trabajo escolonado 02 de antisismica
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uni antisismica edificio 6 pisosTRANSCRIPT
INGENIERÍA ANTISÍSMICA
“TRABAJO ESCALONADO Nº 02” ANÁLISIS ESTÁTICO
2015 - II
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE
ESTRUCTURAS
CURSO: EC231-H DOCENTE: Dr. Rafael Salinas
ESTUDIANTES: - CIPRIANO ROJAS, Fabrizzio C. 20100114B - MEZA ICHPAS ,Fred G. 20100192C - VILLANUEVA ACEIJAS, Gianmarco 20102030K - DE LA CRUZ RAMOS, Jhon. 20102060G
1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ESTRUCTURAS
INGENIERÍA ANTISÍSMICA
1
ÍNDICE
1 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES .................... 2
1.1 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Y LOSA: ........................................... 2
1.2 PRE DIMENSIONAMIENTO COLUMNAS: ...................................................... 3
2 CALCULO DE LOS PARÁMETROS INDICADOS EN LA NORMA SISMO
RESISTENTE (E-030) PARA EL ANÁLISIS ESTÁTICO DE LA ESTRUCTURA: ... 5
2.1 FUERZA CORTANTE EN LA BASE .................................................................. 7
2.2 FUERZA SISMICA Y DE CORTE ....................................................................... 7
3 VERIFICACIÓN DEL CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES ......... 9
1RA VERIFICACIÓN: ............................................................................................ 9
2da VERIFICACIÓN ............................................................................................. 10
ESTRUCTURA IRREGULAR ...................................................................................... 12
5 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES .................. 12
5.1 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Y LOSA: ......................................... 12
5.2 PRE DIMENSIONAMIENTO COLUMNAS: .................................................... 13
6 CALCULO DE LOS PARÁMETROS INDICADOS EN LA NORMA SISMO
RESISTENTE (E-030) PARA EL ANÁLISIS ESTÁTICO DE LA ESTRUCTURA: . 15
6.1 FUERZA CORTANTE EN LA BASE ................................................................ 16
6.2 FUERZA SISMICA Y DE CORTE ..................................................................... 16
7 VERIFICACIÓN DEL CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES ....... 18
1RA VERIFICACIÓN: .......................................................................................... 18
2da VERIFICACIÓN ............................................................................................. 18
CONCLUSIONES .......................................................................................................... 21
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2
1 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
1.1 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Y LOSA:
Para las vigas en la dirección “X”:
Luz mayor h = L/11 B b = B/20
7.00 0.64 6.00 0.30
Usando el criterio de rigideces: 𝑏 ∗ ℎ3 = 𝑏0 ∗ ℎ03
Considerando un 𝑏0 = 0.40 , Obtenemos: ℎ0 = 0.58
Por lo tanto:
Para las vigas en la dirección “Y”:
Luz mayor h = L/11 B b = B/20
6.00 0.55 7.00 0.35
Usando el criterio de rigideces: 𝑏 ∗ ℎ3 = 𝑏0 ∗ ℎ03
Considerando un 𝑏0 = 0.40 , Obtenemos: ℎ0 = 0.53
Por lo tanto:
Para la losa maciza:
Luz mayor h = L/35
6.00 0.17
loza maciza h=20cm
VIGAS “X”:
0.40*0.60
VIGAS “Y”:
0.40*0.60
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1.2 PRE DIMENSIONAMIENTO COLUMNAS: Según las indicaciones del J.P. todas nuestras columnas tendrán una misma sección,
por lo tanto tomaremos la de mayor área tributaria.
columnas 60*60cm
Ahora presentamos un cuadro con todas las dimensiones finales de todos los
elementos estructurales:
columnas 0.60 0.60
vigas X 0.40 0.60
vigas Y 0.40 0.60
losa maciza h=0.20
A continuación se muestra la VISTA EN PLANTA, LA ELEVACIÓN EN LA DIRECION
“X”, EN LA DIRECCION “Y” Y EN 3D de la edificación con ayuda del programa
ETABS con las dimensiones dadas en el cuadro anterior.
