shell en etabs
Post on 14-Apr-2015
131 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Hola estimados amigos, el propósito de este documento es aclarar las dudas acerca de la interacción de elementos tipo SHELL y la distribución de cargas cortantes y momentos en estos. El caso en estudio será un edificio de concreto reforzado, su configuración y dimensionamiento ha sido preparada únicamente para fines didácticos. Propiedades de los materiales Concreto de 4000 psi Peso por unidad de volumen de 2400 kg/m3 Detalle de la estructura:
Material concreto reforzado Niveles 7 Losa de 12 cm de espesor Muros en esquina de 1.5 m de
longitud y 20 cm de espesor.
Columnas de 40 x 40 cm. Altura de piso a piso de 3.2 m. Muro central sobre Eje 3 de 18 m de
longitud y 10 cm de espesor. Dirección fuerte X – X.
Planta Estructural todos los niveles
Elevación sobre eje 1
Modelo en 3ds
Se preparo una hoja de cálculo para determinar las cargas actuantes en la estructura con el fin de cuantificar las demandas sísmicas y compararlas con los resultados obtenidos de ETABS. Los objetivos en esta ocasión serán:
1. comparar el grado de aproximación que podemos obtener de las fuerzas cortantes y momentos de vuelco actuante en la estructura, con el cálculo manual.
2. Determinar la demanda en cada elemento SHELL con ETABS y compararlos con los resultados obtenidos a través de métodos simplificados manuales*.
*. Le denomino método manual al proceso de calcular la rigidez lateral de cada elemento SHELL con una ecuación aproximada, y luego hacer la distribución de la cortante y el momento de vuelco en cada pieza SHELL en función de la rigidez de cada pieza. Determinación de cargas verticales: Podrá observar entonces que los resultados manuales y los obtenidos por ETABS, son ligeramente diferentes. Materiales y pesos
Tabla 1A. Materiales Estructurales CONCEPTO PESO UNIDAD
Concreto 2400.0 Kg. / m3
Acero 7850.0 Kg. / m3
Suelo 1400.0 Kg. / m3
Tabla 2A. Techos y Cielos
CONCEPTO PESO UNIDAD
Gypsum 8.0 Kg. / m3
Instalaciones 5.0 Kg./m2
Cubierta de techo 18.0 Kg./m2
Tabla 3A. Pisos
CONCEPTO PESO UNIDAD
Porcelanato 30.0 Kg. / m3
Tabla 4A. Particiones CONCEPTO PESO UNIDAD
Covintec 30.0 Kg. / m2
Gysum 23.0 Kg. / m2
Mampostería 240.0 Kg. / m2
Vidrio 2600.0 Kg. / m3
El coeficiente sísmico utilizado en análisis se considero aleatoriamente de Cu = 0.2 Carga viva 250 kg /m2 y la carga viva reducida considerada es de 80 kg/m2.
Calculo de Cargas
Tipo de Elemento Cantidad LongitudCOLUMNA B (2) D (3) n Long Peso (Kg) Peso (T) Long totalC1 40 x 40 0.40 0.40 1 1 384 0.384 6.4
Dimensiones Peso
Tipo de Elemento Cantidad EspesorLOSA B L Cantidad t (m) Peso (Kg/m2) Peso (T/m2)Entrepiso 0.12 288 0.288Muro 10 0.1 240 0.24Muro 20 0.2 480 0.48
PesoDimensiones
NIVEL cielo cubierta de techo losa muro 10 muro 20 piso lamp y acc escaleras TOTAL7 324.00 0 324 57.60 38.40 324 324 0 1392.006 324.00 324 57.60 38.40 324 324 0 1392.005 324.00 324 57.60 38.40 324 324 0 1392.004 324.00 324 57.60 38.40 324 324 0 1392.003 324.00 324 57.60 38.40 324 324 0 1392.002 324.00 324 57.60 38.40 324 324 0 1392.001 324.00 324 57.60 38.40 324 324 0 1392.00
AREAS
NIVEL vigas columnas cielo ubierta de techo losa muro 10 muro 25 piso lamp y acc escaleras cvr TOTAL7 0 1.23 2.59 0.00 93.31 6.91 9.22 9.72 1.62 0.00 25.92 150.526 0 2.46 2.59 93.31 13.82 18.43 9.72 1.62 0.00 25.92 167.885 0 2.46 2.59 93.31 13.82 18.43 9.72 1.62 0.00 25.92 167.884 0 2.46 2.59 93.31 13.82 18.43 9.72 1.62 0.00 25.92 167.883 0 2.46 2.59 93.31 13.82 18.43 9.72 1.62 0.00 25.92 167.882 0 2.46 2.59 93.31 13.82 18.43 9.72 1.62 0.00 25.92 167.881 0 2.46 2.59 93.31 13.82 18.43 9.72 1.62 0.00 25.92 167.88W 1157.79
CARGAS POR NIVEL EN TONELADAS
c = 0.2S = c x W = 231.56 TETABS 231.608 T
Nivel Wi hi Wihi Fi Vi (Estático) Mi (Estático)TON m T ‐ m T T T
7 150.52 22.40 3371.67 53.28 53.28 170.506 167.88 19.20 3223.25 50.94 104.22 504.005 167.88 16.00 2686.04 42.45 146.66 973.324 167.88 12.80 2148.83 33.96 180.62 1551.313 167.88 9.60 1611.62 25.47 206.09 2210.792 167.88 6.40 1074.42 16.98 223.07 2924.611 167.88 3.20 537.21 8.49 231.56 3665.60TOTAL 14653.04 231.56
FUERZA CORTANTE Y MOMENTO DE VUELCO DEBIDO A SISMO
Determinación de la rigidez de los elementos tipo SHELL Es importante señalar que la rigidez lateral aportada por las columnas es muy pequeña en comparación con la rigidez de los muros por tal motivo se despreció la contribución de la columnas en la distribución de fuerzas laterales.
