DISEÑO SISMO RESISTENTE

Universidad Andina “Néstor Cáceres Velásquez”

Curso: DISEÑO SISMO REISTENTE DE EDIFICACIONES

Presentado por: - Be Bena nave vent nte e Za Zapa pana na Eu Euge geni nio o Ef Efra rain in Juliac Jul iaca a –p –peru eru 2014


1-1-2014

Contenido ............................................................................................................................. ......................................................................... ....... 2 INTRODUCCIÓN ........................................................... ................................................................................................................................ .............................................................. 2 ARQUITECTURA ..................................................................

CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO............................................................. 3 ESTRUCTURA ESTRUCTURACIÓN CIÓN Y PREDIMENSI PREDIMENSIONAM ONAMIENTO IENTO............................................................ ................................................................... ....... 4 ................................................................................................ ............................. 4 PARA CARGAS DE GRAVEDAD ...................................................................

CALCULO DEL ESPECTRO SISIMICO ................................................................ ........................................................................................................ ........................................ 5 CREACI ÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLI SI S EN EL .................................... 7 ETABS .................................................................. .................................................................................................................................... .................................................................................... .................. 7 Inicio del Programa: Programa: ............................................................. ........................................................................................................................... .............................................................. 7 DEFINICION DE MATERIAL A USAR ............................................................ .................................................................................................. ...................................... 10 DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES ................................................................ ....................................................................................................... ....................................... 13 DIBUJO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN EL MODELO ...................................................... 16 DEFINIR LOS CASOS DE CARGA ESTATICOS .......................................................... ..................................................................................... ........................... 24 DEFINIR LAS FUNCIONES DEL ESPECTRO DE RESPUESTA ........................................................... ................................................................ ..... 25 DEFINIR CASOS DE ESPECTRO DE RESPUESTA ................................................................ ................................................................................. ................. 26 DEFINIR LA MASA DE PARA EL ANALISIS DE CARGA .................................................................. ....................................................................... ..... 27 ASIGNACIÓN DE CARGAS ................................................................ ................................................................................................................. ................................................. 27 ASIGANACION DE RESTRICCIONES ............................................................ .................................................................................................. ...................................... 28 .................................................................................................. ...................................... 29 ASIGNACION DE BRAZOS RIGIDOS ............................................................

ASIGNACION DE DIAFRAGMAS RIGIDOS .............................................................. ......................................................................................... ........................... 30 COLOCACION DE MALLA DE ELEMENTOS FINITOS .......................................................... .......................................................................... ................ 31 DEFINIR LOS PARAMETROS DE ANALISIS ............................................................. ........................................................................................ ........................... 31 REALIZAR EL CHEQUEO ESTRUCTURAL ................................................................ ............................................................................................ ............................ 32 ANÁLISIS FINAL .......................................................... ............................................................................................................................ ....................................................................... ..... 32 RESULTADOS.............................................................. ................................................................................................................................ ....................................................................... ..... 33

Página 1


1-1-2014

Contenido ............................................................................................................................. ......................................................................... ....... 2 INTRODUCCIÓN ........................................................... ................................................................................................................................ .............................................................. 2 ARQUITECTURA ..................................................................

CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO............................................................. 3 ESTRUCTURA ESTRUCTURACIÓN CIÓN Y PREDIMENSI PREDIMENSIONAM ONAMIENTO IENTO............................................................ ................................................................... ....... 4 ................................................................................................ ............................. 4 PARA CARGAS DE GRAVEDAD ...................................................................

CALCULO DEL ESPECTRO SISIMICO ................................................................ ........................................................................................................ ........................................ 5 CREACI ÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLI SI S EN EL .................................... 7 ETABS .................................................................. .................................................................................................................................... .................................................................................... .................. 7 Inicio del Programa: Programa: ............................................................. ........................................................................................................................... .............................................................. 7 DEFINICION DE MATERIAL A USAR ............................................................ .................................................................................................. ...................................... 10 DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES ................................................................ ....................................................................................................... ....................................... 13 DIBUJO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN EL MODELO ...................................................... 16 DEFINIR LOS CASOS DE CARGA ESTATICOS .......................................................... ..................................................................................... ........................... 24 DEFINIR LAS FUNCIONES DEL ESPECTRO DE RESPUESTA ........................................................... ................................................................ ..... 25 DEFINIR CASOS DE ESPECTRO DE RESPUESTA ................................................................ ................................................................................. ................. 26 DEFINIR LA MASA DE PARA EL ANALISIS DE CARGA .................................................................. ....................................................................... ..... 27 ASIGNACIÓN DE CARGAS ................................................................ ................................................................................................................. ................................................. 27 ASIGANACION DE RESTRICCIONES ............................................................ .................................................................................................. ...................................... 28 .................................................................................................. ...................................... 29 ASIGNACION DE BRAZOS RIGIDOS ............................................................