P(t/m3) Area Tributaria(m2) L (m) h (m) nº de pisos Parcial
PESO DE LOSA MACIZA 2.4 37.38 0.2 7 125.60
PESO DE VIGA "X" 2.4 0.4 0.6 6.5 7 26.21
PESO DE VIGAS "Y" 2.4 0.4 0.6 5.75 7 23.18
PESO DE COLUMNAS 2.4 0.45 0.45 21.5 10.45
t/m2 Area Tributaria nº de pisos
PESO DE ACABADO 0.1 37.38 7 26.17
PESO DE TABIQUERIA 0.1 37.38 7 26.17
S/C 0.4 37.38 6 89.71
0.1 37.38 1 3.74
PS (t)= 331.22
f'c= 280 kg/cm2 Ac(cm2)= 2628.73
c= 0.45
Area de Sección (bxh)
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Figura 1 DISTRIBUCION DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE LA EDIFICACION
Figura 2 VISTA GENERAL DE LA BIBLIOTECA
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Figura 3 ELEVACION PORTICOS EJES 1,2,3,4
2 CALCULO DE LOS PARÁMETROS INDICADOS EN LA NORMA
SISMO RESISTENTE (E-030) PARA EL ANÁLISIS ESTÁTICO DE LA
ESTRUCTURA:
Factor de zona: ubicación del edificio: CUZCO(zona 2)
Por lo tanto: 𝑍 = 0.30
Coeficiente de uso e importancia (U):
Edificación importante para uso de biblioteca (categoría B) 𝑈 = 1.3
Parámetros del suelo(Tp y S):
Suelo rígido (tipo S1) 𝑇𝑃 = 0.40 𝑠 y 𝑆 = 1.0
Tp es el periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo y S es
el factor de amplificación del suelo.
Factor de amplificación sísmica(C):
𝐶 = 2.5 ∗𝑇𝑃
𝑇 ; 𝐶 ≤ 2.5
Calculo de CT: para sistema a porticados 𝐶𝑇 = 35
Hallando T: 𝑇 =ℎ𝑛
𝐶𝑇=
21.5
35= .61
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Calculando C: 𝐶 = 2.5 ∗0.4
0.61= 1.64 … 𝑜𝑘!
Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas(R): Considerando una
estructura REGULAR.
Sistema a porticado de concreto armado 𝑅 = 8
Verificando: 𝐶
𝑅=
1.639
8= 0.2048 ≥ 0.125 … 𝑜𝑘!
Según lo que se dijo en clase se usara la opción “User Coefficient” del ETABS donde
el programa nos pide que ingresemos un parámetro C que recibe el nombre de
“base shear coefficient” que viene a ser igual a: 𝑍𝑈𝐶𝑆
𝑅
Calculando este parámetro nos resulta:
𝑍𝑈𝐶𝑆
𝑅=
0.4 ∗ 1.3 ∗ 1.639 ∗ 1
8= 0.1065
Donde el programa ya metra los entrepisos y los multiplica por el factor para el
cálculo del cortante y lo distribuye en los distintos niveles, como mostramos en los
siguientes cuadros:
Figura 5 MENU DEL USER COEFFICIENT PARA EL CÁLCULO DE LA CORTANTES POR NIVELES
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Figura 6 ASIGNACION DE LOS DIAFRAGMAS RIGIDOS POR NIVELES DE LA EDIFICACION
2.1 FUERZA CORTANTE EN LA BASE
291.88t = 0.1065*2750.05t
2.2 FUERZA SISMICA Y DE CORTE Se sabe que T=0.61 <0.7
Fa=0
Nivel H piso H Total P P X H Fi x T V
7 3 21.5 324.65 6979.9750 60.83 60.83
6 3 18.5 403.08 7456.9800 64.99 125.81
5 3 15.5 403.08 6247.7400 54.45 180.26
4 3 12.5 403.08 5038.5000 43.91 224.17
3 3 9.5 403.08 3829.2600 33.37 257.54
2 3 6.5 403.08 2620.0200 22.83 280.37
1 3.5 3.5 410 1435.0000 12.51 292.88
21.5 2750.0500 33607.4750 292.88
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2.3 GRAFICOS
60.83
64.99
54.45
43.91
33.37
22.83
12.51
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00
21.5
18.5
15.5
12.5
9.5
6.5
3.5
FUERZAS SÍSMICAS
60.83
125.81
180.26
224.17
257.54
280.37
292.88
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00
21.5
18.5
15.5
12.5
9.5
6.5
3.5
FUERZA CORTANTE
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3 VERIFICACIÓN DEL CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS
LATERALES Análisis en el Etabs: se realizo un primer análisis en el ETABS con un sistema a
porticado calculando los siguientes DRIFTS: considerando que el DRIFT máximo
permitido por la norma es de 7/1000.
