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Desde cómo agregar las cargas hasta cómo obtener los resultados, paso por paso.
Incluimos en esta guía algunos puntos básicos, para evitar errores en estas etapas.
Iniciaremos el proceso una vez que se ha dibujado correctamente la estructura: 1. Los nudos están bien definidos. . v y ou , .
Defina a continuación los diafragmas rígidos por piso: 1. Seleccione todos los nudos del piso 2. . o .
Repita el procedimiento para el primer piso, asignando el diafragma 1.
En estructuras arriostradas de acero, las diagonales deben estar articuladas en sus extremos. Sin embargo, para evitar anomalías en los modos de vibrar, se recomienda que en las intersecciones de las diagonales se articulen sólo dos de las cuatro barras convergentes. Se debe liberar las restricciones de momento JM3, KM3, JM2 y KM2.
Recordemos cómo aplicar correctamente las cargas gravitacionales.
Defina el estado de cargas de peso propio PP.
Para definir las cargas de peso propio en primer lugar debe definirse la dirección de la gravedad para el cálculo automático del peso de los elementos estructurales. .
o
u
‐
, o
u
o
o o
o
o .
Para aplicar la descargas de PP en las vigas hay que evaluar el área que descarga sobre cada viga. Si se usara losa tradicional, las descargas tendrían la siguiente forma:
En las bases de diseño se definen las cargas permanentes en cada losa, las cuales deben aplicarse en el estado PP. Piso 1 PP losa Term. Piso Term. Cielo Tabiques
0.400 Ton/m² . ² 0.010 Ton/m² 0.040 Ton/m² 0.050 Ton/m² 0.600 Ton/m²
Para cargar la viga, se puede aproximar la forma de la descarga: = 0.600 Ton m² x 6.59 m² = 0.66 Ton m 6.0 m (carga uniforme)
= 0.600 Ton m² x 6.59 m² = 1.3 Ton m 6.0 m / 2 (carga triangular)
Aplicaremos las cargas triangulares, que representan mejor la descarga en estas vigas. El valor máximo, según lo calculado anteriormente es 1.3 Ton/m.
Defina el estado de cargas de sobrecarga de uso SC. Aplique las descargas del mismo modo que para PP, pero con los valores que corresponda.
Defina el estado de cargas de sobrecarga de techo SCT y cargue a gusto. NOTA: u u o u o v u yo u o techumbre definida por la norma NCh1537, deberá reemplazar SCT por el estado de carga N.
El proceso de análisis sísmico requiere un modelo completo y funcionando adecuadamente. Procure cumplir con este requisito antes de iniciar el siguiente procedimiento.
: Se ha modificado parcialmente el procedimiento de análisis sísmico, para que le resulte más fácil iterar en caso de que su diseño así lo requiera. 1. Se cambió la planilla NCh433. . , que no depende del cambio en los períodos fundamentales.
Definiremos varios nuevos estados de carga tipo earthquake (EQ):
Definiremos varios nuevos estados de carga tipo earthquake (EQ): SEx y SEz : Sismo Estatico en direccion x o z (según corresponda)
Definiremos varios nuevos estados de carga tipo earthquake (EQ): SDx y SDz: Sismo Dinamico en direccion x o z (según corresponda)
Definiremos varios nuevos estados de carga tipo earthquake (EQ): TAx y TAz: Torsión accidental en direccion x o z (según corresponda)
Una vez definidos todos los estados de carga sísmica (también puede ser antes de definirlos), seleccionamos toda la estructura y en el menú de nodos escogemos asignar centro de masas en varios pisos simultáneamente:
Seleccionar los factores indicados para aplicar la carga mínima requerida en la norma NCh433, artículo 5.5.1: . Sólo debe tener un estada de cargas para todo el peso propio y cargas permanentes.
Para obtener los períodos fundamentales de la estructura hay que correr un análisis con un espectro de diseño cualquiera, por ejemplo el incluido a continuación:
Al correr el análisis (F9) para una estructura de dos pisos con diafragmas rígidos bastaría escoger 6 modos de vibrar (3 por cada diafragma):
Una vez que hemos hecho el primer análisis con algún espectro de respuesta, obtendremos los modos de vibrar como parte de los resultados. o
o o
v
o
o
u
u u , o
o
o.
