU

2015

“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”


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Se tiene una edificación de 3 pisos y destinada para aulas de centro educativo, proyectada en la

ciudad de Chimbote, con sistema estructural aporticado, tal como se muestra en la figura y con

altura de entrepiso de 4m. Realice un análisis sísmico estático, considerando el suelo intermedio

por la Norma E030 y:

Resistencia a la compresión del concreto: ′ = 2 1 0 ⁄ Módulo de elasticidad del concreto

=2173706 ⁄

Coeficiente de Poisson del concreto =0.2 Losa de techo aligerada de espesor e 20cm pisos 1 y 2, e 17cm piso 3 Vigas transversales (eje horizontal del plano) 40cm x 50cm

Vigas longitudinales (eje vertical del plano) 50cm x 50cm

4m

4m

4m

3m 3m 3m


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Pesos para el análisis sísmico:

Piso 1 = 143,925T

Piso 2 = 136,725T

Piso 3 = 116,913T

Zapatas aisladas de dimensiones: 1,3m x 1,2m x 0,4m

Profundidad de desplante (contacto con zapata) 1m

Se pide:

i) Determinar el período fundamental y el factor de amplificación sísmica C

ii) Calcular la fuerza cortante en la base

iii) Determinar las fuerzas sísmicas por la altura del edificio

iv) Calcular la excentricidad accidental

v) Modelar con el SAP2000 y determinar los desplazamientos máximos del edificio y las

fuerzas internas máximas, indicando donde ocurre

vi) Efectuar el control de desplazamientos para Sismo X+ y Sismo Y+ e indicar si es

necesario reforzar la estructura

SOLUCION

i) Período fundamental:

= ℎ =1235 = 0,343. ˂ 0,7s ; Ct = 35, por ser pórtico.

Factor de amplificación sísmica:

= 2 . 5 ∗ ( ) = 2 . 5 ∗0.6

0.343 = 4.37 → = 2.5 ; .

; ℎ, , .


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ii) Fuerza cortante en la base:

= ∗ =0.40∗1.5∗2.5∗1.05

8 ∗.397,563= .

Donde;

Z = zona sísmica 4 = 0.4

U = categoría de la edificación (A) =1.5

C = Factor de amplificación sísmica = 2.5

S = tipo de suelo (INTERMEDIO) = 1.05

R = coeficiente de reducción de fuerzas (pórtico) = 8

P = ∑ pesos. = 397.563 Tn.

=

2.58 = 0.312 ˃ 0,125 OK

iii) Distribución de la fuerza sísmica por la altura:

1 = 143,925∗4143,925 ∗ 4 + 136,725 ∗ 8 + 116,913 ∗ 12 ∗78.27= 14.666 Tn

2 = 136,725∗83072,456 ∗78.27= 27.864 Tn

3 = 116,913∗123072,456 ∗78.27= 35.74 Tn

iv) Excentricidad accidental:

=0,05∗9.50 0,475m =0,05∗12.40 0,62m

v) Modelamiento en SAP 2000 v17


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PROCEDIMIENTO DEL MODELAMIENTO ESTATICO EN SAP

2000 V17

1. PROCEDIMIENTO PRELIMINAR.

1.1. En la interfaz de inicio, en la parte inferior derecha cambiamos las unidades a Tonf-m

1.2. Se procede a crear un nuevo modelo, seleccionando a continuación 3D frame, para crear el

pórtico en 3D.

1.3. EN la ventana siguiente pondremos los valores de la estructura; siendo 3 niveles con 4 m, de

alto, 3 vanos en eje “x” y “y”, de 3 m y 4 m de longitud respectivamente.


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1.4. A continuación se tendrá que modificar la profundidad para el desplante, para ello,

seleccionamos el plano inferior y en el menú de herramientas, Edit / move , en la ventana que

aparece colocaremos el valor de -1.2 en el eje z, que será el valor de la profundidad de desplante

1m mas la mitad de la altura de la zapata, que vendría a ser 1.2 m

1.5. Colocamos la excentricidad accidental, para ello editamos la grilla con click derecho y edit grid

data / luego dar en modify show system


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1.6. En la ventada siguiente asignaremos los valores correspondientes a la excentricidad y el

desplante de la cimentación.

1.7. Luego se realiza el empotramiento de la base. Para ello seleccionamos el plano inferior y en la

barra de herramienta


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2. MATERIALES y SECCIONES.

2.1. Aquí se realiza la identificación de los materiales, para ello ir a Define / Materials. En la

ventana siguiente, modificaremos la opción por defecto.

En la ventana de propiedades de materiales, colocamos en nombre concreto, y definimos sus

atributos como el módulo de elasticidad, poisson etc.


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2.2. Se define las secciones de los elementos estructurales, como columnas y vigas, para ello ir a

define/section properties/frame sections. Luego de la ventana que se abre dar en agregar nueva

propiedad.

En la ventana a continuación se elegirá el tipo de propiedades en este caso será estructura de

concreto de forma rectangular, y describimos sus características de los elementos tanto en

columna como en vigas


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2.3. Luego se procede a asignar cada característica a los ejes del gráfico, eso quiere decir que

seleccionaremos todas las columnas y le asignaremos el valor de columna, así también será con

las vigas.

