UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
TRABAJO DOMICILIARIO N°2
Curso: Analisis Estructural Código: EC 211 H Docente: Dr. Ing. QUIROZ TORRES, Luis Gabriel Alumno LOPEZ PEREZ, Miguel
2017-1
20141119I
Introduccion En el presente informe se realizo el análisis sísmico estático de un edificio ubicado en la ciudad de Lima con la ayuda del programa SAP, el cual es una de los programas mas recurrentes para la elaboración del análisis de estructuras.
Presentación del edificio a tratar Se tiene una edificación de 7 pisos en base a columnas y vigas (sistema estructural aporticado) destinada para oficinas, proyectada en la ciudad de Lima como se muestra en la figura y con altura de entrepiso de 4,0 m en el primer nivel y en los pisos superiores de 3,50 m.
Vista en planta de la edificación
Información sobre la edificación
Resistencia a la compresión del concreto (f’c) = 2100T/ m2
Módulo
de elasticidad del concreto (Ec) = 2173706T/ m2
Coeficiente
de Poisson del concreto ( c) = 0,2
Vigas
transversales (eje horizontal del plano – eje – eje X) 40cm x 50cm
Vigas
longitudinales (eje vertical del plano – eje – eje Y) 50cm x 50cm
Columnas
de 55cm x 45 cm orientados con su lado mayor en el eje horizontal.
Considerar
el suelo muy rigido.
Cargas de Gravedad
Nivel 1 2 3 4 5 6 7
Cargas de Sismo
D (T/m) Eje A,D Eje B,C 1.55 3.50 1.55 3.50 1.55 3.50 1.55 3.50 1.55 3.50 1.55 3.50 1.05 2.10
L1, L2 (T/m) Eje A,D Eje B,C 1.10 2.20 1.10 2.20 1.10 2.20 1.10 2.20 1.10 2.20 1.10 2.20 0.40 0.80
Objetivos
Se procederá a dimensionar y efectuar la estructura mostrada en el programa SAP 2000, donde obtendremos los diagramas de momento flector, fuerza cortante, los desplazamientos laterales en la estructura y el control de distorsion. Con los diagramas obtenidos daremos conclusión y recomendaciones para la efectuación del análisis sísmico estatico.
Proceso de Modelamiento Selección de la estructura
Entramos a la interfaz del SAP 2000 y nos vamos a FILE, y escogemos la opción 3D Frames, que viene a ser pórticos en 3D.
Dimensionamiento del edificio Usamos la opción Edit Grid, en el cual dimensionaremos los tramos por medio de coordenadas
Una vez dentro del comando Edit Grid, elegimos la opción Spacing y empezamos a dimensionar las longitudes de los tramos, los cuales están especificados en el edificio.
Con ello obtenemos el modelamiento del edificio
Material En la pestaña Define ubicamos la opción Materials.
Elegimos cualquiera de las opciones en la lista ya existente y usamos la opción Modify.
En la siguiente ventana, modifcamos todos los valores según como esta especificado en el problema.
Assignamos el nombre a nuestro material
No consideramos el peso del propio material
Modulo de Elasticidad Coeficiente de Poison
F’c del concreto
Secciones de las Vigas y Columnas Nos ubicamos en Define - Section Properties – Frame Sections para elegir el material y la sección a utilizar.
Elegimos la opción Add New Property para agregar un nuevo material al listado ya existente.
De entre las opciónes elegimos concrete y sección rectangular.
Una vez definido el material y la sección, empezaremos con el dimensionamiento de las vigas y columnas. Los dimensiones de vigas y columnas a usar esta especificada en el problema.
Vi g a Long itudinal
Nombre de la viga
Dimensiones de la viga
Usamos el concreto que definimos
Definimos que el comportamiento sea de una viga
Vig a Transvers al
Columnas
Empezamos a Asignar las vigas y columnas a nuestra estructura, por lo que seleccionamos primero nuestras vigas longitudinales por cada piso.
