UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL III Diplomado Internacional EN INGENIERIA SISMORESISTE
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
III Diplomado Internacional
EN INGENIERIA SISMORESISTENTE CON SISTEMAS DE PROTECCION SISMICA
“ANALISIS NO-LINEAL PUSH-OVER DE UNA ESTRUCTURA DE 4 NIVELES CON AISLAMIENTO EN LA BASE”
Docente: Dr. Cabanillas Rodriguez Jorge Participantes: Bujanda, Juan Carlos Cuadros Sanchez, Hector Damian Toribio, Luis Fernandez Chuquipoma, Miguel Misaico Sairitupac, Kevin
16/09/2016
ANALISIS NO LINEAL PUSH-OVER EN UNA EDIFICACION DE 4 NIVELES
16-9-2016
Contenido 1. ANALISIS SISMICO 1.1. MATERIALES 1.2. SECCIONES DE ELEMENTOS 1.3. CARGAS DE DISEÑO 1.4. ESPECTRO DE DISEÑO 1.5. RESULTADOS 1.5.1.MAXIMOS DRIFT 1.5.2.VERIFICACION DE HIPOTESIS DE IRREGULARIDAD 1.5.3.MODOS DE VIBRACION 1.5.4.FACTORES DE PARTICIPACION MODAL 2. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 2.1. FUERZA CORTANTE MINIMA EN LA BASE (ESTRUCTURAS) 2.2. DISEÑO DE VIGAS 2.3. DISEÑO DE COLUMNAS 2.4. DISEÑO DE PLACAS DE CONCRETO 3. DISEÑO POR DESEMPEÑO 3.1. LONGITUD DE ROTULA PLASTICA DE COLUMNA 3.2. LONGITUD DE ROTULA PLASTICA DE VIGAS 3.3. CAPAS DE MUROS 3.4. SECCIONES AGRIETADAS 3.5. SISMO FRECUENTE 3.6. SISMO DE DISEÑO 3.7. SISMO MAXIMO ESPERADO 3.8. CURVA DE CAPACIDAD EN LA DIRECCION X-X (V vs ∆) 3.9. CURVA DE CAPACIDAD EN LA DIRECCION Y-Y (V vs ∆) 4. DISEÑO DE AISLACION SISMICA 4.1. DISEÑO DEL AISLADOR ELASTOMERICO 4.2. SISMO DE DISEÑO 4.3. SISMO MAXIMO CREIBLE(MCE) 5. CONCLUSION
ANALISIS NO LINEAL PUSH-OVER EN UNA EDIFICACION DE 4 NIVELES
DIPLOMADO DISEPRO
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1. ANALISIS SISMICO 1.1 MATERIALES Concreto fc’210kg/cm2
Acero fy=4200kg/cm2
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1.2 SECCIONES DE ELEMENTOS Columna C2-8(50X50)
Viga V-101(30X60)
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DIPLOMADO DISEPRO
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1.3 CARGAS DE DISEÑO Cargas típicas Carga viva Carga de acabados
0.25 ton/m2 0.13 ton/m2
Cargas techo Carga viva Carga de acabados
0.15 ton/m2 0.10 ton/m2
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DIPLOMADO DISEPRO
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1.4 ESPECTRO DE DISEÑO CALCULO DE ESPECTRO DE PSEUDO - ACELERACIONES (NORMA E030-2014/DS-003-2016) SOLO COMPLETAR LAS LISTAS DESPLEGABLES Y CASILLAS DISPONIBLES Tabla N°1 (NORMA E030-2014/DS-003-2016)
Ing. Aldo Greco Nuñonca Herrera
ZONA
FACTOR DE ZONA "Z"
Z 0.45
1
FIC - UNSAAC
Tabla N°3 y N°4 (NORMA E030-2014/DS-003-2016)
TIPO
FACTOR DE SUELO "S"
DESCRIPCION Suelos Intermedios
3
S 1.05
TP 0.60
TL 2.00
Tabla N°5 (NORMA E030-2014/DS-003-2016)
CATEGORIA
FACTOR DE USO "U"
4
U
OBSERVACIONES
1.00
Revi s a r ta bl a N°6 E030-2014
Tabla N°7 (NORMA E030-2014/DS-003-2016)
FACTOR DE SISTEMA ESTRUCTURAL"R"
DIRECCION DIR X-X DIR Y-Y
SISTEMA ESTRUCTURAL 8 8
RO 7 7
Tabla N°8 (NORMA E030-2014/DS-003-2016)
IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN ALTURA Irregularidad de Rigidez – Piso Blando
DIR X-X FALSO
DIR Y-Y FALSO
Irregularidades de Resistencia – Piso Débil
DIR X-X FALSO
DIR Y-Y FALSO
Irregularidad Extrema de Rigidez
DIR X-X FALSO
DIR Y-Y FALSO
Irregularidad Extrema de Resistencia
DIR X-X FALSO
DIR Y-Y FALSO
Irregularidad de Masa o Peso
AMBAS DIRECCIONES FALSO
Irregularidad Geométrica Vertical
DIR X-X FALSO
Discontinuidad en los Sistemas Resistentes
AMBAS DIRECCIONES FALSO
Discontinuidad extrema de los Sistemas Resistentes Tener en cuenta l a s res tri cci ones de l a ta bl a N° 10
DIR Y-Y FALSO
AMBAS DIRECCIONES FALSO
Se toma el valor mas critico
Ia Dir X-X 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
