2016 ANALSIS SISMICO DE EDIFICACION
Facultad Facultad de Ingeniería Geológica, Geo lógica, Minera, Metalúrgica, Metalúrgica, Geográfica y Civil
ANALSIS SISMICO SISMICO DE EDIFICACION EDIFICACION
MATERIA: ING. SISMORRESISTENTE
PROFESOR: ING. ISRAEL SIFUENTES JIMÉNEZ
ALUMNO : LUNA LOPEZ MARCO ANTONIO
FECHA DE PRESENTACION: Facultad de Ingenierí a Geológica, Minera, Metalúrgica, Geogr áfica y Civil
12 – 11 11 – 16 16
Escuela Académico Profesional de Ingenierí a Civil
AÑO:
2016
ESPECIFICACIONES DE LA EDIFICACIÓN Longitud de los lados L1 = # de letras de primer nombre MARCO
L1 = 5 m
L2 = # de letras de apellido paterno LUNA
L2 = 4 m
L3 = # de letras de apellido materno LOPEZ
L3 = 5 m
Áreas tributarias – Vista en planta
Vista en elevación – 5 Pisos
UBICACIÓN DE LA EDIFICACIÓN Lugar de nacimiento Departamento de Piura – Provincia Piura – Distrito Piura Tipo de suelo: De acuerdo a la Clasificación SUCS de suelos, se han determinado en los diferentes sectores los siguientes tipos de suelos: SP, SC, SM, SM-SP, CL; siendo del tipo friccionante con predominio de suelos del SP en superficie y en profundidad arenas de grano medio a fino intercalados con pequeños horizontes de arcillas.
Perfil Tipo S2: Suelos intermedios
Zona Sísmica: 4 Z: 0.45
PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS Predimensionamiento de vigas Luz mayor en ambas direcciones es 5 m (la más desfavorable) por lo que homogenizamos las vigas principales y secundarias. Criterio utilizado: Vivienda: ℎ = /12 ℎ = 5/12 = 0.42 m ≈ 0.45 m
H = 0.45 m
b = h/2 = 0.23 m
Como b min es 0.25 m
B=0.25 m
Con lo ya acordado tenemos que las dimensiones de las vigas principales y secundarias son de 25 x 45 cm. Predimensionamiento de losa aligerada Criterio utilizado:
=
La longitud más crítica en ambas direcciones es 5 m, por lo que H es igual a: H=
H = 0.20 m
Cuyo peso propio es igual a 300 kg/m 2
Predimensionamiento de columnas En primero lugar hacemos un metrado de carga para la mayor área tributaria que es la de 5 x 4.5 = 22.5 m2. Y verificamos si la carga total resulta mayor a utilizar el criterio de 1 Ton/m 2 para categoría C. De salir menor podemos utilizar ese criterio sin temor a que exista una carga mayor. Acabados: 100 kg/m2 x 22.5 = 225 kg Tabiquería: 150 kg/m2 x 22.5 = 3375 kg Losa Aligerada: 300 kg/m2 x 22.5 = 6750 kg Vigas: (4.5+5) x 2400 kg/m3 x0.45x0.25= 2565 kg
S/C Azotea: 100 kg/m2 x 22.5 = 2250 kg Carga Total: 4 x (225+3375+6750+2565+5625) + (225+3750+2565+2250) Carga Total: 82 950 Kg Ahora procedemos a utilizar el criterio de 1 Ton/m2 Carga total: 1000 Kg/m 2 x 22.5 m2 x 5 pisos = 112 500 kg Dado que haciendo el metrado, la carga total resultó menor a utilizar el criterio de 1 Ton/m2, podemos utilizar este criterio para el predimensionamiento de columnas.
f'c = 210 kg/cm2 A. de Columna =
∝.