1RA VERIFICACIÓN: Dirección X:
PISOS Drift X Drift X Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000595 0.00357 3.0 0.01071 0.0210
6 0.001027 0.00616 3.0 0.01849 0.0210
5 0.001432 0.00859 3.0 0.02578 0.0210
4 0.001758 0.01055 3.0 0.03164 0.0210
3 0.001991 0.01195 3.0 0.03584 0.0210
2 0.002078 0.01247 3.0 0.03740 0.0210
1 0.001538 0.00923 3.5 0.03230 0.0245
Dirección Y:
PISOS Drift Y Drift Y Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000572 0.00343 3.0 0.0103 0.0210
6 0.000986 0.00592 3.0 0.0177 0.0210
5 0.00137 0.00822 3.0 0.0247 0.0210
4 0.00168 0.01008 3.0 0.0302 0.0210
3 0.001901 0.01141 3.0 0.0342 0.0210
2 0.001993 0.01196 3.0 0.0359 0.0210
1 0.001508 0.00905 3.5 0.0317 0.0245
Se observa que del piso 1 al 5 no cumple con la normativa por tal motivo aumentamos
las secciones de las columnas:
columnas 0.80 0.80
placas 0.30 2.50
Columnas 0.90 0.90
losa maciza h=0.20
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2da VERIFICACIÓN
Dirección X:
PISOS Drift X Drift X Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000552 0.00331 3.0 0.00994 0.0210
6 0.000692 0.00415 3.0 0.01246 0.0210
5 0.000835 0.00501 3.0 0.01503 0.0210
4 0.000937 0.00562 3.0 0.01687 0.0210
3 0.000955 0.00573 3.0 0.01719 0.0210
2 0.000839 0.00503 3.0 0.01510 0.0210
1 0.000452 0.00271 3.5 0.00949 0.0245
Como se puede observar en la dirección X cumple con todos los desplazamientos permitidos en la norma
Dirección Y:
PISOS Drift Y Drift Y Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000498 0.00299 3.0 0.0090 0.0210
6 0.000634 0.00380 3.0 0.0114 0.0210
5 0.000773 0.00464 3.0 0.0139 0.0210
4 0.000874 0.00524 3.0 0.0157 0.0210
3 0.000898 0.00539 3.0 0.0162 0.0210
2 0.000796 0.00478 3.0 0.0143 0.0210
1 0.000435 0.00261 3.5 0.0091 0.0245
Como se puede observar en la dirección y cumple con todos los desplazamientos permitidos en la norma
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4 ESTRUCTURA FINAL ESQUEMA EN PLANTA
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ESTRUCTURA IRREGULAR
5 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
5.1 PRE-DIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Y LOSA:
Para las vigas en la dirección “X”:
Luz mayor h = L/11 B b = B/20
7.00 0.64 6.00 0.30
Usando el criterio de rigideces: 𝑏 ∗ ℎ3 = 𝑏0 ∗ ℎ03
Considerando un 𝑏0 = 0.40 , Obtenemos: ℎ0 = 0.58
Por lo tanto:
Para las vigas en la dirección “Y”:
Luz mayor h = L/11 B b = B/20
6.00 0.55 7.00 0.35
Usando el criterio de rigideces: 𝑏 ∗ ℎ3 = 𝑏0 ∗ ℎ03
Considerando un 𝑏0 = 0.40 , Obtenemos: ℎ0 = 0.53
Por lo tanto:
Para la losa maciza:
Luz mayor h = L/35
6.00 0.17
loza maciza h=20cm
VIGAS “X”:
0.40*0.60
VIGAS “Y”:
0.40*0.60
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5.2 PRE DIMENSIONAMIENTO COLUMNAS: Según las indicaciones del J.P. todas nuestras columnas tendrán una misma sección,
por lo tanto tomaremos la de mayor área tributaria.
columnas 60*60cm
Ahora presentamos un cuadro con todas las dimensiones finales de todos los
elementos estructurales:
columnas 0.60 0.60
vigas X 0.40 0.60
vigas Y 0.40 0.60
losa maciza h=0.20
A continuación se muestra la VISTA EN PLANTA, LA ELEVACIÓN EN LA DIRECION
“X”, EN LA DIRECCION “Y” Y EN 3D de la edificación con ayuda del programa
ETABS con las dimensiones dadas en el cuadro anterior.