Ia Dir Y-Y 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
Ip Dir X-X 1.00 1.00 0.90 1.00 1.00 0.90
Ip Dir Y-Y 1.00 1.00 0.90 1.00 1.00 0.90
Tabla N°9 (NORMA E030-2014/DS-003-2016)
IRREGULARIDADES ESTRUCTURALES EN PLANTA Irregularidad Torsional Irregularidad Torsional Extrema Esquinas Entrantes Discontinuidad del Diafragma Sistemas no Paralelos Tener en cuenta l a s res tri cci ones de l a ta bl a N° 10
DIR X-X FALSO
DIR Y-Y FALSO
DIR X-X FALSO
DIR Y-Y FALSO
DIR X-X VERDADERO
DIR Y-Y VERDADERO
AMBAS DIRECCIONES FALSO DIR X-X FALSO
DIR Y-Y FALSO
Se toma el valor mas critico
Ia: Factor de irregularidad en altura. Ip: Factor de irregularidad en planta. Ro: Coeficiente básico de reducción de las fuerzas sísmicas. g: Aceleración de la gravedad. T: Período fundamental de la estructura para el análisis estático o período de un modo en el análisis dinámico. Tp: Período que define la plataforma del factor C. TL : Período que define el inicio de la zona del factor C con desplazamiento constante. C: Factor de amplificación sísmica.
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DIPLOMADO DISEPRO
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CALCULO DE ESPECTRO DE PSEUDO - ACELERACIONES (NORMA E030-2014/DS-003-2016) SOLO COMPLETAR LAS LISTAS DESPLEGABLES Y CASILLAS DISPONIBLES
RESUMEN DATOS Z U S TP TL
FACTORES 0.45 1.00 1.05 0.60 2.00
DATOS RO Ia Ip R g
DIR X-X 7 1.00 0.90 6.3 2
DIR Y-Y 7 1.00 0.90 6.3 1
ESPECTRO DE PSEUDO - ACELERACIONES X-X 0.200
0.180 Sa Dir X-X
0.160
TP
0.140 SA DIR X-X
TL 0.120 0.100 0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
PERIODO T(S)
ESPECTRO DE PSEUDO - ACELERACIONES Y-Y 0.200 0.180 Sa Dir Y-Y
0.160
TP
0.140 SA DIR Y-Y
TL 0.120 0.100
0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
PERIODO T(S)
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C 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.31 2.14 2.00 1.88 1.76 1.67 1.58 1.50 1.36 1.25 1.15 1.07 1.00 0.94 0.88 0.83 0.79 0.75 0.59 0.48 0.40 0.33 0.19 0.12 0.08 0.06 0.05 0.04 0.03
T 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00
Sa Dir X-X Sa Dir Y-Y 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.188 0.173 0.173 0.161 0.161 0.150 0.150 0.141 0.141 0.132 0.132 0.125 0.125 0.118 0.118 0.113 0.113 0.102 0.102 0.094 0.094 0.087 0.087 0.080 0.080 0.075 0.075 0.070 0.070 0.066 0.066 0.063 0.063 0.059 0.059 0.056 0.056 0.044 0.044 0.036 0.036 0.030 0.030 0.025 0.025 0.014 0.014 0.009 0.009 0.006 0.006 0.005 0.005 0.004 0.004 0.003 0.003 0.002 0.002
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Dirección X-X
Dirección Y-Y
1.5 RESULTADOS 1.5.1 MAXIMOS DRIFT Según el artículo 5.1 de la NTP 0.30-2014:
Para estructuras irregulares el factor a multiplicar es de 0.85R
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Dirección X-X
Obtenemos un máximo Drift 0.001921≤0.007…...”ok” en el tercer nivel
Dirección Y-Y
Obtenemos un máximo Drift 0.001757≤0.007…...”ok” en el tercer nivel
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1.5.2 VERIFICACION DE HIPOTESIS DE IRREGULARIDAD Dirección X-X Joint 24 Nivel 3-2
Máximo desplazamiento relativo Joint 24=5.629mm Joint 1 Nivel 3-2
Máximo desplazamiento relativo Joint 1=4.64mm ∆𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝒋𝒐𝒊𝒏𝟏 𝟓. 𝟔𝟐𝟗 = = 𝟏. 𝟐𝟏 ≤ 𝟏. 𝟓 … . "𝒐𝒌" ∆𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝒋𝒐𝒊𝒏𝟐𝟒 𝟒. 𝟔𝟒 Según la tabla N°9 de irregularidades en planta, se toma el menor Esquinas entrantes 𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟗𝟎
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,𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟗𝟎
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Dirección Y-Y Joint 24 Nivel 3-2
