trabajo 1

ANALISIS SISMICO-ESTATICO DE UNA EDIFICACION SEGÚN LAS NORMAS E-030 2006 Y E-030

2014

INTEGRANTES:

ORLANDO HERRERA MAGNOPAUL HUAMANCAYO CUBAJEAN CARLO PAULINO FIERRO

DOCENTE:

Ph. D GENNER VILLARREAL CASTRO

CURSO:INGENIERIA SISMO-RESISTENTE

CICLO:

2014-01

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INDICE

1. PLANTEAMIENTO DEL CASO A RESOLVER 3

2. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 4

3. METRADO DE CARGAS 8

4. DETERMINACION DEL CENTRO DE MASA 10

5. ANALISIS ESTATICO CON LA NORMA E0.30 2006 11

6. RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANALISIS ESTAICOCON EL PROGRAMA SAP 2000 16

7. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2006 17

8. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2014 19

9. ANALISIS DE IRREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (E030 2006) 22

10. ANALISIS DE IRREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (E030 2014) 24

11. SEGUNDA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2014 27

12. ANALISIS DE IRREGULARIDADES DE LA SEGUNDA INNOVACION (E030 2014) 30

13. COMPARACION DE LAS NORMAS E030 2006 Y E030 2014 32

14. COMPARACION DE COSTOS 34

15. CONCLUSIONES 36

2

1. PLANTEAMIENTO DEL CASO A RESOLVER.

Se tiene una edificación de concreto armado de 4 pisos, tipo aporticado con zapatas aisladas,

tal como se muestra en la figura.

:

Especificaciones:

, (E060-2010)

Consideraciones:

• Ubicación : Surco, Lima – Perú

• Uso : Hospital

• S/C según el uso : 300 kg/m2 (E.020)

• Tipo de suelo : Suelo rígido

• Número de pisos : 4

• Diafragma horizontal : Losa aligerada

• Sistema estructural : Aporticado de concreto armado

• Tipo de cimentación : Zapatas aisladas

• Categoría de la edificación : “A” (E0.30)

3

2. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

2.1 Pre-dimensionamiento de Vigas

Se usarán las siguientes fórmulas, según el RNC:

10Ln

H 2

HB

Siendo:

H: Peralte de la viga

B: Base de la viga

Ln: Luz libre

2.2 Pre-dimensionamiento de Columnas

Se tiene 16 columnas entre esquinadas, excéntricas y centradas; como se presenta a

continuación:

Se consideran los siguientes datos para el cálculo

Columna centrada:

Columna excéntrica y esquinada:

4

Vigas Ln (m) H (m) B (m)Vigas Transversales 5 0.50 0.25Vigas Longitudinales 6 0.60 0.30

2.2.1 Verificación de la rótula plástica

2.3 Pre dimensionamiento de losa aligerada

  Ln (m) H (m)Losa 4.5 0.20

2.4 Pre dimensionamiento de zapata cuadrada

Se considera:

5

2.4.1 Resumen de metrados de columnas

Centrada (C1)

Excentrica 1 (C2)

Excentrica 2 (C3)

6

Esquinada (C4)

2.4.2 Dimensiones de zapatas aisladas

2.4.3 Verificación por punzonamiento

Se debe cumplir: Vu≤ ϕVc

7

3. METRADO DE CARGAS

8

3.1 Cuadro de resumen

9

4. DETERMINACION DEL CENTRO DE MASA

4.1 Ubicación de columnas

4.2 Centro de gravedad

10

4.3 Excentricidad accidental

4.4 Centro de masa

5. ANALISIS ESTATICO CON LA NORMA E030 2006 (artículo 17)

5.1 IRREGULARIDADES DE ALTURA (artículo 17, tabla 4)

5.1.1 Irregularidad de rigidez

11

5.1.2 Irregularidad de masa

5.1.3 Irregularidad geométrica vertical

12

5.2 IRREGULARIDAD EN PLANTA (artículo 11, tabla 5)

5.2.1 Irregularidad Torsional

5.2.2 Irregularidad por esquinas entrantes

13

5.2.3 Irregularidad por discontinuidad del diafragma

5.3 METRADO DE CARGAS POR SISMO

Peso sísmico (artículo 16.3)