3. BRAZO RIGIDO.

3.1. Hacemos el brazo rigido, donde se relacionara las columnas del primer nivel con zapatas.

Para ello seleccionamos todas las columnas del primer nivel, nos dirigimos en Assign / frame /

end (lenght) y asignamos los valores del brazo rigido. (end i = 0.2; y para factor de rigidez = 1)


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3.2. Hacemos el brazo rígido para las vigas-columna, para ello seleccionamos tanto las vigas

transversales y longitudinales y seleccionamos el valor de brazo rígido correspondiente; para

vigas transversales i=0.25; j=0.25. y para las vigas longitudinales es i=0.2; j=0.2, ambas con

factor de rigidez = 1.


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4. CENTRO DE MASAS.

4.1. Asignamos el centro de masa con sus restricciones, para ello asignamos un punto y colocamos

en los centros de los entrepisos. Ir a draw special joint.

Luego de crear los puntos en el centro de masa de cada piso, procederemos a seleccionarlos cada

punto para luego asignarle las restricciones, por lo tanto ir a assign / restraints. Asignaremos en la

ventana restriccioens para x y x y rotación en Z, que serían los grados de libertad.


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4.2. Luego asignaremos el diafragma rígido, para ello iremos a Define / joint constraints, y

agregamos costraint, tipo diafragm, agremos los techos.

A continuación se procede a seleccionar los nudos de los techos incluidos los centros de masa para

asignarles los diafragmas, este proceso se repite en todos los techos.


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5. SISMO EN DIRECCION “X” y “Y”.

5.1. Luego tenemos que asignar las fuerzas sísmicas, que previamente han sido calculados, para

ellos iremos tenemos que definir las cargas, iremos a define/load patterns.

5.2. Luego tenemos que asignarles las fuerzas sísmicas en los centros de masa de cada techo, para

ello asignamos las fuerzas calculadas en el apartado anterior, tomando 100% en el eje

correspondiente y el 30% del eje opuesto.


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6. DESPLAZAMIENTOS

6.1. Una vez colocados las fuerzas sísmicas, ahora verificamos los desplazamientos tanto en el eje x

como en y, para ello tenemos que realizar una combinación de cargas. Para lo cual se asignara

el factor de escala de 0.75 R, siendo R= 8 para pórticos, por lo tanto será 6.

6.2. El procedimiento a continuación será verificar los grados de libertad, para ello iremos a analize

/ set analysis options, verificamos que todos los desplazamientos estén seleccionados.


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7. ANALISIS Y RESULTADOS.

7.1. Después de haber hecho todo las configuraciones procedemos a correr el análisis. Para ello

guardamos el trabajo. Luego colocamos el valor de no correr para la carga muerta y la modal,

por ultimo darle en RUN para correr el análisis.

Se verifica al correr, los desplazamientos en la parte izquierda de la imagen.


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7.2. Ahora tenemos que analizar los resultados, para ello seleccionamos el techo3, pare ver los

resultados de los desplazamientos.

7.3. Los resultados verifican los desplazamientos, vemos los valores en milímetros, para ello

cambiar las unidades, luego con click derecho en el centro de masa verificamos los resultados

en una ventana.


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7.4. Además también se puede verificar las fuerzas internas en el plano XZ

Se puede observar que de todos los planos del XZ, tomamos el valor máximo de las fuerzas

internas


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7.5. Cortante en el plano XZ

7.6. Momento flector en el plano XZ, cae en el pórtico donde la cortante es máxima.


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7.7. Para los análisis del sismo en “Y”, ponemos en el plano YZ.


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Se concluye que para ambas direcciones del sismo, los desplazamientos máximos se originan en

el último piso del edificio y las fuerzas internas máximas surgen en las columnas del primer piso.

A continuación se muestran los desplazamientos y fuerzas internas máximas.

Desplazamiento y

fuerza internaComún (sismo en X+) Común (sismo en Y +)

85.465 mm -

- 121.64 mm 19.67 T 13.41 T

5.85 T 5.42 T

15.32 T-m 14.05 T-m


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Control de desplazamientos laterales:

Como nuestra estructura es de sistema a porticado y de concreto armado nuestro desplazamiento

lateral admisible es 0.007, por lo cual nuestras derivas tienen que salir menor a éstas.

SISMO EN X

PISODESPLAZAMIENTO

(mm)

CONTROL

DERIVACUMPLE

3 85.465 0.00389 OK

2 69.87 0.00658 OK

1 43.54 0.00837 REFORZAR

SISMO EN Y

PISODESPLAZAMIENTO

(mm)

CONTROL

DERIVACUMPLE

3 121.64 0.00521 OK

2 100.79 0.00913 REFORZAR

1 64.28 0.01236 REFORZAR

Se concluye que de acuerdo al estudio de derivas respecto al desplazamiento máximo permitido es

necesario reforzar la estructura tanto en la dirección X como en la “Y”

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