Máximo desplazamiento relativo Joint 24=5.075mm Joint 1 Nivel 3-2
Máximo desplazamiento relativo Joint 1=5.19mm ∆𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝒋𝒐𝒊𝒏𝟏 𝟓. 𝟏𝟗 = = 𝟏. 𝟎𝟐𝟐 ≤ 𝟏. 𝟓 … . . "𝒐𝒌" ∆𝒓𝒆𝒍𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝒋𝒐𝒊𝒏𝟐𝟒 𝟓. 𝟎𝟕𝟓 Según la tabla N°9 de irregularidades en planta, se toma
,𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟗𝟎
Esquinas entrantes 𝑰𝒑 = 𝟎. 𝟗𝟎
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DIPLOMADO DISEPRO
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1.5.3
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MODOS DE VIBRACION
Modos fundamentales en Y, X
Modos torsionales
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1.5.4
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FACTORES DE PARTICIPACION MODAL
Masas participativas más del 90%…”ok”
Mayor factor de participación en la dirección Y-Y ,0.7623 primero modo de vibración, segundo en la dirección X-X, 0.7314, tercer modo en rotacional 0.7148
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2. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES 2.1 FUERZA CORTANTE MINIMA EN LA BASE (ESTRUCTURAS IRREGULARES) Dirección X-X
V estático X-X=271.389 Ton 𝑽 𝒎𝒊𝒏𝒊𝒎𝒐 = 𝟎. 𝟗𝟎. 𝑽𝒆𝒔𝒕𝒂𝒕𝒊𝒄𝒐 = 𝟐𝟒𝟒. 𝟐𝟓 𝑻𝒐𝒏
V dinámico X-X=206.467 Ton 𝟐𝟒𝟒. 𝟐𝟓 𝑭. 𝑬𝑿−𝑿 = = 𝟏. 𝟏𝟖𝟑 𝟐𝟎𝟔. 𝟒𝟔𝟕
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Dirección Y-Y
V estático Y-Y=271.38 Ton 𝑽 𝒎𝒊𝒏𝒊𝒎𝒐 = 𝟎. 𝟗𝟎. 𝑽𝒆𝒔𝒕𝒂𝒕𝒊𝒄𝒐 = 𝟐𝟒𝟒. 𝟐𝟒 𝑻𝒐𝒏
V dinámico X-X=212.43 Ton 𝟐𝟒𝟒. 𝟐𝟒 𝑭. 𝑬𝒀−𝒀 = = 𝟏. 𝟏𝟒𝟗 𝟐𝟏𝟐. 𝟒𝟑
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2.2 DISEÑO DE VIGAS 1°y2° nivel
3°y4° nivel
2.3 DISEÑO DE COLUMNAS VERIFICACION DE CAPACIDAD P-M2-M3 El programa se puede utilizar para comprobar la capacidad de la columna o el diseño de columnas. Si la geometría de la configuración de la barra de refuerzo de cada sección de la columna de hormigón ha sido definida, el programa verificará la capacidad de la columna. Como alternativa, El programa puede calcular la cantidad de refuerzo requerido para diseñar la columna dependiendo de la configuración de barras de refuerzo proporcionado.
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La relación de capacidad de la columna se calcula para cada combinación de carga de diseño en cada estación de salida de cada columna. Como una medida de la condición de estrés de la columna, se calcula una relación de capacidad. La relación de capacidad es básicamente un factor que da una indicación de la tensión condición de la columna con respecto a la capacidad de la columna.
Eje A-B
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Eje C-D
Eje E-1
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Eje 2-3
Eje 4-5
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Eje 6-A
RATIOS VIGA-COLUMNA A LA FLEXIÓN DE CAPACIDAD (6/5) El programa calcula la relación de la suma de las capacidades de momento de la viga y la suma de las capacidades de momento columna. Para pórticos especiales a momento, en una articulación en particular para una dirección determinada columna, mayor o menor.
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Eje A-B
Eje C-D
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Eje E-1
Eje 2-3
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Eje 4-5
Eje 6-A
2.4 DISEÑO DE PLACAS DE CONCRETO En esta sección se describe cómo el programa diseña un pier que se asigna una Sección simplificada. La geometría asociada con la sección simplificada es se ilustra en la Figura 21. La geometría del pier está definida por una longitud, grosor, y el tamaño de los miembros de borde en cada extremo del muelle (en su caso) .