5.4 DETERMINACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL (artículo 17.2)

14

5.5 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (artículo 7)

5.6 DETERMINACIÓN DE LA CORTANTE EN LA BASE (artículo 17.3)

15

5.7 DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA POR ALTURA

6. RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANALISIS ESTATICO CON AYUDA DEL PROGRAMA SAP2000

OBSERVACIONES:

El control de derivas según la norma E030 2006 no cumple en la modelación analizada con las secciones asignadas.

El siguiente paso a desarrollar será una innovación que cumpla con el control mencionado líneas arriba.

16

7. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON NORMA E030 2006

7.1 NUEVAS SECCIONES DE COLUMNA

7.2 DISTRIBUCION EN PLANTA

17

7.3 METRADO POR PISOS

7.4 ANALISIS ESTATICO (articulo 17)

Se consideran los parámetros usados en el primer análisis, sólo se vuelve a calcular la cortante basal:

7.5 DISTRIBUCION DE FUERZA SISMICA

7.6 RESULTADOS OBTENIDOS CON LOS NUEVOS DATOS EN EL SAP2000

7.6.1FUERZAS Y MOMENTOS MÁXIMOS

18

7.6.2 DESPLAZAMIENTOS (artículo 15)

7.6.3 CONTROL DE DERIVAS (articulo 15.1)

8. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON NORMA E030 DEL 2014

8.1 CARGAS POR SISMO (capitulo 4.3)

19

8.2 ANALISIS ESTATICO (capitulo 4.5)

Periodo fundamental

8.3 COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN (capitulo 2.5)

20

8.4 CORTANTE BASAL (capitulo 4.5.2)

8.5 DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA (capitulo 4.5.3)

8.6 RESULTADOS DEL MODELAMIENTO EN SAP2000

8.6.1 DESPLAZAMIENTOS (capitulo 5.1)

21

8.6.2 CONTROL DE DERIVAS (capitulo 5.2)

9. ANÁLISIS DE IRREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (NORMA E030 2006)

9.1 IRREGULARIDAD EN ALTURA (artículo 11, tabla 4)

9.1.1 Irregularidad de Rigidez

9.1.2 Irregularidad de masa

22

9.1.3 Irregularidad geométrica-vertical

9.2 IRREGULARIDAD EN PLANTA (artículo 11, tabla 5)

9.2.1 Irregularidad Torsional

23

9.2.2 Irregularidad por esquina entrante

9.2.3 Irregularidad por discontinuidad del diafragma

10. ANALISIS DE IREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (NORMA E030 2014)

10.1 IRREGULARIDAD EN ALTURA (capitulo 3, tabla 8)

10.1.1Irregularidad de rigidez- Piso blando

24

10.1.2 Irregularidad de resistencia- piso débil

10.1.3 Irregularidad extrema de rigidez

10.1.4 Irregularidad extrema de resistencia

10.1.5 Irregularidad de masa o peso

10.1.6 Irregularidad geométrica vertical

25

10.1.7 Irregularidad extrema por sistemas resistentes

Nota: Se cuenta con una planta y elevación típica en la edificación, por lo cual no se tiene discontinuidad de los sistemas resistentes.

10.2 IRREGULARIDAD EN PLANTA (capitulo 3, tabla 9)

10.2.1 Irregularidad torsional

10.2.2 Irregularidad torsional extrema

26

10.2.3 Irregularidad por esquina entrante

10.2.4 Irregularidad por discontinuidad del diafragma

10.2.5 Irregularidad por sistemas no paralelas

Nota: La planta típica cuenta con ejes paralelos, por lo cual no existirá este tipo de irregularidad.

