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

2014

INTEGRANTES:

BRAYAN NINANYA RAMOSBRIAN CANTORAL LLANOSFRANK JOVE GALINDOJOHAN PEREZ AGUIRREJAIR GARCIA VILLANUEVADANIEL MORANTE SORIA

DOCENTE:

CHAMPOÑAN CARRANZA

CURSO:INGENIERIA ANTISISMICA

CICLO:

2015-01

INDICE

1. PLANTEAMIENTO DEL CASO A RESOLVER 23

2. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 4

3. METRADO DE CARGASError: Reference source not found

4. DETERMINACION DEL CENTRO DE MASAError: Reference source not found

5. ANALISIS ESTATICO CON LA NORMA E0.30 2006Error: Reference source not found

6. RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANALISIS ESTAICOCON EL PROGRAMA SAP 2000

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7. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2006Error: Reference source not found

8. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2014Error: Reference source not found

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

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

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11. SEGUNDA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2014Error: Reference source not found

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

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

14. COMPARACION DE COSTOS 34

15. CONCLUSIONES 36

1. Procedimiento de analisisCualquier estructura puede ser diseñada usando los resultados de los analisis dinamico

Solo las estructuras clasificadas como regulares y de no mas de 45 metros de altura y las estructuras de muros portantes de no mas de 15 m de altura, aun cuando sean irregulares podran analizarse mediante el procedimiento de fuerzas estaticas equivalentes

ANALISIS ESTATICO Art. 17ANALISIS DINAMICO ART. 18:Analisis Modal Espectral Analisis Tiempo-Historia:

Elastico Inelastico

2. ANALISIS DE EDIFICIOS

2.1 GENERALIDADES

Se acepta el comportamiento inelastico. Las fuerzas de diseño son una fraccion dela solicitacion maxima

elastica. Analisis elastico con fuerzas reducidas. Analisis independiente en cada direccion.

2.2 ANALISIS ESTATICO

Representa las solicitaciones sismicas mediante un conjunto de fuerzas horizontales actuando en cada nivel.

Sismo: Fuerza de Inercia F=M.ɑ

Se ubica donde se concentra la masa

Solo es aplicable a estructuras regulares y de menos de 45 m de alturaNivel unico correspondiente al sismo severo

2.2.1 FUERZA CORTANTE EN LA BASE (V)

3. PARAMETROS DE SITIO

3.1 ZONIFICACION

TABLA 1FACTORES DE ZONA

ZONA FACTOR DE ZONA - Z (g)3 0.42 0.31 0.15

3.2.1 MICROZONIFICACION SISMICA

Clasificacion de los estratos del suelo

Propiedades compresion no confinada Mecanicas corte N(STP)

a) Perfil Tipo S1: Roca o suelos muy rigidos.

A este tipo corresponden las rocas y los suelos muy rigidos con velocidades de propagacion de onda de cort similar al de una roca,en los que el periodo fundamental para vibraciones de baja amplitud no excede de 0.25 s, incluyendose los casos en losque se cimienta sobre :

SUELOS RIGIDOS

Roca sana o parcialmente

alterada

Resistencia a la compresion no

confinada>500 KPa (5Kg/cm2)

Grava arenosa densa - -

Material cohesivo muy rigido, sobre

roca

Resistencia al corte en condiciones no drenadas >100KPa (1Kg/cm2)

Espersor del estrato (*) ≤ 20 m

Arena muy densa, sobre roca

Penetracion Estandar(SPT)

Espesor del estrato ≤ 20 m

(*) Suelo con velocidad de onda de corte similar al de una roca.

b) Perfil Tipo S2 : Suelos Intermedios.

Se clasifican como de este tipo los sitios con caracteristicas intermedias entre las indicadas para los perfiles S1 Y S3.c) Perfil Tipo S3 : Suelos Flexibles o con estratos de gran espesor.

Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el periodo fundamental, para vibraciones de baja

amplitud, es mayor de 0.6 s, incluyendose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excede los valores siguientes:

Suelos Cohesivos

Resistencia al corte tipicaEn condicion no drenada

(KPa)

Espesor del estrato (m) (*)

Blandos Medianamente

compactosCompactos

Muy compactos

< 25 25-50

50-100

100-200

2025

40

60

Suelos Granulares

Valores N tipicos en ensayos de penetracion estandar (SPT)

Espesor del estrato (m) (*)

SueltosMedianamente

densosDensos

4-1010-30

Mayor que 30

4045

100

(*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca.

d) Perfil Tipo S4: Condiciones excepcionales.

A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geologicas y/o topograficas sean particularmente desfavorables.

Debera considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizandose los correspondientes valores de Tp y del factor de amplificacion del suelo, S, dados en la tabla Nº 2.