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DIPLOMADO DISEPRO
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Consulte la Figura 2-10, que muestra un muro típico de dos dimensiones su diagrama de interacción. Las fuerzas obtenidas a partir de una combinación de carga de diseño dado son Pu y M3u. El punto L, que se define por (Pu, M3u ) , se coloca en el diagrama de interacción, como se muestra en la figura. Si el punto se encuentra dentro de la curva de interacción, la capacidad de la pared es adecuada. Si el punto se encuentra fuera de la curva de interacción, el pilar de la pared sufre esfuerzos excesivos. Como una medida de la condición de tensión en el muelle de la pared, el programa calcula una relación de tensiones. La relación se logra trazando el punto L y la determinación de la ubicación del punto C. El punto C se define como el punto en el que la línea de OL (Extendido hacia el exterior si es necesario) se cruza con la curva de interacción. La demanda / relación de capacidad, D / C, está dada por D / C = OL / OC donde OL es la "Distancia " desde el punto O (el origen) al punto L y OC es la "distancia " de punto O al punto C. Tenga en cuenta lo siguiente acerca de la relación demanda / capacidad: Si OL = OC (o D / C = 1 ), el punto (Pu , M3u ) se encuentra en la curva de interacción y el pilar de la pared se hace hincapié en la capacidad . Si OL < OC (o D / C < 1 ), el punto (Pu , M3u ) se encuentra dentro de la interacción curva y la capacidad de la pared muelle es adecuada . Si OL > OC (o D / C> 1 ), el punto (Pu , M3u ) se encuentra fuera de la interacción Curva y el pilar de la pared una tensión excesiva. La relación de demanda / capacidad es un factor que da una indicación de la condición de estrés de la pared con respecto a la capacidad del muro. La relación demanda / capacidad de un pilar de la pared tridimensional se determina en una de manera similar a la descrita aquí para muelles de dos dimensiones.
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MURO M3 (Muro de concreto e=0.20cm) Acero propuesto, cuantía de ρ=1%, para los núcleos
Verificación de capacidad por flexo compresión
Máximo ratio de 0.368 ≤ 1…”ok” Acero requerido por corte bottom 𝟎. 𝟎𝟕𝟓
𝒄𝒎𝟐 𝒄𝒎
Usando Ø3/8”, en dos capas de refuerzo;
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𝟐𝒙𝟎. 𝟕𝟏 = 𝟎. 𝟏𝟓𝒄𝒎 𝟕. 𝟓 Usar en dos capas,∅𝟑/𝟖, @𝟎. 𝟏𝟓𝒎 𝑺=
MURO M4 (Muro de concreto e=0.20cm)
Máximo ratio de 0.415 ≤ 1…”ok” Acero requerido por corte bottom 𝟎. 𝟎𝟓
𝒄𝒎𝟐 𝒄𝒎
Usando Ø3/8”, en dos capas de refuerzo; 𝟐𝒙𝟎. 𝟕𝟏 𝑺= = 𝟎. 𝟏𝟓𝒄𝒎 𝟓. 𝟎𝟎 Usar en dos capas,∅𝟑/𝟖, @𝟎. 𝟏𝟓𝒎
MURO M1 (Muro de concreto e=0.20cm)
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Máximo ratio de 0.447 ≤ 1…”ok” Acero requerido por corte bottom 𝟎. 𝟎𝟓
𝒄𝒎𝟐 𝒄𝒎
Usando Ø3/8”, en dos capas de refuerzo; 𝟐𝒙𝟎. 𝟕𝟏 𝑺= = 𝟎. 𝟏𝟓𝟎𝒄𝒎 𝟓. 𝟎 Usar en dos capas,∅𝟑/𝟖, @𝟎. 𝟏𝟓𝒎 Muro Ascensor
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Máximo ratio de 0.349 ≤ 1…”ok”
Acero requerido por corte bottom 𝟎. 𝟎𝟓
𝒄𝒎𝟐 𝒄𝒎
Usando Ø3/8”, en dos capas de refuerzo; 𝟐𝒙𝟎. 𝟕𝟏 𝑺= = 𝟎. 𝟏𝟓𝒄𝒎 𝟓. 𝟎 Usar en dos capas,∅𝟑/𝟖, @𝟎. 𝟏𝟓𝒎
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3. DISEÑO POR DESEMPEÑO SISMICO 3.1 LONGITUD DE ROTULA PLASTICA DE COLUMNAS Longitud de la Rotula Plástica C2-8(0.5x0.5) L p 0.08 L 0.15 f ye d bl Fy e = Fluencia efectiva del refuerzo longitudinal, en Ksi Dbl = El diámetro del refuerzo longitudinal en ft
datos 300.00 cm 2 4,200.00 kg/cm
L= fye = dbl =
1.00
Lp = 1.53384325
3
conversion Unidades 3.280839895 9.84251969 ft
411.603293
0.145137881 59.7392297
Ksi