Una vez hecho esto, nos vamos a la pestaña Assign – Frame – Frame Sections.
Elegimos la opción viga longitudinal.
Este procedimiento es idéntico para las vigas transversales.
Para las columnas el procedimiento es idéntico que al de vigas, solo que ahora usaremos el plano XZ o YZ para seleccionarlas.
Restricciones Una vez terminado las Asignaciones de columnas y vigas, vamos al nivel Z = 0 y seleccionamos todos los nodos para darles la configuración de empotrados, por lo que nos dirigiremos a la pestaña Assign.
Elegimos la opción de empotramiento tal y con ello nos proporcionara automáticamente las restricciones
Configuraremos uniones rigidas a las barras
Excentricidad Para la aplicación de las cargas de sismo se buscara el punto de aplicación el cual se medirá a partir de las excentricidades. Según la norma E030 la excentricidad se calcula como el 5% la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la dirección de análisis. ∈ = 0.05 × 12.45 = 0.6225 ∈ = 0.05 × 22.45 = 1.1275
Entonces el centro de gravedad para nuestro edificio será CGx = 0.6225 + 11 = 11.6225 CGy = 1.1275 + 6 = 7.1275
Se asocia el diafragma rígido a nivel de pisos, para lo cual realizamos los siguientes pasos:
Primero definimos contracciones de nudo, para lo cual vamos al comando Define
Usamos la opción Opción Diafragma y agregamos el nivel a cada piso
A cada nivel se le pone su respectivo piso
Posterior a esto seleccionamos los nudos de cada planta, incluido el centro de masa y los asignamos de acuerdo al diaf ragma de cada planta.
Cargas Ahora generaremos los estados de carga, la carga muerta, carga viva y las cargas de sismo, según como esta especificado en el problema. Usando el comando Define y Load Patterns
Empezaremos a asignar los estados de carga a los diversos elementos estructurales, y cada uno de acuerdo al piso correspondiente, las cargas de sismo se aplicaran considerando la excentricidad calculada.
Ahora pondremos las cargas de sismo
Combinaciones para las cargas Usar las diferentes combinaciones establecidas por norma Combo 1 :
1.4DL+1.7LL
Combo 2-5: direcciones)
1.25 (DL+LL) +/- EQ (EQ actua en las dos
Combo 5-9:
0.9 LL +/- EQ
Empezamos a agregar los distintos combos con sus respectivas combinaciones
Para el combo 1 como modo de ejemplo se usa la combinación La combinación 1.4 DL +1.7LL
En ultimo paso, para el analisis de la estructura se tendrá que tener que aplicar los combos
Diag ramas de Fuerza cortante
Diag ramas de Momento Flector
Desplazamientos laterales
CONCLUSIONES
Los tramos centrales son los que reciben los mayores momentos debido a que tienen mayor longitud, este resultado también es verificable usando el método de los coeficientes del ACI, el nos indica que los momentos en los tramos de columnas son WL^2/10 y en el tramo viga WL^2/14 o 16. El resultado en SAP nos indica que la estructura no colopsaria ante la interacciona con las cargas. Este modelado de momento flector y cortante nos podría proporcionar la cuantía de acero, en caso se quiera analizar como una estructura de concreto armado.
RECOMENDACIONES
Es necesario tener una guía de videos o libros tutoriales para el uso del programa, ya que siendo en ingles, ya se hace dificultoso de por si. Las combinaciones que se quieran usar, deberían ser los que esta en la norma E060, ya que esta norma es para la edificacion con acero. Estructuras de concreto armado. Seria mejor si podríamos comparar los resultados con un programa similar de análisis como lo es el ETABS
BIBLIOGRAFIA
https://www.youtube.com/watch?v=FxqGww0K1UU (análisis sísmico ) Tutorial sobre el uso de SAP 2000