En los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se podran usar los valores correspondientes al perfil tipo S3. Solo sera necesario considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios geotecnicos asi lo determinen.

TABLA Nº 2PARAMETROS DEL SUELO

TIPO DESCRIPCION TP(s) S

S1 Roca o suelos muy rigidos 0.4 1.0

S2 Suelos intermedios 0.6 1.2

S3 Suelos flexibles o con estratos de gran espesor 0.9 1.4

S4 Condiciones excepcionales * *

(*) Los valores Tp y S para este caso seran establecidos por el especialista, pero en ningun casos seran menores que los especificados para el perfil tipo S3.

CS: Velocidad de las Ondas DE CorteTp: Periodo donde desciende la curca C

3.3 FACTOR DE AMPLIACION SISMICA (C)

Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificacion de la respuesta estructural respecto a la aceleracion del suelo.

Forma del Espectro de Diseño:

3.4 PERIODO FUNDAMENTAL (T)

(a) El periodo fundamental para cada direccion se estimara con la siguiente expresion:

Donde:

hn : Altura Total de la Edificacion

CT:

Sistema Resistente al Corte CT

Solo porticos 35

Porticos, cajas de ascensores, escaleras

45

Muros de corte 60

A medida que el valor de CT aumenta, el valor de T disminuye

(b) Tambien podra usarse un procedimiento de analisis dinamico que considere las rigidez y distribucion de masas en la estructura. Como una forma sencilla de este procedimiento puede usarse la siguiente expresion:

FACTOR DE USO O IMPORTANCIA (U)

TIPO EDIFICACIONES U

A Esenciales 1.5

B Importantes 1.3

C Comunes 1.0

D Menores (*)

(*) : No requieren analisis sismico.

P = Carga MUERTA + % Carga VIVA

Carga Muerta : Losa VigasPeso de : Columnas y Muros Acabados

Tabiqueria

% CARGA VIVA:

TIPO % CARGA

A Y B 50 Viva

C 25 Viva

Deposito 80 Peso total almacenable

Azotea, Techos 25 Viva

Tanques, Silos 100 Peso total almacenable

Coeficiente de Reduccion de la Fuerza Sismica (R)

R para estructuras regulares:

TABLA Nº 6 SISTEMAS ESTRUCTURALES

Sistema estructural Coeficiente de reduccion, R para estructuras regulares (*) (**)

AceroPorticos ductiles con uniones resistentes a momentos.Otras estructuras de acero.Arriostres excentricos.Arriostres en cruz.

9.5

6.56.0

Concreto armadoPorticos(1)

Dual (2)

De muros estructurales(3)

Muros de ductibilidad limitada (4)

8764

Albañileria armada o confinada(5) 3

Madera ( Por esfuerzos admisibles) 7

1. Por lo menos el 80% del cortante en la base actua sobre las columnas de los porticos que cumplan los requisitos NTE E.060 Concreto Armado. En caso se tengan muros estructurales, estos deberan diseñarse para resistir una fraccion de la accion sismica total de acuerdo con su rigidez.

2. Las acciones sismicas son resistidas por una combinacion de porticos y muros estructurales. Los porticos deberan ser diseñados para tomar por lo menos 25% del cortante en la base. Los muros estructurales seran diseñados para las fuerzas obtenidas del analisis según articulo16(16.2)

3. sistema en el que la resistencia sismica esta dada predominante por muros estructurales sobre los que actua por lo menos el 80% del cortante en la base.

4. edificacion de baja altura con alta densidad de muros de ductilidad limitada.

5. para diseño por esfuerzos admisibles el valor de R sera 6

(*) Estos coeficientes se aplicaran unicamente a estructuras en las que los elementos verticales y horizontales permitan la disipacion de la energia manteniendo la estabilidad de la estructura.

(**) R para estructuras irregulares :

Para construcciones de tierra usar la E-080 ADOBE. Este tipo de construcciones no se recomiendan en suelos S3, ni se permitan en suelos S4.

Cortante de Diseño Reducido y Desplazamiento Calculado

Distribucion en Altura

4. IRREGULARIDADES

IRREGULARIDAES ESTRUCTURALES EN ALTURA

IRREGULARIDAD DE RIGIDEZ(PISO BLANDO):

En cada direccion la suma de las areas de las secciones transversales de los elementos verticales resistentes al corte en un entrepiso, columnas y muros, es menor que 85% de la correspondiente suma para el entrepiso superior, o es menor que un 90% del promedio para los 3 pisos superiores. No es aplicable en sotanos. Para pisos de altura diferente multiplicar los valores anteriores por (hi/hd) donde hd es altura diferente de piso y hi es la altura tipica de piso.

IRREGULARIDAD DE MASA:

Se considera que existe irregularidad de masa cuando la masa de un piso es mayor que el 150% de la masa de un piso adyacente. No es aplicable en azoteas.