0.0833
ft
in ft
lp/2=
0.766921625 ft 0.09350308 %
L p 0.3 f ye d bl Lp =
1.492883351 ft
Conservadoramente usaremos la menor longitud 0.467515423 m L rotulacion
0.5
m
L rotulacion /2
0.25
m
Ubicación hinges D3 superior 8.33% D1 inferior 71.66%
0.083333333 0.716666667 Peralte de la viga 60cm
3.2 LONGITUD DE ROTULA PLASTICA DE VIGAS
Longitud de rotula en vigas V-101(30x60) Longitud de rotula en vigas V-101(30x60) Considerando una rotulacion a 0.3 m Considerando una columa de 0.4 m de ancho
Considerando una rotulacion a 0.3 m Considerando una columa de 0.4 m de ancho L viga
7
Ubicación hinges D3 superior 10% D1 inferior 90%
L viga
m 0.078571429 0.921428571
6
m
Ubicación hinges D3 superior 10% D1 inferior 90%
0.091666667 0.908333333
Longitud de rotula en vigas V-101(30x60) Longitud de rotula en vigas V-101(30x60) Considerando una rotulacion a 0.3 m Considerando una columa de 0.4 m de ancho L viga
5
Ubicación hinges D3 superior 10% D1 inferior 90%
Considerando una rotulacion a 0.3 m Considerando una columa de 0.4 m de ancho m 0.11 0.89
L viga
4
Ubicación hinges D3 superior 10% D1 inferior 90%
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m 0.1375 0.8625
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Longitud de rotula en vigas V-101(30x60) Considerando una rotulacion a 0.3 m Considerando una columa de 0.4 m de ancho L viga
3
Ubicación hinges D3 superior 10% D1 inferior 90%
m 0.183333333 0.816666667
3.3 CAPAS EN MUROS
Acero vertical y horizontal requerido en el muro Usar en dos capas,∅𝟑/𝟖, @𝟎. 𝟏𝟓𝒎,acero vertical Usar en dos capas,∅𝟑/𝟖, @𝟎. 𝟏𝟓𝒎,acero horizontal
Puntos de integración para las capas, modelamos con un Shell.
ANALISIS NO LINEAL PUSH-OVER EN UNA EDIFICACION DE 4 NIVELES
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ANALISIS NO LINEAL PUSH-OVER EN UNA EDIFICACION DE 4 NIVELES
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Vista general de las rotulas plásticas en la vigas y columnas en la dirección X-X 3.4 Secciones agrietadas Reglamento para concreto estructural ACI 318S-05 Los factores de reducción del momento de inercia de la sección no agrietada son listados como valores permitidos para ser usados cuando se está haciendo un análisis de segundo orden (momentos magnificados), pero también son generalmente usados como una aproximación razonable (dependiendo del nivel de carga) cuando se está haciendo un análisis general elástico de primer orden de los pórticos para evaluar los desplazamientos laterales relativos del entrepiso. Así los factores especificados son:
3.5 Sismo frecuente
“Obtenemos una máxima aceleración de 0.94g” ANALISIS NO LINEAL PUSH-OVER EN UNA EDIFICACION DE 4 NIVELES
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3.6 Sismo de diseño (R=1)
“Tenemos una máxima aceleración de 1.3125g” 3.7 Sismo máximo esperado (MCE) La aceleración para un MCER de la respuesta espectral será los parámetros SMS y SM1 se determinarán de acuerdo con la Sección 11.4.3 SECCIÓN 11.4.3. COEFICIENTE SISMICO PARA UN NIVEL MCE Sección 11.4.3. ASCE7-10 y Norma E030-14 Para determinar la aceleración espectral máxima probable para periodos cortos a 0.2 seg llamado SMS y a 1 seg llamado SM1, con una probabilidad de excedencia de 2% en 50 años
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PGA 0.75 para una probabilidad de excedencia de 2% con un periodo de retorno de 50 años
3.8 Curva de capacidad en la dirección X-X(V vs ∆)
“Obtenemos un máxima capacidad de 1223 ton, con un máximo desplazamiento de 12 cm” SISMO FRECUENTE Punto de desempeño según FEMA 440