∝= 0.35 ∝= 0.45
= 1/ ( )
Columnas 1 y 16 2 y 17 3, 4, 18 y 19 5 y 20 6 y 11 7 y 12 8, 9, 13, 14 10 y 15
Área Tributaria (m2) 5 11.25
Carga (P) 5 pisos (Ton) 25 56.25
alfa
Área (m2)
Área (cm2)
0.45 0.45
0.0265 0.0595
264.55 595.24
lado cuadrado (cm) 16.27 24.40
10
50
0.45
0.0529
529.10
23.00
6.25 9 20.25
31.25 45 101.25
0.45 0.45 0.35
0.0331 0.0476 0.1378
330.69 476.19 1377.55
18.18 21.82 37.12
22.5
112.5
0.35
0.1531
1530.61
39.12
11.25
56.25
0.45
0.0595
595.24
24.40
Con ello tenemos que el área mínima de columna es: A min = (39.12 cm)2 A min = 1530.37 cm2 Para hallar las dimensiones de las columnas tomamos en cuenta el criterio de la rigidez en el cual, la rigidez de la columna debe ser mayor a 1.2 la rigidez de la viga que sujeta. Citando al Dr. Genner Villarreal Castro:
LUEGO SE DEBE CUMPLIR:
> 1.2 12 12
=
> 1.2
> 1.2
6 6
= 189 843.75 cm4
Luego de probar varias combinaciones para la columna tenemos: Col Exterior = 30 x 55 cm
A = 1650 cm2 > 1530.37 cm2
Cuyo momento de Inercia es:
=
= 415937.5 cm4
Con esto se comprueba que Rigidez Col > 1.2 Rigidez viga
12
> 1.2
6
106979.81 > 85429.6875 > 1.2
Lc = 3.6 m Lv =4 m
Vista en planta de columnas y vigas
SOBRECARGAS CONSIDERADAS EN LA EDIFICACIÓN
CARGAS MUERTAS Aparte de las cargas por peso propio de la edificación también se consideran como cargas muertas las siguientes: Carga muerta del 1, 2, 3 y 4 piso Acabados: Tabiquería: Total:
100 kg/m2 150 kg/m2 250 kg/m2
Además, se considera una carga lineal de muros de fachada a lo largo del perímetro: Muros fachada: 400 kg/m
SOBRECARGAS CONSIDERADAS EN LA EDIFICACIÓN
CARGAS MUERTAS Aparte de las cargas por peso propio de la edificación también se consideran como cargas muertas las siguientes: Carga muerta del 1, 2, 3 y 4 piso Acabados: Tabiquería: Total:
100 kg/m2 150 kg/m2 250 kg/m2
Además, se considera una carga lineal de muros de fachada a lo largo del perímetro: Muros fachada: 400 kg/m
Carga muerta del 5 piso Acabado:
100 kg/m2
Además, se considera una carga lineal de parapeto a lo largo del perímetro: Parapeto: 250 kg/m
CARGAS VIVAS Carga viva del 1, 2, 3 y 4 piso S/C (Típico) Oficinas:
250 kg/m2
Carga viva del 5 piso S/C (Azotea):
100 kg/m2
Vista en 3D de sobrecargas CARGAS MUERTAS (SOBRE LOSA)
CARGAS VIVAS (SOBRE LOSA)
Sobrecarga muerta distribuida linealmente sobre los perímetros (muro y parapeto)
Sobrecarga muerta distribuida linealmente sobre los perímetros (muro y parapeto)
METRADO DE CARGAS PARA EL PESO DE CADA NIVEL
Para m1 Aligerado Acabado Tabiquería Muros Fachada columna Viga X Viga Y S/C (típico): Oficinas
= 300 kg/m2 *19 m*14 m = = 100 kg/m2 *19*14 = = 150 kg/m2 *19*14 = = 400 kg/m *2*(19+14) = = 20*3.3*2400*(0.30*0.55) = = 5*14*2400*(0.45*0.25) = = 4*19*2400*(0.45*0.25) = = 0.25*250 kg/m2 *19*14 = Total
79800 26600 39900 26400 26136 18900 20520 16625 254881
Kg 79.80 Kg 26.60 Kg 39.90 Kg 26.40 Kg 26.14 Kg 18.90 Kg 20.52 Kg 16.63 Kg 254.88
Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton
Aligerado = 300 kg/m2 *19*14 = Acabado = 100 kg/m2 *19*14 = Tabiquería = 150 kg/m2 *19*14 = Muros Fachada = 400 kg/m *2*(19+14) = columna = 20*3*2400 kg/m3 *(0.30*0.55) = Viga X = 5*14*2400 kg/m3 *(0.45*0.25) = Viga Y = 4*19*2400 kg/m3 *(0.45*0.25) = S/C (típico): Oficinas = 0.25*250 kg/m2 *19*14 = Total
79800 26600 39900 26400 23760 18900 20520 16625 252505
Kg 79.80 Kg 26.60 Kg 39.90 Kg 26.40 Kg 23.76 Kg 18.90 Kg 20.52 Kg 16.63 Kg 252.51
Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton
Para m2, m3 y m4
Para m5 Aligerado Acabado Parapeto columna Viga X Viga Y S/C (Azotea)
= 300 kg/m2 *19*14 = = 100 kg/m2 *19*14 = = 250 kg/m *2*(19+14) = = 20*1.5*2400 kg/m3 *(0.30*0.55) = = 5*14*2400 kg/m3 *(0.45*0.25) = = 4*19*2400 kg/m3 *(0.45*0.25) = = 0.25*100 kg/m2 *19*14 = Total
79800 26600 16500 11880 18900 20520 6650 180850
Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg
79.80 26.60 16.50 11.88 18.90 20.52 6.65 180.85
Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton Ton
PROCEDIMIENTO PARA EL CALCULO DE LA CORTANTE BASAL
ZONIFICACION ZONA 4 3 2 1
Z 0.45 0.35 0.25 0.1
Zona 4 Z = 0.45
CONDICIONES GEOTECNICAS Zona / Suelo
S0
S1
S2
S3
Z4
0.80
1.00
1.05
1.10
Z3
0.80
1.00
1.15
1.20
Z2
0.80
1.00
1.20
1.40
Z1
0.80
1.00
1.60
2.00
Suelo S2 S = 1.05 TP = 0.6 TL = 2
S0
S1
S2
S3
TP (s)
0.30
0.40
0.60
1.00
TL(s)
3.00
2.50
2.00
1.60
CATEGORIA DE LA EDIFICACION CATEGORIA A Esencial B Importante C Común D Temporal
U 1.5 1.3 1.0 *
Categoría C U = 1.00
IRREGULARIDADES IRREGULARIDAD ESTRUCTURAL EN ALTURA
I a
Irregularidad de Rigidez - Piso Blando - Piso Débil
0.75
Irregularidad Extrema de Rigidez - Extrema de Resistencia
0.50
Irregularidad de Masa o Peso Irregularidad Geométrica Vertical Discontinuidad en los Sistemas Resistentes
0.90 0.90 0.80
Discontinudidad extrema en Sistemas Resistentes
0.60
IRREGULARIDAD ESTRUCTURAL EN PLANTA
I a =
1
I p =
1
I P
Irregularidad Torsional Irregularidad Torsional Extrema Esquinas Entrantes Discontinuidad del Diafragma
0.75 0.60 0.90 0.85
Sistemas no Paralelos
0.90
SISTEMA ESTRUCTURAL SISTEMA ESTRUCTURAL
R
Acero Pórticos Especiales Resistentes a Momentos (SMF) Pórticos Intermedios Resistentes a Momentos (IMF) Pórticos Ordinarios Resistentes a Momentos (OMF)
8 7 6
Pórticos Especiales Concéntricamente Arriostrados (SCBF)
8
Pórticos Ordinarios Concéntricamente Arriostrados (OCBF)
6
Pórticos Excéntricamente Arriostrados (EBF) Concreto Armado Pórticos Dual De muros estructurales Muros de ductilidad limitada Albañilería Armada o Confinada Madera (por esfuerzos admisibles)
8
x
Sistema
x y
Pórticos Rx =
y
8 7 6 4 3 7
8
(incluye irregularidad si existiese)
Sistema De muros estructurales Ry =
(incluye irregularidad si existiese)
6
FUERZA CORTANTE EN LA BASE
hn =
15.60
CTx =
35
Tx =
0.45
Cx =
2.5
Vxe =
176.19
metros s tonf
Nivel
hei (m)
Pi (tonf)
hi (m)
Pi * hi
αi
5 4 3 2 1
3.00 3.00 3.00 3.00 3.60
180.85 252.51 252.51 252.51 254.88 1193.25
15.60 12.60 9.60 6.60 3.60
2821.26 3181.56 2424.05 1666.53 917.57 11010.98
0.256223 0.288945 0.220148 0.151352 0.083332
CTy =
60
Ty =
0.26
Cy =
2.5
Vye =
234.92
s tonf
Fxi (tonf) Fyi (tonf) Vxi (tonf) Vyi (tonf) 45.14 50.91 38.79 26.67 14.68
60.19 67.88 51.72 35.56 19.58
45.14 96.05 134.84 161.51 176.19
60.19 128.07 179.79 215.34 234.92
CALCULO DE LOS DEZPLAZAMIENTOS LATERALES ANTES DE COLOCAR MUROS DE CORTE
Material Predominante
(Δi / hei)xlim
=
Δi / hei
Concreto Armado Acero Albañilería Madera
0.007 0.010 0.005 0.010
Edificios de concreto armado con muros de ductilidad limitada
0.005
0.007
(Δi / hei)ylim =
0.007
Nivel
Mod. X
Coef.
Desp.
Δi
hei
Δi / hei
Estado
5
0.048400
6
0.2904
0.00240
3.00
0.00080
cumple
4
0.048000
6
0.288
0.01620
3.00
0.00540
cumple
3
0.045300
6
0.2718
0.07920
3.00
0.02640
no cumple
2 1
0.032100 0.016500
6 6
0.1926 0.099
0.09360 0.09900
3.00 3.60
0.03120 0.02750
no cumple no cumple Dimensiones en metros
Nivel
Mod. Y
Coef.