En primer lugar, se debe verificar que las masas sísmicas de cada nivel correspondan al valor de carga total de peso propio más el porcentaje de sobrecargas que definen el peso sísmico por cada nivel.
Para identificar los modos con mayor participación de masa modal en cada dirección de análisis, debemos mirar el contenido de la tercera tabla. En el ejemplo, el modo 1 es el modo fundamental en Z (período 0.24 s, según la segunda tabla) o o o o u o o . Estos son los que usaremos en los análisis de la NCh433.
.
A continuación buscaremos los coeficientes sísmicos de acuerdo a la norma NCh433, usando la planilla NCh433, o bien, calculándolos a mano, como vimos en el ejercicio 6. v z u o u o o o o u u u ingresar los períodos fundamentales obtenidos anteriormente.
o
, zo
,
.
Luego se debe indicar el peso propio y la sobrecarga total de la estructura por cada nivel más el factor de sobrecargas, para obtener el peso sísmico por nivel (comparar con el valor indicado en los centros de masa de RAM).
Finalmente, es necesario indicar las propiedades geométricas que definirán la torsión accidental y la distribución de cargas por cada nivel.
Ahora vamos a suponer que usted calculó correctamente la distribución de cargas por piso, según lo indicado en el ejercicio 7.1 (artículo 6.2 de la NCh433), en ambas direcciones, considerando los valores de corte basal obtenidos anteriormente (Qox y Qoz).
Puede usar la planilla NCh433 Tabla 7 para verificar sus resultados.
Para aplicar las cargas sísmicas, seleccionamos los nudos de los centros de masa y la opción de fuerzas puntuales.
Las cargas del sismo SEx se aplican bajo la columna FX. Fíjese que los valores calculados anteriormente correspondan en magnitud y unidades a los o u o .
Repetir la dosis para el estado de carga SEz, aplicando cargas puntuales en la columna FZ. Como antes: fíjese que los valores calculados a mano correspondan en magnitud y unidades a o o u o .
Por otra parte, calcule los momentos de torsión accidental para los dos pisos y para el sismo en cada dirección, igual que en el ejercicio 7.2 (artículo 6.2.8 de la NCh433)
También puede usar la planilla NCh433 Tabla 8 para verificar sus resultados.
‐
La torsión accidental TAx se asigna como momento en torno al eje vertical, bajo la columna MY.
La torsión accidental TAz también es un momento en torno al eje vertical, bajo la columna MY.
Ahora viene lo mejor, el análisis modal‐espectral.
En primer lugar, definiremos el espectro de respuesta que se aplicará en el análisis modal espectral.
‐
En el modelo de RAM sólo podremos introducir un espectro. Usaremos el espectro elástico (Tabla 2).
Luego copiemos ese espectro en RAM.
En el modelo de RAM sólo podremos introducir un espectro. Para definir los sismos dinámicos en cada dirección usaremos los factores 1/R* o o
o
o
x x v SDz será 1/R*z (ver Tabla 3 casilla H53)
Entonces definimos el análisis dinámico SDx del siguiente modo: Factor de escala = 1/R*x = Amortiguamiento = 5%
(este factor reduce el espectro ya definido) o o o o v (depende de la estructura, para acero también usaremos 5%)
Entonces definimos el análisis dinámico SDz del siguiente modo: Factor de escala = 1/R*z =‐ Amortiguamiento = 5%
(este factor reduce el espectro ya definido) o o o , (depende de la estructura, para acero también usaremos 5%)
Por qué aplicar de este modo el espectro del análisis modal‐espectral?
fundamentales de la estructura (las iteraciones sólo afectarán los factores de escala 1/R*) .
Eso es todo sobre cómo introducir las cargas. Sólo faltaría definir las combinaciones, según lo indicado en las bases de diseño de ejemplo.
Las combinaciones de carga para el diseño por tensiones admisibles y para verificar el cum limiento de las condiciones de serviciabilidad son las si uientes.
