³Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo´
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PLAN DE TESIS
³ANÁLISIS DE LOSAS DE EDIFICACIONES HACIENDO USO DE ELEMENTOS FINITOS ASISTIDO POR COMPUTADORAS´
PRESENTADO POR: DE LA CRUZ ALANYA, Edwin CODIGO: 2005160097E
HUANCAYO ± PERÚ 2010
1
INDICE INDICE
Índice««««««««««« ice«««««««««««««««««««« «««««««««««««««« ««««««««««. «««.« « ág. .
itulo del proye proyecto cto««« ««««« «««« «««.. «..«« «««« «««« ««««« ««««« «««« «««« ««« « ág. ág. 3
.
lanteamie nto del proble problem ma««..«« a««..«««« ««««« ««««« «««« ««««« ««««« ««..« ..«« « ág. ág. 3 .
lanteamiento del prob problem lema«« a«««« «««« ««««« «««««« ««««« «««« ««««« «««.. .. ág. ág. 3
. Formulación del prob el problem lema«««««««« a««««««««««««««««« ««««««««««««. «««. ág. 3 3. Justificación««««««««««««..«««««««««««««...« Pág. 4 3. Técnico«««««««««««««««««««««««««««.. Pág. 4 3. Económico««««««««««««««««««««««««««. Pág. 4 3.3 Social««««««««««««««««««««««««««««. Pág. 4
4.
5.
bjetivos««««««««««««..«««««««««««««.......« Pág. 5
4.
bjetivos generales««««««««««««««««««««..««. Pág. 5
4.
bjetivos específicos«««««««««««««««««««««« Pág. 5
elimitación«««««««««««««««««..«««««««««.. Pág. 5
6. Marco teórico««««««««««««««..«««««««««««« Pág. 6 7. Formulación del Hipótesis«««««««««««.««««««««««..Pág. 9 7. Hipótesis general««««««««««««««««««««««...« Pág. 9 7. Hipótesis especifico««««««««««««««««««««««... Pág. 9 7.3 Variables««««««««««««««««««««««««««« Pág. 9 8. Ex plicación del método de trabajo«««««««..««««««««««.... Pág. 9 8. Método«««««««««««««««««««««««««««.. Pág. 9 8. Procedimiento«««««««««««««««««««««««««Pág. 9 9. Cronograma de activi dades«««««««««««««««««««...«.Pág. 10 10. Presupuesto«««««««««««««««««««««««««.««Pág. 10 11. Matriz de consistencia«««««««««««««««««««««««Pág. 11 12. Bibliografia básica«««««««««««««««««««««««...... Bibliografia básica«««««««««««««««««««««««......Pág. 12
2
1.
TIT L
DEL
ECT
³ANÁLISIS DE LOSAS DE EDIFICACIONES HACIENDO USO DE ELEMENTOS FINITOS ASISTIDO POR C AS´ R COMPUTADOR AS´
2. PL NTE
IENT
DEL PROBLE
2.1. Planteamiento del problema el problema Los programas os programas actuales permiten desarrollar la geometría del modelo mediante un con junto de objetos
como líneas o mallas de elementos finitos bi o tri
dimensionales a los cuales se les asigna sus propie sus propiedades mecá nicas ( módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, etc.), propiedades geométricas (sección tra nsversal, momentos de inercia, espesores, etc.), el material y las solicitaciones de carga (fuerzas, desplazamientos, cambios de temperatura, etc.
Al realizar un análisis computarizado mediante estos programas de la losa de una edificación comúnmente la realizamos dando la propiedad de membrana a aquella losa. Al darle esta propie esta propiedad nosotros no consideramos estructuralmente a la losa y por ende los resultados de las fuerzas inter nas que se producen no son ta n verosímiles, es decir losa tipo membra na solo transfiere directame nte las cargas a los elementos que soporta n la losa.
El análisis computarizado de una losa haciendo uso de elementos finitos nos provee os provee que en nuestro análisis estructural la losa participe, de esta manera nos provee os provee de resulta dos más confiables.
2.2. Formulación del problema el problema ¿Cuál es la incidencia del análisis de losas por elementos finitos con respecto al análisis de la losas como membra na, en la estructura de la edificación?
3
3.
JUSTIFICACIÓN
Esta investigación se justifica se justifica por por los los siguientes tres aspectos: 3.1. Técnico
Este trabajo de investigación se fundamenta en la pretensión de proporcionar al proyectista: informació n, ex plicaciones y asesoramie nto que ayuden a la correcta modelación de la edificación, aplicando el uso de elementos finitos en el análisis de la estructura.
Consi deramos clave el aporte de este estudio desde el campo de la ingeniería civil
(Estructuras), ya que hasta el presente se analiza a las losa de las edificaciones mediante los programas los programas tales como el ETABS, SAP 2000, etc, dándole la propie la propiedad de membrana rígida, mas no como elemento finito, el cual se aproxima más a la realidad.