5
0.1391
4.5
4
0.1311
3 2 1
0.1142 0.0848 0.0432
Desp.
hei
Δi / hei
Estado
0.62595 0.03600
3.00
0.01200
no cumple
4.5
0.58995 0.07605
3.00
0.02535
no cumple
4.5 4.5 4.5
0.5139 0.3816 0.1944
3.00 3.00 3.60
0.04410 0.06240 0.05400
no cumple no cumple no cumple
Δi
0.13230 0.18720 0.19440
Dimensiones en metros
VISTA EN ELEVACION DE ESTRUCTURA ANTES DE COLOCAR MUROS DE CORTE
DESPLAZAMIENTO EN EJE X
DESPLAZAMIENTO EN EJE Y
CALCULO DE LOS DEZPLAZAMIENTOS LATERALES DESPUES DE COLOCAR MUROS DE CORTE
Material Predominante
(Δi / hei)xlim
= Nivel
Mod. X
Δi / hei
Concreto Armado Acero Albañilería Madera
0.007 0.010 0.005 0.010
Edificios de concreto armado con muros de ductilidad limitada
0.005
0.007
0.007
Coef.
(Δi / hei)ylim =
Desp.
Δi
hei
Δi / hei
Estado
CALCULO DE LOS DEZPLAZAMIENTOS LATERALES DESPUES DE COLOCAR MUROS DE CORTE
Material Predominante
(Δi / hei)xlim
=
Δi / hei
Concreto Armado Acero Albañilería Madera
0.007 0.010 0.005 0.010
Edificios de concreto armado con muros de ductilidad limitada
0.005
0.007
0.007
Nivel
Mod. X
Coef.
5
0.009300
6
4
0.007600
3 2 1
(Δi / hei)ylim =
Desp.
hei
Δi / hei
Estado
0.0558 0.01020
3.00
0.00340
cumple
6
0.0456 0.01080
3.00
0.00360
cumple
0.005800
6
0.0348 0.01440
3.00
0.00480
cumple
0.003400 0.001300
6 6
0.0204 0.01260 0.0078 0.00780
3.00 3.60
0.00420 0.00217
cumple cumple
Δi
Dimensiones en metros
Nivel
Mod. Y
Coef.
5
0.0188
4.5
4
0.015
3 2 1
0.011 0.0068 0.0028
Desp.
hei
Δi / hei
Estado
0.0846 0.01710
3.00
0.00570
cumple
4.5
0.0675 0.01800
3.00
0.00600
cumple
4.5 4.5 4.5
0.0495 0.01890 0.0306 0.01800 0.0126 0.01260
3.00 3.00 3.60
0.00630 0.00600 0.00350
cumple cumple cumple
Δi
Dimensiones en metros
VISTA EN ELEVACION DE ESTRUCTURA DESPUES DE COLOCAR MUROS DE CORTE
DESPLAZAMIENTO EN EJE X
DESPLAZAMIENTO EN EJE Y
CONCLUSIONES Y COMENTARIOS
1. Una configuración ideal de una edificación, es decir, el direccionamiento que le daremos a las columnas y los elementos estructurales está basado en los momentos generados en la estructura en general, siendo mayores en el sentido de menor luz, por ello que lo ideal sería que el lado mayor de la columna este direccionado hacia la menor luz para contrarrestar estos momentos mayores. 2. Observamos que a medida que disminuye el R, relacionado al sistema constructivo, las cortantes generadas en dicho eje aumentan debido a que esas fuerzas cortantes serán absorbidas en mayor medida en el sentido en el que el R sea menor. Como en el caso de pórticos en el eje X con un R de 8 y muros estructurales en el eje Y con un R de 6, los esfuerzos de corte serán mayores en el eje Y debido a
CONCLUSIONES Y COMENTARIOS
1. Una configuración ideal de una edificación, es decir, el direccionamiento que le daremos a las columnas y los elementos estructurales está basado en los momentos generados en la estructura en general, siendo mayores en el sentido de menor luz, por ello que lo ideal sería que el lado mayor de la columna este direccionado hacia la menor luz para contrarrestar estos momentos mayores. 2. Observamos que a medida que disminuye el R, relacionado al sistema constructivo, las cortantes generadas en dicho eje aumentan debido a que esas fuerzas cortantes serán absorbidas en mayor medida en el sentido en el que el R sea menor. Como en el caso de pórticos en el eje X con un R de 8 y muros estructurales en el eje Y con un R de 6, los esfuerzos de corte serán mayores en el eje Y debido a que serán absorbidos en mayor medida por los muros estructurales de concreto armado. 3. Al finalizar el análisis estático de la estructura y habiendo obtenido mayores deformaciones que las permisibles, será necesario implementar muros de corte o placas en la dirección donde existen mayores cortantes por sismo. También se da el caso que se necesiten los muros de corte en ambas direcciones debido a que las cortantes por sismo generan deformaciones muy altas en ambos sentidos.