IRREGULARIDAD GEOMETRICA VERTICAL:

La dimension en planta de la estructura resistente a cargas laterales es mayor que 130% de la correspondiente dimension en un piso adyacente. No es aplicable en azoteas ni sotanos.

DISCONTINUIDAD EN LOS SISTEMAS RESITENTES:

Desalineamiento de elementos verticales, tanto por un cambio de orientacion, como por un desplazamiento de magnitud mayor que la dimension del elemento.

IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN PLANTA

IRREGULARIDAD TORSIONAL:

Se considerara solo en edificios con diafragmas rigidos. En cualquiera de las direcciones de analisis, el dezplasamiento relativo maximo entre dos pisos consecutivos, en un extremo del edifico, es mayor que 1.3 veces el promedio de este desplazamiento relativo maximo con el desplazamiento relativo que simultaneamente se obtiene en el extremo opuesto.

Condicion De Irrgularidad

Max > 1.3 Promedio

ESQUINAS ENTRANTES:

La configuracion en planta y el sistema resistente de la estructura, tienen esquinas entrantes, cuyas dimensiones en ambas direcciones, son mayores que el 20% de la correspondiente dimension total en planta.

DISCONTINUIDAD DEL DIAFRAGMA:

Diafragma con discontinuidades abruptas o variaciones en rigidez, incluyendo areas abiertas mayores a 50% del area bruta del diafragma.

EFECTOS DE TORSION:

L a fuerza Fi actua en el centro de masas (C.M.)Debe considerarse una excentricidadaccidental igual a 0.05 el ancho perpendicular de la planta a la direccion del sismo.

5. ANALISIS DINAMICO

Debe aplicarse a toda edificacion clasificada como irregular.Edificaciones convencionales: Analisis Modal EspectralEdificaciones especiales: Analisis Tiempo – Historia:

Elastico (5 registros normalizados) Edificaciones especialmente importantes: Comportamiento

Inelastico

ANALISIS POR SUPERPOSICION MODAL ESPECTRAL

Modelacion de la estructura.Definicion de las matrices de masas y rigidez.Solucion del problema de valores caracteristicos.Calcular valores de participacion estatica.Leer espectros de diseño:

Aceleraciones o desplazamientos.Calcular respuestas modales.Combinar respuestas modales para cada efecto.

ANALISIS SISMICO ESTATICO Y DINAMICO DE UN EDIFICIO

MULTIFAMILIAR APORTICADO

1. Ciudad de lima

2. Altura entrepesio 3m

3. Suelo rigido

F`c = 210 kg/cm2 2100 t/m2

Ec = 2173706 t/m2

Espesor losa = 20cm

P = 1.5 t/m2

s/c = 300 kg/m2

1. PLANTEAMIENTO DEL CASO A RESOLVER.

Se tiene una edificación de concreto armado de 5 pisos, tipo cruz aporticadotal

como se muestra en la figura.

2. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Pre-dimensionamiento de Vigas

Se usarán las siguientes fórmulas, según el RNC:

Viga transversal

Peralte: L/10 => 6/10 =>0.60 m

Ancho: L/20 => 6/20 =>0.30 m

Viga longitudinal

Peralte: L/10 => 5/10 =>0.50 m

Ancho: L/20 => 5/20 =>0.25 m

Pre dimensionamiento de losa aligerada

Losa: L/35 => 5/25 =>0.20 m

Vt = 45 x 60

Vl = 40 x 60

Pre-dimensionamiento de Columnas

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

presenta a continuación:

Tipo de columna

A. tributaria

(m2)

Número de pisos

P servicio

(kg)p

Area (cm2)

m = n

(cm)

m = n

(cm)

Dimensiones (cm)

C1 7.5 5 1.5 56.25 596 40 25 25 x 40C2 22.5 5 1.5 168.75 1786 40 45 45 x 40

Metrado de cargas Piso 1, 2, 3, 4, 5

peso t/m2 Area Peso ton piso laminado 0.10 285.36 28.336piso aligerado 0.30 285.36 85.008

tabiqueria 0.15 285.36 42.504 Peso Lado Lado Altura

Columnas 12 2.4 0.45 0.40 3.00 15.552Viga trans 8 2.4 0.45 0.60 5.40 27.994Viga long 8 2.4 0.40 0.60 4.55 20.966

C.M 220.360 s/c (ton/m2) Area

Techo 0.3 283.36 Cv 85.008

Cuadro de resumen

Piso CM (ton) CV (ton) P total Psis = CM + 25%CV1 220.36 85.01 305.37 241.622 220.36 85.01 305.37 241.623 220.36 85.01 305.37 241.624 220.36 85.01 305.37 241.625 220.36 85.01 305.37 241.62 Psis 1208.10