3.2. Económico
La investigación no será muy costosa, ya que el área en estudio no es muy grande, y la disponibilidad de los materiales y equipos para el análisis computarizado de losa por elementos finitos se pue se puede proveer.
3.3. Social
En adelante los proyectistas, ya sean Arquitectos o Ingenieros tendrán en cuenta este análisis estructural de losas haciendo uso de elementos finitos, y por ende se tendrá construcciones más seguras para seguras para la població la población.
4
4.
OBJETIV ETIVOS
4.1. O bjetivo general: Realizar comparacio Realizar comparaciones entre el análisis estructural de la losa por losa por eleme elementos finitos y el análisis dando la propiedad a la losa de membra na, como consecuencia del modelamiento de una edificación media nte el programa el programa ETABS.
4.2. O bjetivos específicos: -
Alcanzar obte zar obtener las er las fuerzas inter nas de nuestra estructura que se aproximen más a la realidad.
-
Realizar posteriorme Realizar posteriorme nte al análisis estructural el diseño de nuestros elementos estructurales.
-
Verificar construcciones ya realizadas media nte el análisis estructural
de sus
losas por losas por eleme elementos finitos.
5.
DELIMI ELIMIT TACIÓN
La modelación y el análisis estructural de las losas de una edificación se realizará haciendo uso del programa el programa ETABS, además este análisis computarizado haciendo uso de elementos finitos se restri nge solo a las losas de la edificación, ya que son estas las que no participan estructuralmente al realizar a realizar análisis de la estructura dando a la losa la propiedad de membra na.
.
6. MAR CO TEÓ TEÓR IC ICO Para poder diferenciar al trabajar losas con propiedad de membra na y compuesta de elementos finitos cabe primerame cabe primerame nte tratar que es un objeto área dentro del programa el programa
ETABS.
5
En el programa ETABS, un objeto de área se puede utilizar , para modelar los muros y losas del edificio por ificio por medio de una malla de elementos finitos o como un instrumento de repartición de cargas. A los objetos de área se les puede o no asignar una sección transversal de cierto tipo.
Los objetos de área que posee que poseen propiedades de sección se utilizan para realizar u realizar un análisis por elementos finitos y se clasifican según su orientación en el modelo en objetos de área tipo muro (orientación vertical), tipo piso (orientación horizontal) y tipo rampa
(orientación diagonal). Los objetos de área que no poseen propieda des de sección son los de tipo nulo como la ³ ninguno´ puede ser dibuja do sección ³n inguno´ y las ³aberturas´. Un objeto con sección ³n en cualquier vista y sirve para transmitir las cargas asignadas a él a los eleme elementos de la estructura por estructura por medio de una técnica de metra do de cargas como la del sobre o la del área tributaria, mientras que una ³abertura ´ sólo se pue se puede dibujar e ibujar en una vista en pla nta y sirve para crear aberturas dentro de un objeto de área con propieda des de sección. Las
³aberturas´ se utilizan por ejemplo para modelar la caja del ascensor o los ductos de las monta ntes de agua y de desagüe.
6.2.-Propiedades de sección en Objetos de Área Están conformadas por las propieda des del material y las propiedades geométricas de la sección, que se asignan a los objetos de área.
El programa permite programa permite asignar a ar a un objeto de área secciones de muro, losa y cobertura. Los objetos de área con sección muro y losa pue losa pueden ser u ser unidireccionales o bidireccionales. Sin embargo, los objetos de área con sección cobertura son siempre unidireccionales y sus apoyos se orientan por defecto en la dirección del eje local 1.
En nuestro medio es común utilizar coberturas utilizar coberturas para para la construcción de entrepisos ligeros, conforma dos por una placa colabora nte (que sirve también como encofra do y de acero
negativo) y el espesor de concreto de la losa, en edificios, meza nines, puentes peato tes peatonales y vehiculares.
- Manuals de COMPUTER S AND STR UCTUR ES, ES, IN
2000 ETABS Three dimensional analysis and
design of buil building systems, Section Designer Ma er Manual. Primera Edición. Califor nia.
8
Las propie as propieda des geométricas que se definen en el caso de las secciones de muro y losa son las mismas pero mismas pero difieren para el caso de la sección cobertura.
6.3.-Secciones Muro y Losa Los parámetros os parámetros que se especifica n para definir u ir una sección muro y una sección losa son los mismos y corresponden al material, a los espesores de membra na y flexión y al tipo de comportamiento del elemento (membra na, placa o cáscara).
El espesor de membra na se utiliza para utiliza para calcular la calcular la rigidez de la membrana en secciones de cáscara completa y en secciones de membrana pura , así como el volum volumeen del elemento para el cálculo de la masa y el peso el peso propio. propio.