ASIGNACION DE DIAFRAGMAS RIGIDOS .............................................................. ......................................................................................... ........................... 30 COLOCACION DE MALLA DE ELEMENTOS FINITOS .......................................................... .......................................................................... ................ 31 DEFINIR LOS PARAMETROS DE ANALISIS ............................................................. ........................................................................................ ........................... 31 REALIZAR EL CHEQUEO ESTRUCTURAL ................................................................ ............................................................................................ ............................ 32 ANÁLISIS FINAL .......................................................... ............................................................................................................................ ....................................................................... ..... 32 RESULTADOS.............................................................. ................................................................................................................................ ....................................................................... ..... 33

Página 1


INTRODUCCIÓN

ARQUITECTURA

El edificio destinado para viviendas tiene 5 pisos con un departamento por nivel Cada departamento cuenta con tres dormitorios, dos baños, cocina, además de una sala comedor. Sólo en el primer consta de tiendas y un garaje. En la azotea una amplia área común. En la figura f igura se puede apreciar la elevación del edificio.

Elev Elevac ación iónes es del del edif edific icio io

Distribución en planta del primer nivel y de los niveles típicos de departamento departamento

Página 2


CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO

Características y propiedades de los materiales:

Concreto: - Resistencia nominal a compresión = f´c = 210 kg/cm2 - Módulo de elasticidad = 15100* √f’c - Módulo de Poisson = 0.15 = Acero de Refuerzo: - Corrugado, grado 60, esfuerzo de fluencia ( fy )= 4200 kg/cm2 = 4.2 ton/cm2 - Módulo de elasticidad = Es = 2´000,000 kg/cm2 - Deformación al inicio de la fluencia =0.0021 Sobrecargas de diseño -viviendas = 200 kg/m2 -corredores y escaleras = 200 kg/m2

Normatividad:

En todo el proceso de análisis y diseño se utilizarán las normas comprendidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.):

- Metrado de cargas

Norma E.020

- Diseño sismorresistente

Norma E.030

- Concreto Armado

Norma E.060

- Suelos y cimentaciones

Norma E.050

Página 3


ESTRUCTURACIÓN Y PREDIMENSIONAMIENTO

El proceso de estructuración consiste en definir la ubicación y características de los diferentes elementos estructurales (losas, vigas, muros, columnas), de tal forma que se logre dotar a la estructura de buena rigidez, además resulte fácil y confiable reproducir el comportamiento real de la estructura. Mediante el pre dimensionamiento se brindará las dimensiones mínimas a las secciones de los elementos estructurales para que tengan una buena respuesta ante solicitaciones por carga de gravedad y de sismo. PARA CARGAS DE GRAVEDAD Pre dimensionamiento

◙ Losas: Para pre dimensionar el espesor (h) de las losas aligeradas armadas en un sentido se siguió la Norma E.060 de Concreto Armado, donde se menciona que para prescindir de la verificación de deflexiones, cuando actúan sobrecargas menores a 300kg/m2, se puede utilizar la relación: h = L/25 h = 4.25 / 25 = 0.17 m. Para este caso utilizaremos una losa de 0.20 m para losas aligeradas y macizas.

◙ Vigas: El peralte (h) y ancho (b) mínimo de la viga se obtendrá de las siguientes relaciones: h=L/11 4.88/11=0.44 asumiremos h=0.50 m. Además la base debe ser mayor o igual a 0.25 m para vigas sismo resistentes.

Para uniformizar el diseño se opta por utilizar un peralte h = 0.50 m y un ancho b=0.25 m en todas las vigas

◙ Columnas: Se pre dimensiona de tal forma que el esfuerzo axial máximo en la sección de la columna bajo solicitaciones de servicio sea igual o menor a 0.45 f´c, entonces:

P= # pisos x Área tributaria x carga unitaria

Página 4


Calculo de P N° de pisos = 5 Área Tributaria = 20.40 (columna mas critico) CARGA UNITARIA Carga muerta CM

PPLOSA TABIQUERIA ACABADOS Total CM Carag viva

CV

= = = =

300.00 100.00 100.00 500.00

kg/m2 kg/m2 kg/m2 kg/m2

=

200.00

kgf/m2

Cargar total unitaria x m2 =

CM(1.5)+CV(1.8)=1110.00 kgf/m2

En algunos casos se incrementa la sección de la columna con la finalidad de reducir la luz libre de vigas. La tabla muestra que el área requerida para la columna C1 fue de 1’110.00 cm2, pero se incrementó la sección transversal de la columna para reducir la luz libre de la viga Tabla Pre dimensionamiento de columna.

columna C1

P servicio 1110.00 kgf

Area requerida 1198.10 cm2

Área real 25x50=1250 cm2

CALCULO DEL ESPECTRO SISIMICO Se calculó de acuerdo a la norma técnica de edificaciones E -0.30 DISEÑO SISMO RESISTENTE, para el análisis dinámico y estático se tomaron los valores siguientes.