P(t/m3) Area Tributaria(m2) L (m) h (m) nº de pisos Parcial
PESO DE LOSA MACIZA 2.4 28.375 0.2 7 95.34
PESO DE VIGA "X" 2.4 0.4 0.6 6.5 7 26.21
PESO DE VIGAS "Y" 2.4 0.4 0.6 5.75 7 23.18
PESO DE COLUMNAS 2.4 0.6 0.6 21.5 18.58
t/m2 Area Tributaria nº de pisos
PESO DE ACABADO 0.1 28.375 7 19.86
PESO DE TABIQUERIA 0.1 28.375 7 19.86
S/C 0.4 28.375 6 68.10
0.1 28.375 1 2.84
PS (t)= 273.97
f'c= 280 kg/cm2 Ac(cm2)= 2174.37
c= 0.45
Area de Sección (bxh)
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Figura 1 DISTRIBUCION DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE LA EDIFICACION
Figura 2 VISTA GENERAL DE LA BIBLIOTECA
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6 CALCULO DE LOS PARÁMETROS INDICADOS EN LA NORMA
SISMO RESISTENTE (E-030) PARA EL ANÁLISIS ESTÁTICO DE LA
ESTRUCTURA:
Factor de zona: ubicación del edificio: CUZCO(zona 2)
Por lo tanto: 𝑍 = 0.30
Coeficiente de uso e importancia (U):
Edificación importante para uso de biblioteca (categoría B) 𝑈 = 1.3
Parámetros del suelo(Tp y S):
Suelo rígido (tipo S1) 𝑇𝑃 = 0.40 𝑠 y 𝑆 = 1.0
Tp es el periodo que define la plataforma del espectro para cada tipo de suelo y S es
el factor de amplificación del suelo.
Factor de amplificación sísmica(C):
𝐶 = 2.5 ∗𝑇𝑃
𝑇 ; 𝐶 ≤ 2.5
Calculo de CT: para sistema a porticados 𝐶𝑇 = 35
Hallando T: 𝑇 =ℎ𝑛
𝐶𝑇=
21.5
35= 0.61
Calculando C: 𝐶 = 2.5 ∗0.4
0.61= 1.64 … 𝑜𝑘!
Coeficiente de reducción de solicitaciones sísmicas(R): Considerando una
estructura IRREGULAR.
Sistema a porticado de concreto armado 𝑅 = 3/4(8) = 6
Verificando: 𝐶
𝑅=
1.639
6= 0.2732 ≥ 0.125 … 𝑜𝑘!
Calculando este parámetro nos resulta:
𝑍𝑈𝐶𝑆
𝑅=
0.4 ∗ 1.3 ∗ 1.639 ∗ 1
6= 0.14205
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6.1 FUERZA CORTANTE EN LA BASE
219.22t = 0.14205*1543.24t
6.2 FUERZA SISMICA Y DE CORTE Se sabe que T=0.61 <0.7
Fa=0
Nivel H piso H Total P P X H Fi x T V
7 3 21.5 180.4104 3878.8236 45.07 45.07
6 3 18.5 227.1024 4201.3944 48.81 93.88
5 3 15.5 227.1024 3520.0872 40.90 134.78
4 3 12.5 227.1024 2838.7800 32.98 167.76
3 3 9.5 227.1024 2157.4728 25.07 192.83
2 3 6.5 227.1024 1476.1656 17.15 209.98
1 3.5 3.5 227.3184 795.6144 9.24 219.22
21.5 1543.2408 18868.3380 219.22
6.3 GRAFICOS
45.07
48.81
40.90
32.98
25.07
17.15
9.24
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00
21.5
18.5
15.5
12.5
9.5
6.5
3.5
FUERZAS SISMICAS
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17
45.07
93.88
134.78
167.76
192.83
209.98
219.22
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00
21.5
18.5
15.5
12.5
9.5
6.5
3.5
FUERZAS CORTANTES
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7 VERIFICACIÓN DEL CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS
LATERALES Análisis en el Etabs: se realizo un primer análisis en el ETABS con un sistema a
porticado calculando los siguientes DRIFTS: considerando que el DRIFT máximo
permitido por la norma es de 7/1000.