El espesor de flexión es utilizado para calcular la rigidez de curvatura y corte transversal en secciones de cáscara completa y secciones de placa pura. placa pura.
ETABS permite que un objeto de área con un comportamiento de membra na sea utilizado como un instrumento para repartir cargas. Esto es útil para útil para distribuir automáticame istribuir automáticame nte las cargas de una losa, en una dirección o en dos direcciones, a sus vigas y muros utilizando el criterio del área tributaria. Si la carga se distribuye en una dirección, el programa el programa consi dera por defecto que la dirección de apoyo de la losa es la del eje local 1, sin embargo éste st e puede ser posteriorme posteriormente rota do.
También permite modelar zapatas gruesas y losas de cimentación, para el caso de un elemento con un comportamiento de placa o de cáscara, porque puede considerar adicionalmente el comportamiento de placa gruesa y tomar en cuenta en el análisis las
deformaciones por es por corte corte transversal fuera del pla el pla no.
- Manuals de COMPUTER S AND STR UCTUR ES, ES, IN
2000 ETABS Three dimensional analysis and
design of buil building systems, Section Designer Ma er Manual. Primera Edición. Califor nia.
9
7.
FOR MULACIÓN DE LA HIPOTESIS
7.1. Hipótesis general La incidencia del análisis de losas por elementos finitos con respecto al análisis de la losas como membrana, en la estructura, podremos obtenerla realiza ndo la modelación y análisis estructural de una edificació n mediante el programa el programa ETABS.
7.2 Hipótesis especifico Para comparar los resulta dos del análisis de las losas de la edificación h aciendo uso de elementos finitos y dando la propiedad de membrana a esta, haremos uso de los coma ndos que nos brinda el programa ETABS. De esta manera primerame nte asignaremos las propie las propiedades mencionadas a las losas y posteriorme nte revisaremos los resulta dos con juntamente con los de la estructura.
7.3 Variables
8.
Independientes
: Análisis Estructural
Dependientes
: Losas de edificaciones
EXPLICACIÓN DEL MÉT MÉTODO DE TR ABAJO
8.1. Método.- Descriptivo, Ex plicativo y Ex perimental. 8.2. Procedimiento Realizar una profunda investigación sobre análisis estructural haciendo uso de elementos finitos, analizar estructuralmente una determi na da edificación dando la propiedad a sus losas de membra na rígida como comúnmente se hace, realizar otro análisis de la edificación haciendo uso de elementos finitos en sus losas, obtener los resulta dos en la estructura pero estructura pero pri principalme nte en las losas y elementos que la soporta n con los dos análisis; finalmente las comparamos y concluimos.
10
9.
CRONOGR AMA AMA DE ACT ACTIVIDADE IVIDAD ES
DUR ACIÓN (Meses)-fecha de inicio: 17 de Enero del 2012 N° ACTIVIDADES
E B R R Y N L O T T V C N E A B A U U G E C O I E F M A M J J A S O N D
1 A justes del pla x el pla n de tesis 2 Curso de Soft are (ETABS) x Elaborar o laborar o ajustar x 3 instrumentos para tos para la recolección de información 4 Elaborar el laborar el marco teórico A plicar el plicar el instrumento y 5 recoger i recoger informació n 6 Procesar los rocesar los datos 7 Describir los escribir los resulta dos 8 Analizar los alizar los resulta dos Elaborar o laborar o re dactar el actar el informe 9 final Revisión del informe final por al por 10 parte del asesor 11 Entregar el tregar el informe final
10.
x x
x x
x x x x
x x x
PR ESUPUESTO
N° INGR ESOS ESOS (soles) 1
x
N° EGR ESOS ESOS (soles)
DESCR IP IPCIÓN
MONTO S/.
Recursos propios Recursos propios
4280.00
DESCR IP IPCIÓN 1
Asesoramie nto
2
Materiales de escritorio
3
TOTAL DE INGR ESOS ESOS
4280.00
Curso de Soft are
(ETABS)
MONTO S/.
1200.00 130.00 1500.00
4
Bienes y servicios
480.00
5
Viáticos
500.00
6
libros
350.00
7
Otros gastos
120.00
TOTAL EGR ESOS ESOS
4280.00 11
11.-BIBLIOGR AFIA AFIA
BÁSICA
- GIANFR AN ANCO OTAZZI, Pasino 2004 A puntes del curso concreto armado 1. Cuarta edición. Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú. - Manuals de COMPUTER S AND STR UCTUR ES, ES, INC. 2000 ETABS Three dimensional analysis and design of buil building systems, Section Designer Ma er Manual. Primera Edición. Califor nia. -http://www.csiberkeley.com/USGS/ backgrou backgrounder.pdf - CENTR O DE EDUCACIÓN CONTINUA 1999 Curso: Introducción al método de los elementos finitos.
12