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“Características del punto de desempeño”
“Para sismos frecuentes la estructura se encuentra en ocupación inmediata” SISMO DE DISEÑO
“Para sismos frecuentes la estructura se encuentra en seguridad de vida”
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SISMO MAXIMO CREIBLE
“Para sismos frecuentes la estructura se encuentra en seguridad de vida” 3.9 Curva de capacidad en la dirección Y-Y(V vs ∆)
“Obtenemos un máxima capacidad de 1300 ton, con un máximo desplazamiento de 8.33 cm” SISMO FRECUENTE Punto de desempeño según FEMA 440
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“Características del punto de desempeño”
“Para sismos frecuentes la estructura se encuentra en ocupación inmediata” SISMO DE DISEÑO
“Para sismos de diseño la estructura se encuentra en ocupación inmediata”
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SISMO MCE
“Para sismos máximo creíble la estructura se encuentra en prevención al colapso
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4. DISEÑO DE AISLACION SISMICA 4.1. DISEÑO DEL AISLADOR ELASTOMERICO
“Según nuestro modelo necesitamos 26 aisladores en planta” PRE-DISEÑO DE UN AISLADOR 1437300 PESO EDIFICIO AISLADORES PESO EN AISLADORES
1437.3 TN 26 55.28076923 TN NOTA SE PUEDEN DIFERENCIAR 1437300 Tabla .- Porpiedades , Desplazamiento y Carga axial en funcion del diametro del aislador (PRE-DISEÑO) Desplazamiento Propiedades del aislador Carga Axial Do (mm) Maximo qmax Kd (Tn/m) Qd (kg) Kv (Tn/m) Pmax (kg) (mm) 305 20 - 40 0 - 6500 > 5000 150 45000 355 20 - 40 0 - 6500 > 10000 150 70000 405 30 - 50 0 - 11000 > 10000 200 90000 455 30 - 70 0 - 11000 > 10000 250 115000 520 40 - 70 0 - 18000 > 20000 300 135000 570
50 - 90
1 - 18000
> 50000
360
180000
PREDISEÑO DEL AISLADOR
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TABLA.- DIMENSIONES DEL AISLADOR Y PLACAS DE MONTAJE TAMAÑO DEL AISLADOR Do (mm)
H (mm)
# CAPAS DE GOMA
305 355 405 455 520 570
125 - 280 150 - 305 175 - 330 175 - 355 205 - 380 205 - 380
4 - 14 5 - 16 6 - 20 6 - 20 8 - 24 8 - 24
Do= Di= c. de goma tr= ts= L= t= N pernos Ø perno Altura total H Tr=Σtr= H=
45.5 cm 8 cm 20 und 1 cm 0.2 cm 62 cm 2.5 cm 8 und 2.7 cm 26.5 cm 20 cm 28.8 cm
Di (mm)
L (mm)
0 - 100 0 - 100 0 - 125 0 - 125 0 - 180 0 - 180
355 405 455 510 570 620
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DIMENSIONES DE LAS PLACAS DE MONTAJE Ø del t (mm) # orificios orificio A (mm) (mm) 25 4 27 50 25 4 27 50 25 4 27 50 25 4 27 50 25 8 27 50 25 8 27 50
B (mm)
espesor capa goma espesor de la capa acero long placa cuadrada espesor placa numero pernos diametro de perno
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES limite inferior LB 5.95 2000 127.5 85
DESCRIPCION MODULO DE CORTE EFECTIVO DE GOMA G MODULO VOLUMETRICO DE GOMA K MODULO DE CORTE DEL PLOMO Gp ESFUERZO DE CORTE DEL PLOMO Tpy
limite superior LB 8.05 2000 172.5 115
unidades Kg/cm2 Mpa Mpa kg/cm2
PROPIEDADES DINAMICAS SEGUN ESPECTRO NORMA E-030 PROPIEDADES DINAMICAS
UNIDADES
SISMO DISEÑO
LB q= A plomo= A= Qd= Kd= ke= Fy= Kef= Beta efec= B= T efec= RATIO
cm cm2 cm2 Tn Tn/m Tn/m Tn Tn/m % seg
18.660 50.266 1625.974 4.273 46.877 217.781 5.445 69.769 18.090 5.855 1.790 0.215248221
SISMO MCE
UB
LB
UB
27.201 50.266 1625.974 4.273 46.877 217.781 5.445 59.965 12.830 5.282 1.930
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50 50
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PARAMETROS NECESARIOS PARA DISEÑO DE AISLAMIENTO DE BASE 17.4.1 PROCEDIMIENTO PARA FUERZA LATERAL EQUIVALENTE 12.8 Procedimiento para Estimar la Fuerza Lateral Fs=Cs x W (12.8-1) Fs= 364.116 Tn Cortante Maximo Cs= 0.253 Coeficiente Simico W= 1437.300 Tn Peso Sismico de la Estructura