11. SEGUNDA INNOVACIÓN EVALUADA CON LA NORMA E030 2014

11.1 SECCIONES DE COLUMNAS

27

11.2 DISTRIBUCIÓN EN PLANTA

11.3 METRADO POR PISOS

11.4 ANÁLISIS ESTATICO (capitulo 2.5)

11.4.1 PERIODO FUNDAMENTAL

28

11.4.2 COEFICIENTE DE AMPLIF. SÍSMICA

11.4.3 CORTANTE BASAL (capitulo 4.5.2)

11.4.4 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA SÍSMICA (capitulo 4.5.3)

29

11.5 RESULTADOS DEL SAP2000 CON LA NORMA E030 2014

11.5.1 FUERZAS Y MOMENTOS MÁXIMOS

11.5.2 DESPLAZAMIENTOS

11.5.3 CONTROL DE DERIVAS

12. ANÁLISIS DE IRREGULARIDADES DE LA SEGUNDA INNOVACIÓN CON LA NORMA E030 2014

12.1 IRREGULARIDAD EN ALTURA (capitulo 3, tabla 8)

12.1.1 Irregularidad de rigidez-piso blando

30

12.1.2 Irregularidad de resistencia-piso débil

12. 1.3 Irregularidad extrema de rigidez

12.1.4 Irregularidad extrema de resistencia

31

12.1.5 Irregularidad de masa o peso

12.1.6 Irregularidad geométrica vertical

12.1.7 Irregularidad por discontinuidad de los sistemas resistentes

Nota: Se cuenta con una planta y elevación típica en la edificación, por lo cual no se tiene discontinuidad de los sistemas resistentes.

12.2 IRREGULARIDAD EN PLANTA (capitulo 3, tabla 9)

12.2.1 Irregularidad torsional

32

12.2.2 Irregularidad torsional extrema

12.2.3 Irregularidad por esquina entrante

12. 2.4 Irregularidad por discontinuidad del diafragma

12.2.5 Irregularidad por sistemas no paralelas

Nota: La planta típica cuenta con ejes paralelos, por lo cual no existirá este tipo de irregularidad.

33

13. COMPARACIÓN DE LAS NORMAS E-030 2006 Y E-030 2014

34

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14. COMPARACIÓN DE COSTOS

14.1 VOLUMEN DE CONCRETO (m3)

14.2 ANALISIS DE COSTOS ANTES Y DESPUÉS DE LAS INNOVACIONES

36

14.3 ANÁLISIS DE COSTOS ENTRE LAS DOS INNOVACIONES

15. CONCLUSIONES

37

• Se pre dimensionó la edificación con columnas de 60x60, vigas transversales de 50x25, vigas longitudinales de 60x30, losa de 20cm de espesor y zapatas de 1.50 x 1.50 x 0.50 y 2.00 x 2.00 x 0.50.

• Con las dimensiones establecidas, se comprobó que la estructura era regular con la norma E0.30 – 2006.

• Se verificó que no cumplía con las derivas permisibles y era necesaria una innovación en el diseño.

• Se escogieron columnas de secciones “L”, “T” y cuadradas debido a que optimizan el área y por lo tanto el volumen de concreto.

• Para la innovación 2006, se verificó que cumplía con las derivas permisibles con el análisis estático de la norma E0.30 – 2006.

• Para la innovación 2006, se verificó que no cumplía con las derivas permisibles con el análisis estático de la norma E0.30 – 2014.

• Se diseño unas nuevas secciones de columnas “L”, “T” y cuadradas, verificando que cumplía con las derivas permisibles para la norma E0.30 – 2014.

• En la comparación de normas, se pudo verificar que la E0.30 – 2014 es más conservadora porque usa factores de irregularidad más altos que la otra norma, así como parámetros para el análisis estático, con el consiguiente cálculo de la cortante basal, siendo el de la E0.30 – 2014 más alto para un mismo Psismo.

• En el análisis de costo, se pudo verificar que la estructura diseñada para la norma E0.30 – 2014 es más cara, por el mismo hecho de ser más conservadora y aumentar las fuerzas de sismo. Sin embargo, será preferible incurrir en más gastos y asegurar la estructura ante un evento catastrófico.

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