ANÁLISIS Y DISEÑO SÍSMICO DE UN EDIFICIO EN ALBAÑILERÍA CONFINADA CON ETABS.pdf

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MANUAL PRÁCTICO ANÁLISIS Y DISEÑO “ANÁLISIS

SÍSMICO DE UN EDIFICIO EN

ALBAÑILERÍA CONFINADA CON ETABS ET ABS ”

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Ing. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE [email protected] CIP. 165680

30 de Abril del 2019 Lima – Perú

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ÍNDICE CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1

OBJETIVO

01

1.2

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

01

1.3

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

02

1.4

RESUMEN DE DIMENSIONES DIMENSIO NES

02

1.5

CARGAS UNITARIAS

03

1.6

REGLAMENTOS Y NORMAS

03

CAPÍTULO II ESTRUCTURACIÓN 2.1

ESTRUCTURA CON DIAFRAGMA RÍGIDO

04

2.2

CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO

04

2.3

OTRAS CONFIGURACIONES CONFIGURACIO NES

04

2.4

MUROS PORTANTES PORTANTE S

04

2.5

ARRIOSTRES

04

CAPÍTULO III REQUISITOS ESTRUCTURALES MÍNIMOS 3.1

REQUISITOS GENERALES

05

3.1.1 MURO PORTANTE

05

3.1.2 ESTRUCTURACIÓN ESTRUCTURACI ÓN EN PLANTA

06

3.2

07

ALBAÑILERÍA ALBAÑILERÍ A CONFINADA

CAPÍTULO IV ANÁLISIS ESTRUCTURAL ANTE CARGAS VERTICALES 4.1

MODELAMIENTO MODELAMIENT O EN ETABS

05















CAPÍTULO V ANÁLISIS ESTRUCTURAL ANTE CARGAS SÍSMICAS 5.1

INTRODUCCIÓN INTRODUCCI ÓN

28

5.2

ANÁLISIS SÍSMICO EN LA DIRECCIÓN X

29

5.3

ANÁLISIS SÍSMICO EN LA DIRECCIÓN Y

41

CAPÍTULO VI DISEÑO SÍSMICO DE MUROS 6.1

FUERZAS INTERNAS

42

6.2

RESISTENCIA AL CORTE Y VERIFICACIÓN DEL AGRIETAMIENTO

47

6.3

DISEÑO DE LOS MUROS AGRIETADOS AGRIETADO S POR CORTE

52

6.3.1 SECUENCIA DEL DISEÑO DE COLUMNAS DE CONFINAMIENTO CONFINAMIE NTO

52

6.3.2 SECUENCIA DEL DISEÑO DE VIGAS SOLERAS

52

6.4

56

REFUERZO HORIZONTAL EN MUROS

CAPÍTULO VII CONCLUSIONES Y BIBLIOGRAFÍA 7.1

CONCLUSIONES CONCLUSIONE S

58

7.2

BIBLIOGRAFÍA

58















ANÁLISIS Y DISEÑO SÍSMICO DE UN EDIFICIO EN ALBAÑILERÍA CONFINADA

CAPÍTULO I GENERALIDADES 1.1

OBJETIVO El objetivo principal del presente manual es realizar un adecuado análisis y diseño sísmico de edificaciones en albañilería confinada de acuerdo a la Norma E.070, ya que es el sistema que más se emplea en la construcción de viviendas y edificios multifamiliares de hasta 5 pisos en nuestro país debido a que tienen ambientes con dimensiones pequeñas pequeñas que varían entre 3,00 m a 4,50 m; entonces resulta conveniente que los elementos verticales que sirven para delimitar espacios también tengan funciones estructurales; además tienen un buen aislamiento térmico y acústico.

1.2

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO El edificio en estudio está destinado a departamentos con acceso a sus niveles superiores a través de una escalera interior. Los niveles tienen una planta típica con una altura de entrepiso de 2.52 m y una distribución conformada por una sala, comedor, cocina, 2 dormitorios y 1 baño en cada departamento abarcando abarcando un área total de 136.51 m2 por piso. La azotea no será utilizable y no tendrá tanque de agua, ya que se proyecta un sistema hidroneumático. hidroneumático. 0.15

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7

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6

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5

N.P.T. + 2.52

4 3

2.45

2 1

2.45
















1.3

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Albañilería -

Resistencia a la compresión (f’ m)

:

65 Kg/cm2

-

Resistencia al corte puro (v’ m)

:

8.1 Kg/cm2

-

Módulo de elasticidad (E m=500 f’m)

:

32500 Kg/cm2

-

Módulo de corte (Gm=Em/2(µm+1))

:

13000 Kg/cm2

-

Módulo de poisson (µ m)

:

0.25

:

175 Kg/cm2

Concreto -

Resistencia a la compresión (f’ c)