T 0.000 0.076 0.381 0.610 0.976 1.000 1.200 1.250 2.000 2.200 2.400 2.600 2.800 3.000 3.200 3.400 3.600 3.800 4.000 4.200 4.400 4.600 4.800 5.000 5.200 5.400
12.8.1.1 Coeficiente Sismico Cs=SDS /(R/Ie ) Ec (12.8-2) Cs= 0.253 Coeficiente Simico SDS= 1.773 aceleracion para periodos cortos SD1= 0.676 aceleracion para periodo 1seg R= 7 factor de reduccion Tabla 12.2-1 Ie= 1 factor de importancia Tabla 1.5-2 SMS= 2.66 aceleracion para MCE periodos cortos SM1= 1.014 aceleracion para MCE para t=1seg Ta= 0.314 seg Perido Aprox Ec. 12.8-7 T0= 0.076 seg Ts= 0.381 seg TL= 2 seg Ss= 2.66 de la envolvente spectral S1= 0.78 de la envolvente spectral Tinicial 0.236 seg T en Etabs Altura h = 12.00 m 39.37 ft T/Suelo S2 Cambie el tipo de suelo Tp 0.6 seg TL 2 seg Tmaximo 0.44 seg
Sa
Sa 0.709 1.773 1.773 1.108 0.693 0.676 0.563 0.541 0.34 0.28 0.23 0.20 0.17 0.15 0.13 0.12 0.10 0.09 0.08 0.08 0.07 0.06 0.06 0.05 0.05 0.05
Espectro de Diseño Sistemas Aislados
2.000 1.800 1.600 1.400
1.200 1.000
Sa
0.800 0.600 0.400 0.200 0.000 0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
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5.000
6.000
7.000
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Limites Superior: CS no debe superar los siguientes limites: Si: T≤TL CS= 0.409 T 0.236 seg TL 2 seg
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6.000 6.200 6.400 6.600
(12.8-3)
0.04 0.04 0.03 0.03
Si: T>TL CS= T TL Limite Inferior: CS no debera ser menor a: CS=
FALSO 0.236 seg 2 seg
0.078 > 0.01
(12.8-4)
(12.8-5)
NOTA: Si la estructura tiene un S1 igual o mayor a 0.6g, entonces C S, no debera ser infeiror a: CS= 0.056 (12.8-6) Por lo tanto: CS= 0.078 0.253 Resumen: Fs= 364.116 Tn FUERZA LATERAL EQUIVALENTE PARA DISEÑAR ESTRUCTURAS AISLADAS 17.5.3
DESPLAZAMIENTO LATERALES MINIMOS 17.5.3.1 Desplazamiento de Diseño DD: DD= 0.15 m g= 9.81 m/s2 SD1= 0.676 TD= 1.308 seg BD= 1.500 βD = 20 17.5.3.2
14.65 cm
Ec. (17.5-1)
Ec (17.5-2) Tabla 17.5-1 Tabla 17.5-1
Periodo Efectivo en desplazamiento de Diseño TD: TD= 1.308 seg W= 1437.300 Tn 14099.913 KN KDmin= 3378.378 Tn/m 33.142 KN/mm
Ec (17.5-2) Ec (17.8-4)
Resumen:
DD= 17.5.3.3
17.5.3.4
14.653 cm
DESPLAZAMIENTO DE DISEÑO
Desplazamiento de Maximo DM: DM= 0.252 m SM1= 1.014 TM= 1.502 seg BM= 1.500
25.23 cm Seccion 11.4.3 Ec 17.5-4 Tabla 17.5-1
Periodo Efectivo para Desplazamiento maximo esperado TM: TM= 1.502 seg W= 1437.300 Tn 14099.913 KN Kmmin 2564.103 Tn/m 25.154 KN/mm g= 9.81 m/s2
Ec (17.5-3)
Ec (17.5-4) Ec (17.8-6)
Resumen:
DM=
25.229 cm
DESPLAZAMIENTO MAXIMO
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Desplazamiento Total para Diseño DTM y para Máximo Esperado DTM 1000 cm y= 15000 cm b= 25000 cm d= 750 cm e=
17.5.3.5
DTD= DTM=
Ec (17.5-5) Ec (17.5-6)
14.808 cm 25.497 cm
Resumen:
17.5.4
DTD=
14.808 cm
DESPLAZAMIENTO TOTAL DE DISEÑO
DTM=
25.497 cm
DESPLAZAMIENTO TOTAL MAXIMO ESPERADO
FUERZAS LATERALES MINIMAS Sistema de Aislamiento y Sub estructura, Sistema de aislamiento y elementos estructurales por debajo del sistema de aislamiento 586.123 Tn 5749.865 kN Vb= 39.240 KN/mm KDMAX= 146.531 mm DD=
17.5.4.1
Resumen:
Vb=
586.123 Tn
FUERZA LATERAL MINIMA SUB ESTRUCTURA Y SISTEMAS DE AISLACION
Elementos Estructurales Super Estructura por encima del sistema de aislamiento Ec (17.5-8) 293.061 Tn 2874.932 kN Vs= 39.240 KN/mm KDMAX= 146.531 mm DD= 2 RI=
17.5.4.2
Resumen:
Vs=
293.061 Tn
FUERZA LATERAL MINIMA SUPER ESTRUCTURA