1RA VERIFICACIÓN: Dirección X:
PISOS Drift X Drift X Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000635 0.00286 3.0 0.00857 0.0210
6 0.001041 0.00468 3.0 0.01405 0.0210
5 0.00144 0.00648 3.0 0.01944 0.0210
4 0.001764 0.00794 3.0 0.02381 0.0210
3 0.001989 0.00895 3.0 0.02685 0.0210
2 0.002054 0.00924 3.0 0.02773 0.0210
1 0.001478 0.00665 3.5 0.02328 0.0245
Dirección Y:
PISOS Drift Y Drift Y Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000678 0.00305 3.0 0.0092 0.0210
6 0.001096 0.00493 3.0 0.0148 0.0210
5 0.001494 0.00672 3.0 0.0202 0.0210
4 0.001813 0.00816 3.0 0.0245 0.0210
3 0.002032 0.00914 3.0 0.0274 0.0210
2 0.002091 0.00941 3.0 0.0282 0.0210
1 0.001508 0.00679 3.5 0.0238 0.0245
Se observa que del piso 1 al 4 no cumple con la normativa por tal motivo aumentamos
las secciones de las columnas:
columnas 0.60 0.60
placas 0.30 2.50
losa maciza h=0.20
2da VERIFICACIÓN
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Dirección X:
PISOS Drift X Drift X Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000251 0.00113 3.0 0.00339 0.0210
6 0.000209 0.00094 3.0 0.00282 0.0210
5 0.000088 0.00040 3.0 0.00119 0.0210
4 0.000062 0.00028 3.0 0.00084 0.0210
3 0.000157 0.00071 3.0 0.00212 0.0210
2 0.000198 0.00089 3.0 0.00267 0.0210
1 0.000131 0.00059 3.5 0.00206 0.0245
Como se puede observar en la dirección X cumple con todos los desplazamientos permitidos en la norma
Dirección Y:
PISOS Drift Y Drift Y Reales h piso Des. Reales Des. Permisibles
7 0.000611 0.00275 3.0 0.0082 0.0210
6 0.000824 0.00371 3.0 0.0111 0.0210
5 0.001003 0.00451 3.0 0.0135 0.0210
4 0.001142 0.00514 3.0 0.0154 0.0210
3 0.001202 0.00541 3.0 0.0162 0.0210
2 0.001122 0.00505 3.0 0.0151 0.0210
1 0.000676 0.00304 3.5 0.0106 0.0245
Como se puede observar en la dirección y cumple con todos los desplazamientos permitidos en la norma
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8 ESTRUCTURA FINAL ESQUEMA EN PLANTA
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CONCLUSIONES Para la disminución de desplazamientos por entrepisos, se procedió a la distribución de
placas procurando la simetría para así evitar la torsión en planta, se corrió el programa
con varias dimensiones de placas logrando obtener una placa de 0.30m de espesor.
Luego de la colocación de placas se logro estar dentro de los límites exigidos por la norma.
Para el calculo de la cortante que manda la norma para el primer análisis se uso un valor
de R=8 correspondiente a un sistema A PORTICADO.
Cabe mencionar que esta inclusión de placas puede causar un efecto de torsión
importante en la edificación, el cual es un riesgo por lo que también se debió optar
colocarle placas en la otra dirección para que el centro de rigidez trate de coincidir con el
centro geométrico de la estructura y así no tener un excesivo momento torsor.
A pesar de ser irregular, en la dirección X, se vio que no necesitaba de placas.
En cambio para la dirección Y, si se requeire de placas.
En el eje X presenta un sistema DUAL (pórticos + placas), y tambien el eje Y es un
sistema DUAL (pórticos + placas).
BILIOGRAFIA: Apuntes de clase Dr. Rafael Salinas