-

Módulo de elasticidad (E c=15000

-

Módulo de corte (Gc=Ec/2(µc+1))

-

Módulo de poisson (µ m)

√ f’f’c

) :

200000 Kg/cm2

:

86957 Kg/cm2

:

0.15

:

4200 Kg/cm2

Acero -

1.4

Esfuerzo de fluencia (f y)

RESUMEN DE DIMENSIONES -

Losas Macizas: espesor de 0.12m

-

Vigas Soleras: VS-1 (0.13mX0.12m)

-

Vigas Dinteles: VD-1 (0.13mX0.30m) (0.13mX0.30m)

-

Columnetas: CA-1 (0.13mX0.13m) (0.13mX0.13m)

-

Muros: espesor de 0.13m

-

Placas: espesor de 0.13m

-

Escalera: espesor de garganta de 0.12m, paso de 0.25m y contrapaso contrapas o de 0.1575m
















1.5

CARGAS UNITARIAS UNITARI AS Pesos Volumétricos -

Peso volumétrico del concreto armado :

2400 Kg/m 3

-

Peso volumétrico de la albañilería

:

1800 Kg/m 3

-

Peso volumétrico del tarrajeo

:

2000 Kg/m 3

Techos -

Sobrecarga Sobrecarga en piso típico

:

200 Kg/m2

-

Sobrecarga en azotea

:

100 Kg/m2

-

Sobrecarga en escalera

:

200 Kg/m2

-

Acabados

:

100 Kg/m2

Muros -

Peso volumétrico de muros de soga de albañilería con 1 cm de tarrajeo: (1800 x 0.13 + 2000 x 0.02)/0.13 = 2108 Kg/m 2

-

Peso volumétrico de muros de concreto armado con 1 cm de tarrajeo: (2400 x 0.13 + 2000 x 0.02)/0.13 0.02)/0.1 3 = 2708 Kg/m2

1.6

REGLAMENTOS Y NORMAS -

Norma E.020 “Cargas”

-

Norma E.030 “Diseño Sismorresistente” Sismorresistente”

-

Norma E.050 “Suelos y Cimentaciones” Cimentaciones”

-

Norma E.060 “Concreto Armado”

-

Norma E.070 “Albañilería” “Albañilería”


















CAPÍTULO II ESTRUCTURACIÓN 2.1

ESTRUCTURA CON DIAFRAGMA RÍGIDO -

Se considera una losa maciza de 12 cm de espesor como diafragma rígido y continuo con pocas aberturas la cual integra a los muros portantes y compatibiliza sus desplazamientos desplazamientos laterales.

2.2

CONFIGURACIÓN DEL EDIFICIO -

Las plantas en los distintos niveles son simples y regulares regulares con simetría en planta y elevación tanto en masas como en rigidez con relación largo - ancho menor a 4 y relación alto - ancho menor a 4.

2.3

-

La densidad de muros es similar en las dos direcciones principales del edificio.

-

La estructura presenta vigas dinteles de 0.30m de peralte en puertas y ventanas.

-

Los alféizares de ventanas serán aislados de la estructura estructur a principal.

OTRAS CONFIGURACIONES -

El edificio no tiene diafragmas flexibles en ningún nivel.

-

El edificio no tiene reducciones reducciones importantes en planta u otras irregularidades, irregularidades, por lo que es suficiente hacer un análisis sísmico estático lineal.

-

Los alfeizares del edificio están aislados de la estructura principal por lo que no se contemplarán sus efectos en el análisis y en el diseño estructural. Solo se considerará su peso propio por metro lineal.


















CAPÍTULO III REQUISITOS ESTRUCTURALES MÍNIMOS 3.1

REQUISITOS GENERALES

3.1.1 MURO PORTANTE a) Espesor Efectivo “t” Para las zonas sísmicas 3 y 4, el espesor efectivo mínimo, descontando tarrajeos es t = h/20 = 2.40/20 = 0.12 m, donde “h” es la altura libre de la albañilerí a. Con lo cual, se utilizará muros en aparejo de soga con espesor efectivo igual a 13 cm (15 cm tarrajeados).

b) Esfuerzo Axial Máximo

σmáx = 0.20

' f m

[ ( ) ] [ ( )] 1-

h

35t

2

'

≤ 0.15f m

2.40 σmáx = 0.20 x 65 1 35 x 0.13

2

= 9.38 Kg/cm2 ≤ 0.15 x 65 = 9.75 Kg/cm2

Revisando la zona del muro más esforzado (Y3) y contemplando al 100% de sobrecarga, se tiene sobre una longitud unitaria de muro: Ancho tributario de losa = 3.50 m Carga de la losa de azotea = (288 + 100 + 100) x 3.50 = 1708 Kg/m


