Página 5


Página 6


CREACI ÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLI SI S EN EL ETABS Inicio del Programa: -

Haga doble click en el icono de ETABS (

) en el escritorio o busque la carpeta

donde se instaló el programa y haga click en ETABS.exe. -

Al ingresar al programa observaremos la siguiente vista:

-

Hacemos click en la lista desplegable que se encuentra en la parte inferior derecha y elegimos las unidades Cuando queramos iniciar un archivo nuevo

-

hacemos click en el botón de acceso rápido (New Model...) aparecerá la ventana Building System and Story Data Definition como se muestra en la siguiente figura.

Página 7


-

Para configurara la destancia entre ejes hacemos clic en para que nos aparesca la siguiente ventana.

-

Página 8

Cambiamos el recuadro la opción del recuadro de coordenadas a espacios e ingresamos las distancias entre ejes según corresponda.

y luego en


-

Terminamos la operación haciendo clic en el botón Verificamos el número de niveles y sus respectivas alturas para el primer nivel H= 4.65 y para el resto de niveles h = 2.8 en este caso no tendremos que utilizar la opción que tenemos solo la diferencia de alturas en el primer nivel, procederemos a llenar el recuadro con los siguientes valores.

-

-

Seleccionamos haciendo clic en

-

Al hacer clic en ok el programa nos mostrara el siguiente vista de las grillas generadas.

Página 9

y luego teminamos esta etapa pulsando

ya


-

Procederemos a guardar el modelo para continuar con el desarrollo. Click el el icono , o por el me - file/sabe.

DEFINICION DE MATERIAL A USAR -

Se usara concreto armado como único material conformante de los elementos estructurales para este modelo tendrá una resistencia a la compresión f’c=210kg/cm2. Para definir este material se accede por el menú Define/Material Properties.

Página 10


-

En el cuadro define material podemos agregar un nuevo material haciendo clic en , el programa nos mostrara el siguiente cuadro.

-

En el cuadro de texto material name colocamos un nombre adecuado para el material, en este caso colocamos “CON210” y en Type Of Material ,arcamos como material isotripic.

-

En el recuadro Análisis Property Data modificaremos cada cuadro de texto que se necesite peso por unidad de volumen = 2400 kgf/m3 masa por unidad de volumen = 2400 kgf/m3 / 9.81m/seg2 (gravedad) modulo de elasticidad = 15100*√f’c

Módulo de Poisson = 0.15 = -

El resto de los datos los dejaremos como esta por defecto.

Para poder calcular el modulo de elasticidad etabs nos da una facilidad que es la calculadora y acceder a ella se presiona la combinación de teclas shift+intro y se nos presenta la calculadora en su forma básica

Página 11


-

Mediante el menú view/show all, tenemos la opción de tener acceso a la calculador complete.

-

En el cuadro de texto formula se realiza las operaciones y con el botón calcular se opera la fórmula para luego presionar ok e insertar la respuesta en el cuadro anterior.

-

Nota: las unidades se puede cambiar según conveniencia y al hacer clic en el botón ok se convertirá a la unidades que indica el recuadro inferior derecho.

Página 12


-

Al finalizar tendremos el cuadro llenado de la siguiente forma.

DEFINICIÓN DE LAS SECCIONES -

Definiremos 2 secciones de columnas para el inicio del modelamiento y 2 secciones de vigas las figura muestra el detalle de las secciones.

-

Accederemos a definir las secciones para nuestro modelo.

Página 13


-

Eliminaremos todos los perfiles y secciones que contiene por defecto el cuadro de define Frame Secction, seleccionando todas las secciones y presionando el botón Delete Property.

-

Desplegando el segundo menú del recuadro click to añadiremos una sección rectangular haciendo clic en la opción Add Rectangular

-

en el cuadro de texto en la parte superior se ingresa el nombre adecuado para la sección. En el recuadro material se cambiara a “CON210” que creamos con anterioridad, en la sección de dimensions se colocara las dimensiones de la sección a definirse depth = peralte y width = base

-

en el recuadro concrete se pulsara el botón reforcement para determinar si el elemento trabaja como viga (beam) o columna (colum). Tendrá que verificarse que la casilla este seleccionada, en caso de vigas esta opción esta deshabilitada.