Limites del Cortante VS El cortante Vs no sera como menos que: 337.366 Tn Vs= 329.175 Tn Vs=
17.5.4.3
`
Resumen:
Vs=
337.366 Tn
FUERZA LATERAL DISEÑO
ANALISIS NO LINEAL PUSH-OVER EN UNA EDIFICACION DE 4 NIVELES
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17.2.4.4 FUERZA LATERAL DE RECUPERACION EN EL SISTEMA DE AISLAMIENTO FLTD= KDMAX= DTD=
5810.746 kN 39.240 KN/mm 148.082 mm
592.329 Tn
Resumen:
FREC MIN= FREC MAX= 17.8.5
35.933 Tn 296.164 Tn
PROPIEDADES DEL SISTEMA DE AISLACION 17.8.5.1
Maximo y Minima Rigidez Efectiva: Para Diseño: KDMAX= 39.24 kN/mm Fmax+ 780.00 Tn Fmax780.00 Tn Dd= 0.195 m KDMIN= Fmin+ FminDd=
33.14 kN/mm 625.00 Tn 625.00 Tn 0.185 m
Para Maximo Sismo Considerando: KMMAX= 35.14 kN/mm Fmax+ 1200.00 Tn Fmax1200.00 Tn Dm= 0.335 m KMMIN= Fmin+ FminDm=
25.15 kN/mm 1000.00 Tn 1000.00 Tn 0.39 m
Ec(17.8-3)
Ec(17.8-4)
Ec(17.8-5)
Ec(17.8-6)
Para comprobar nuestro diseño ensayaremos nuestro aislador con un sismo real, mediante un análisis tiempo historia, calcularemos los máximos desplazamientos y verificaremos si se encuentran dentro del límite permitido. Seleccionaremos unos registros de aceleración horizontal, que corresponden a sismos severos: 03 de octubre 1974 (Lima)-(7.5 de magnitud)
7050(NO8E)
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7051(N82W)
4.2. SISMO DE DISEÑO FACTORES DE ESCALAMIENTO ESPECTRO 7050
ESPECTRO DE DISEÑO ASCE 7-10
Escalaremos el espectro del sismo 7050 para el periodo fundamental de la estructura en la dirección analizada al espectro de diseño del ASCE7-10, F.E=11.87, de la misma forma escalamos para el sismo 7051 obtenemos un F.E=5.25 DIRECCION X-X
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DIRECCION Y-Y
DIAGRAMA DE HISTERESIS FUERZAX-DESPLAZAMIENTO X
“Máximo desplazamiento de 16.6 cm y una fuerza máxima en el sistema de 289.84 ton” DIAGRAMA DE HISTERESIS FUERZAY-DESPLAZAMIENTO Y
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“Máximo desplazamiento de 13.3 cm y una fuerza máxima en el sistema de 242.9 ton”
4.3. SISMO DE MAXIMO CREIBLE PGA 0.75 para una probabilidad de excedencia de 2% con un periodo de retorno de 50 años
Para obtener las máximas aceleraciones escalaremos por 1.5 el sismo de diseño
Máximo desplazamiento de 26.8 cm
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Máximo desplazamiento de 24.9 cm
“Máximo desplazamiento de 26.6 cm y una fuerza máxima en el sistema de 402.6 ton”
“Máximo desplazamiento de 23.6 cm y una fuerza máxima en el sistema de 390.1 ton” ANALISIS NO LINEAL PUSH-OVER EN UNA EDIFICACION DE 4 NIVELES
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5. CONCLUSION
La estructura en la dirección X ,se encuentra en un nivel de desempeño ante un sismo frecuente de ocupación inmediata , Ante un sismo de diseño ,el nivel de desempeño es de seguridad de vida Ante un sismo máximo con una probabilidad de excedencia del 2% en 50 años, el nivel de desempeño es de seguridad de vida, debido a la gran rigidez que presenta la estructura en la dirección X, debido a la presencia de los muros de concreto utilizados. La estructura en la dirección Y ,se encuentra en un nivel de desempeño ante un sismo frecuente de ocupación inmediata , Ante un sismo de diseño ,el nivel de desempeño es de seguridad de vida Ante un sismo máximo con una probabilidad de excedencia del 2% en 50 años, el nivel de desempeño es de seguridad de vida. El aislador elegido cumple con las límites de desplazamiento para sismos de diseño y máximos esperados Cumple con las disposiciones establecidas por el ASCE7-10
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