3.1.2 ESTRUCTURACIÓN EN PLANTA a) Muros a Reforzar Se reforzarán todos los muros del edificio.

b) Densidad Mínima de Muros Reforzados

Z: Factor de zona U: Factor de uso o importancia S: Factor de amplificación del suelo N: Número de pisos del edificio Dmín: Densidad mínima de muros

0,45 1,00 1,00 4,00 0,0321

Tabla 3.1.Densidad de muros reforzados MURO X1 X2 (*) X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X 10 X 11

DIRECCIÓN X - X Nm L (m) t (m) 1 3,13 0,13 1 1,50 0,79 1 3,13 0,13 1 3,10 0,13 1 3,13 0,13 1 2,60 0,13 1 2,73 0,13 1 2,60 0,13 1 3,13 0,13 1 3,10 0,13 1 3 13 0 13

L.t 0,407 1,191 0,407 0,403 0,407 0,338 0,355 0,338 0,407 0,403 0 4 07

MURO Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11

DIRECCIÓN Y - Y Nm L (m) t (m) 1 2,60 0,13 1 2,60 0,13 1 3,10 0,13 1 3,10 0,13 1 3,10 0,13 1 3,10 0,13 1 4,13 0,13 1 3,10 0,13 1 3,10 0,13 1 3,10 0,13 1 3 10 0 13

L.t 0,338 0,338 0,403 0,403 0,403 0,403 0,537 0,403 0,403 0,403 0 4 03


















3.2

ALBAÑILERÍA ALBAÑILERÍ A CONFINADA -

Todos los los muros muros portantes portantes del del edificio edificio están confinados confinados por columnas columnas de confinamiento y vigas soleras de concreto armado en sus cuatro lados con una longitud menor a 2h o 5 m, por lo que no se necesitan ser diseñados ante fuerzas perpendiculares a su plano.

-

El espesor de las columnas de confinamiento confinam iento y vigas soleras es es igual al espesor del muro.

-

El peralte de las vigas soleras es igual al espesor de la losa de techo.

-

El peralte de las columnas de confinamiento confinamient o permite el anclaje del refuerzo longitudinal de las vigas soleras. -

Se usará refuerzo horizontal en los muros confinados confinados del primer primer piso, por lo que las las varillas de refuerzo penetrarán en las columnas de confinamiento 12,50 cm y terminarán en gancho a 90°, vertical de 10 cm de longitud.


















CAPÍTULO IV ANÁLISIS ESTRUCTURAL ANTE CARGAS VERTICALES 4.1

MODELAMIENTO EN ETABS

1)

Abrir el programa ETABS

2)

Ir a File/ New Model/ Use Built-in Settings With/ Seleccionar Seleccionar unidades y códigos/ OK




















3)

Completar la información informació n de los ejes y número de pisos

4)

Ir a Custom Grid Spacing/ Edit Grid Data/ Display Display Grid Data Data as as Spacing/ Spacing/ Completar la información de los espacios espacios de los ejes/ OK/ OK.




















5)

Ir a Units/ Consistent Units/ Elegir el sistema de unidades unidades a trabajar/ OK.

6)

Ir a Define/ Material Properties/ Add New New Material/ Elegir el tipo de material/ OK/ Completar las propiedades del material.


























































7)

Ir a Define/ Section Properties/ Frame Sections/ Add New Property/ Seleccionar el tipo de sección/ Completar las propiedades de la sección.






















8)

Ir a Define/ Section Properties/ Wall Sections/ Sections/ Add Add New New Property/ Completar las propiedades de la sección.






















9)

Ir a Define/ Section Properties/ Slab Sections/ Add New Property/ Completar las propiedades de la sección.
































































10) Ir a la parte inferior inferior derecha y elegir Similar Stories/ Stories/ Ir a Draw Walls (Plan) y dibujar dibujar los muros del edificio.
























12)

Ir a Draw Rectangular Floor y dibujar las losas del edificio.
























14) Ir a la Base/ Draw/ Draw/ Draw Reference Reference Points/ Points/ Dibujar Dibujar los puntos necesarios necesarios para para dibujar dibujar la escalera.
























16)

Mostrar en ventana izquierda la Base y en la ventana derecha Reference Plane 1/ Ir a Draw Floor y dibujar el tramo inclinado de la escalera iniciando en la ventana izquierda, pasando por la ventana derecha y terminando en la ventana izquierda. Dibujar los descansos intermedios en la ventana derecha.
























18) Ir a Select/ Select/ Select/ Properties/ Properties/ Slab Slab Sections/ Sections/ Seleccionar Seleccionar Descanso Descanso y Tramo Inclinado/ Select.
























21) Ir a Define/ Load Patterns/ Definir los siguientes siguientes patrones de carga. carga.


















































































































































































































































































































































































































































































































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