Los valores en las tablas anteriores deben compararse con lo obtenidos con el programa a continuación presentamos los resultados de ETABS
Peso total de la estructura y cortante basal
Eje ID Cantidad L h t KElev sobre eje 1 m1 1 150 320 20 256 x 20 / ( 5.714 x ( 3.2 / 1.5) ^3 + 2.85 ( 3.2 / 1.5 ) ) = 83.17 83.17
m12 1 150 320 20 256 x 20 / ( 5.714 x ( 3.2 / 1.5) ^3 + 2.85 ( 3.2 / 1.5 ) ) = 83.17 83.17m13 1 150 320 20 256 x 20 / ( 5.714 x ( 3.2 / 1.5) ^3 + 2.85 ( 3.2 / 1.5 ) ) = 83.17 83.17m14 1 150 320 20 256 x 20 / ( 5.714 x ( 3.2 / 1.5) ^3 + 2.85 ( 3.2 / 1.5 ) ) = 83.17 83.17
Elev sobre eje 1 m2 1 1800 320 10 256 x 10 / ( 5.714 x ( 3.2 / 18) ^3 + 2.85 ( 3.2 / 18 ) ) = 4751.55 4751.55
5084.25
Elev sobre eje A m3 4 150 320 20 256 x 20 / ( 5.714 x ( 3.2 / 1.5) ^3 + 2.85 ( 3.2 / 1.5 ) ) = 83.17 332.70
332.70
NIVEL1MUROS
KDIMENSIONES C / MURO RIGIDEZ DEL MURO
kx∑
kz∑
MUROS ACCIONES SOBRE LOS MUROS DE CORTEEje ID V M PElev sobre eje 1 m1 3.79 59.97Elev sobre eje 1 m2 216.40 3425.73
216.40 3425.73
231.56 3665.60
Elev sobre eje A m3 57.89 916.4057.89 916.40
231.56 3665.60
NIVEL1
kx∑
kz∑
Fuerza sísmica por nivel
Momento de vuelco a nivel de base
Comparación de resultados
Cabe destacar que para la dirección fuerte los resultados son aceptables hasta un 10% de error máximo permisible pero en el sentido del eje débil Y – Y, los resultados tienden a variar en más de un 65 % con respecto a los resultados manuales, esto no cumple con las expectativas esperadas, le dejamos al lector que interactué con el modelo proporcionado adjunto con este archivo, para que investigue la razón porque esta variación de resultados, cualquier comentario puede hacerlo al correo lestherxp@gmail.com.
Peso usado (M) Peso usado (ETABS) Diferencia1157.79 1158.04 0.02%
Cortane Basal (M) Cortane Basal (ETABS)231.56 231.61 0.02%
Nivel Fi (MANUAL) Fi (ETABS)7 T T Diferencia6 53.28 53.29 0.02%5 50.94 50.95 0.03%4 42.45 42.46 0.03%3 33.96 33.96 0.01%2 25.47 25.47 0.01%1 16.98 16.98 0.01%
8.49 8.49 0.01%
Comparación de fuerzas cortantes
Fi (MANUAL) Fi (ETABS)Nivel T T Diferencia
7 170.50 168.91 0.93%6 504.00 506.74 0.54%5 973.32 973.73 0.04%4 1551.31 1540.08 0.72%3 2210.79 2225.66 0.67%2 2924.61 2911.24 0.46%1 3665.60 3656.44 0.25%
Comparación de los momentos de vuelco
Eje ID V (M) V (ETABS) DiferenciaElev sobre eje 1 m1 3.79 7.94 109.60%Elev sobre eje 1 m2 216.40 197.32 8.82%Total 231.56 229.08 1.07%
Elev sobre eje A m3 57.89 52.52 9.28%Total 231.56 210.08 9.28%
Comparación de la demanda por Cortante en los SHELL
Eje ID M (M) M (ETABS) DiferenciaElev sobre eje 1 m1 59.97 16.95 71.73%Elev sobre eje 1 m2 3425.73 3495.39 2.03%Total 3665.60 3563.19 2.79%
Elev sobre eje A m3 916.40 290.33 68.32%Total 3665.60 1161.32 68.32%
Comparación de la demanda por Flexion en los SHELL
Muro M‐3 sobre eje A y G diagrama de momento
top related