Las combinaciones de ma oración utilizadas para el diseño por factores de carga y o elementos (diseño LRFD de hormigón armado), son las indicadas a continuación.
Cómo ver las reacciones por estado de carga?
Opción 1: Gráficamente. 1. Seleccione los nudos correspondientes a la base. . o o , u o . 3. Al usar empotramientos, cada apoyo tendrá restringidos sus seis grados de libertad.
Opción 2: Por Tablas 1. Seleccione los nudos correspondientes a la base. . u o o ‐ siguientes opciones.
o
o
o
, o
Luego, debería verificarse que el Peso Propio de la estructura modelada es igual al previsto en los cálculos. En el ejemplo, debería verificarse si la suma de las reacciones verticales 526.4 [Ton] se aproxima bastante al valor estimado con cálculos a mano. Se debe repetir el procedimiento para SC, SCT, Vx, Vz, SEx, SEz, SDx, SDz, TAx, TAz.
Se debe repetir el procedimiento anterior para SC, SCT, Vx, Vz, SEx, SEz, SDx, SDz, TAx, TAz.
En estructuras relativamente rígidas, el corte basal asociado a los sismos dinámicos puede ser mayor que el corte máximo que permite utilizar la NCh433, luego los esfuerzos podrían ser reducidos. o o, o x o . o , o o o o sismo dinámico en dirección X podría multiplicarse por el factor Qmax/Qo = 79.6/466.8 = 0.17.
Cómo ver los esfuerzos en los elementos?
Para ver, por ejemplo, las cargas axiales debido a la combinación 1, en las columnas.
. Debe mostrarse tanto la magnitud como las unidades del esfuerzo
Cómo ver los esfuerzos más desfavorables en un determinado elemento?
Los diagramas de momento M3, es decir, el momento en la dirección principal de los perfiles, debido a la combinación 61x.
Los diagramas de corte V2, es decir, el corte en la dirección principal de los perfiles…
Está bien, pero cómo veo los esfuerzos máximos en un determinado elemento? Y con qué esfuerzos debo diseñar?
Hay al menos dos maneras para ver la envolvente de esfuerzos en un elemento. Una vez seleccionado el elemento, podemos pedir Reportes en Diagramas de esfuerzos.
Luego especificar los esfuerzos y las combinaciones a considerar.
Luego nos muestra los diagramas de envolventes en el elemento. En vigas y diagonales se puede armar directamente con las envolventes. ou , o, o u x x y x envolventes no necesariamente entregarán el efecto más desfavorable para el diseño.
Otra forma de obtener las envolventes:
No sólo veamos las envolventes, sino también los esfuerzos en tres puntos de la columna.
Se informan los resultados para cada estado de carga considerado, en los tres puntos solicitados: a 0%, 50% y 100% del largo del elemento. o o xo‐ o v o o o (La carga Pu del diseño de columnas de hormigón se obtiene de la columna Axial.)
u,
u
Los esfuerzos de diseño por tensiones admisibles para estructuras de acero deben obtenerse de las combinaciones S; para el diseño por factores de carga y resistencia de hormigón armado, usar las combinaciones C.
La ventaja de esta forma de ver las envolventes, es que se indica la combinación que genera el esfuerzo más desfavorable en cada caso.
Finalmente, las deformaciones.
Las deformaciones deben verse en las combinaciones de servicio (S), con las cargas sin mayorar. Debe considerarse el grado de libertad que corresponda en cada caso: z o : o Desplazamientos en Z: grado 3
Las deformaciones sísmicas deben mantenerse controladas a 1/500 de la altura de entrepiso. Revise el artículo 5.5.3 de la norma NCh433.
Procure cumplir con esto.
Recuerde que las estructuras chilenas que tuvieron buen comportamiento en el sismo de 1985 cumplen con lo siguiente:
Donde H es la altura total del edificio (en metros) y T es el período del primer modo.
NOTA. El rango indicado en el estudio de Guendelman et al. Indica como aceptables valores en un rango entre 20 [m/s] y 150 [m/s].