Calculo C 6 x 4

C1 C2L1 (m) 0.45 0.45L2 (m) 0.40 0.40Area (m2) 0.18 0.18

Xc6 => 16.2/2.16 = 7.5 m Yc6 => 19.44/2.16 = 9 m

Columna

Columna Xi (m) Yi(m) Ai (m2) Xi x Ai Yi x AiC1 6 0 0.18 1.08 0C2 12 0 0.18 2.16 0C3 0 5 0.18 0 0.9C4 6 5 0.18 1.08 0.9C5 12 5 0.18 2.16 0.9C6 18 5 0.18 5.24 0.9C7 0 10 0.18 0 1.8C8 6 10 0.18 1.08 1.8C9 12 10 0.18 2.16 1.8

C10 18 10 0.18 3.24 1.8C11 6 15 0.18 1.08 2.7C12 12 15 0.18 2.16 2.7

Total 2.16 19.44 16.2

Excentrecidad accidental

Lx = 18.40

Ly = 15.45

Ex = 0.05 x 18.40 = 0.92

Ey = 0.05 x 15.45 =0.78

Analisis estatico E – 030 2014

Zonificacion

Zona 4

Z = 0.45

Factor U

U = 1.0

Factor S (suelo muy rigido)

S1 = 1 Tp = 0.4

Tl = 2.5

Hallando c

Primero

T = hn/ct => 15/35 = 0.43

Ct = 35 porticos

Tp ≤ T ≤ Tl --- C = 2.5

0.4 ≤ T ≤ 2.5 ----- C = 2.5

C = 2.33

Hallando R

Edificio irregular

R = Ro x Ip x Ia Ip: irregularidad de planta

IA: irregular altura

El edifico es irregular en planta

d ≥ 0.2 x L (Irregular)

d = 0.2 x 18 = 3.6 < 5 m

Ip = 0.9 Ia = 1

Ro = 8 ----> porticosR = Ro x Ip x Ia R = 8 x 0.9 x 0.1R = 7.2

=0.324 > 0.125 (ok)

V = x 1208.1

V =175.93 Tn

Distribucion fuerzas sismicas por la altura

  PISO  

  1 2 3 4 5 ∑

Pi (Tn) 305.37 305.37 305.37 305.37 305.37

 hi (Tn) 3 6 9 12 15

V (Tn) 175.93 175.93 175.93 175.93 175.93

Pi x hI 916.11 1832.2 2748.3 3664.4 4580.5 13741.51

Fi 11.728 23.457 35.186 46.915 58.643  

F1 = x 175.93 = 11.728 Tn

F2 = x 175.93 = 23.457 Tn

F3 = x 175.93 = 35.186 Tn

F4 = x 175.93 = 46.915 Tn

F5 = x 175.93 = 58.643 Tn

V por piso

V según piso

PISO F V

5 58.643 35.186

4 46.915 82.101

3 35.186 129.016

2 23.457 164.202

1 11.728 175.93

MODELAMIENTO EN EL PROGRAMA SAP-2000

1.- MODELAMIENTO EN PLANTA

2. Modelamiento en planta, bases empotrado , 3 mts entrepiso

3.- Edificio aporticado de 5 pisos forma cruz , irregular en planta4.- Ubicación del centro de masaSe ubica el centro e masa en cada entrepiso

Lx = 18.40

Ly = 15.45

Ex = 0.05 x 18.40 = 0.92

Ey = 0.05 x 15.45 = 0.78

5.- FUERZAS EN EL CENTRO DE MASASe introduce las fuerzas en el centro de masa de cada piso, halladas del análisis estatico

V según piso

PISO F V

5 58.643 35.186

4 46.915 82.101

3 35.186 129.016

2 23.457 164.202

1 11.728 175.936.- una vez colocado las fuerzas sísmicas tanto en X como en Y se procede al análisis.7. SE OBTIENE LAS FUERZAS AXIALES

8. SE OBTIENE LA FUERZA CORTANTE

9.- SE OBTIENE LOS MOMENTOS

10.- SE OBTIENE LOS DESPLAZAMIENTOS Y FUERZAS MAXIMAS SEGÚN LA DIRRECCION DEL SISMO (SISMO X , SISMO Y)

Desplazamiento y fuerza interma SISMO x+

(mm)SISMO y+ (mm)

Xmax(edificio) 231.41 ymax(edificio) 207.53N max 39.16 48.94V max 17.14 15.4

M max 34.19 36.43

Desplazamiento y fuerza interma

COMUN SISMO x+

1 piso 44.952 PISO 108.233 PISO 164.084 PISO 206.62

5 PISO 231.41

Desplazamiento y fuerza interma

COMUN SISMO y+

1 piso 38.672 PISO 95.113 PISO 145.544 PISO 184.32

5 PISO 207.53