Página 14


-

De igual manera se crearan las demás secciones. De manera simila a las secciones en columnas y vigas se definirá el tipo de losa aligerada a utilizarse para ello ingresamos al menú define/Wall/slab/deck sections

-

Llenando las solicitaciones que nos pide el cuadro según la geometría y material utilizado se definirá la losa el el nombre asignado se “LOSA20”

Página 15


-

Al desplegar en el recuadro click to y hacer clic en add new deck el programa nos mostrara la ventana deck section en la cual llenaremos lo datos como en la siguiente figura para una losa aligerada de 0.20 metros.

DIBUJO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN EL MODELO -

Observando la geometría de los volados y estas tiene tramos en curva utilizaremos como herramienta el programa AutoCAD. Definido ya todas las secciones procederemos al dibujo el las grillas tridimensionales que definimos anteriormente.

-

Lo primero a realizar es colocar el plano en planta del segundo nivel (planta típica en un sistema de coordenadas en la cual coincida con el sistema de coordenada del programa etasb.

Página 16


COORDENADA 0,0,0

-

Ya colocado el planos en planta en un sistema de coordenadas iguales a la del etabs procedemos a calcular los centros de los tramos en curva.

< = 9.56°

< = 11.97°

Página 17


-

-

En la imagen anterior tenemos las corrdenadas de los puntos centrales de tramos en curva y tambien sus respectivos angulos cabe destacar que el programa etabs posee herramientas para relizar este tipo de diseño. En esta etapa esta es la visualizacion del programaa la derecha tenemos la guilla en planta del quinto nivel y a la izquierda el modelo en 3 dimensiones. Para poder graficar los elemento perteneciente al volado en curva y demas usaremos puntos de referencia e iremos haciendo replicas de los puntos para hasi formar la figura deseada.

-

Antes de comenzar cambiaremos a all stories para dibujar el todos los niveles

-

Para dibujar un punto vamos al menú draw/ Draw Point Objects

-

al terminar de dibijar los puntos tiene que quedarnos como la siguiente figura.

Página 18


-

ahora replicaremos radialmente los puntos señalados con rojo. Utilizando las coordenadas de los centros calculado en AutoCAD anteriormente. Para tal efecto seleccionaremos el punto a replicar e ingresaremos al menú edit/replicate hacemos clic en la pestaña radial y activamos la pestaña specify en los recuadros colocamos la coordenada del centro en angulo colocamos 1° y en number 11 copias

Página 19


Página 20


-

insertaremos las columnas al modelo para eso haremos clic en el icono

o por el menú

Draw/Drawlines Objects/Créate Columns In Región Or Clicks(Plantn).

-

en Property seleccionaremos el tipo de columna a insertarse lo otro importante es Angulo para dirigir la rigidez de la columna hacia un eje determinado. Para insertar la columan hacemos clic en las intersecciones de los ejes según el plano de arquitectura.

-

de igual manera insertremos las vigas per ahora haciendo clic en la herramiento linea

-

Página 21


-

Ahora dibujaremos los elementos de los volados. Para este efecto seccionaremos el tipo de sección none (sin definir)

-

-

Colocaremos la losa aligerada, cabe descacar que el sentido de la losa tiene que estar perpendicular a las vigas principales.

-

Ahora nos situaremos en la planta base cilc en y seleccionare base y pulsaremos ok. y eliminaremos todo aquellos elementos que no correspondan al análisis. Antes de comenzar

Página 22


cambiar de all stories a one storie .. toraremos la ventana 3d con el icono seleccionaremos todo los elementos del primer nivel menos l as columnas. -

Página 23

y


DEFINIR LOS CASOS DE CARGA ESTATICOS

Modificamos modify lateral load según corresponda

Página 24


DEFINIR LAS FUNCIONES DEL ESPECTRO DE RESPUESTA -

para esto vamos al menú define/response spectrum functions. en la ventan hacemis clic

spectrum from file

-

colocamos un nombre, en este caso “E030” que correponde al noma de diseño sismo resitente.

Página 25


DEFINIR CASOS DE ESPECTRO DE RESPUESTA

Página 26


DEFINIR LA MASA DE PARA EL ANALISIS DE CARGA

ASIGNACIÓN DE CARGAS Seleccionamos las losas de todos los niveles excepto el último nivel y le asignamos una carga distribuida.

Página 27


ASIGANACION DE RESTRICCIONES

Página 28


ASIGNACION DE BRAZOS RIGIDOS

Página 29


ASIGNACION DE DIAFRAGMAS RIGIDOS

Página 30


COLOCACION DE MALLA DE ELEMENTOS FINITOS

DEFINIR LOS PARAMETROS DE ANALISIS

Página 31


REALIZAR EL CHEQUEO ESTRUCTURAL

ANÁLISIS FINAL -

se analiza la estructura haciendo clic en el icono

Página 32

DISEÑO SISMO RESISTENTE

Recommend Documents