Análisis Sísmico Estático Del Eje 3

CURSO: ANÁLISIS ESTRUCTURAL I TEMA: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

PREDIMENSIONAMIENTO COLUMNAS

Metrado de Cargas Carga Muerta:

Primer Nivel

Azotea Peso Aligerado (h=0.20m) 300.00 kg/m2 Peso Aligerado= 300.00 kg/m2

Acabados= 100.00 kg/m2 Acabados= 100.00 kg/m2

Tabiquería= 120.00 kg/m2 Tabiquería= 120.00 kg/m2

Peso deVigas= 100.00 kg/m2 Peso deVigas= 100.00 kg/m2

Peso de Columnas= 60.00 kg/m2 Peso de Columnas= 60.00 kg/m2

Carga Viva:

Primer Nivel

Azotea

s/c= 200.00 kg/m2 s/c= 100.00 kg/m2

Primer Nivel Azotea

(CM)= 680.00 680.00

(CV)= 200.00 100.00

TOTAL 880.00 780.00

PG= 1660 kg/m2

Columnas centrales (C2)

f'c= 210 kg/cm2

PG= 1660.00 kg/m2

Área tributaria= 14.51 m2

Área (columna)= 477.91 cm2 Dim (col.circular)= 24.67 cm Diámetro de columna= 30.00 cm

Columnas esquineras (D3) f'c= 210 kg/cm2

PG= 1660.00 kg/m2 Área tributaria= 5.99 m2 Área (columna)= 355.12 cm2 Dim (col.circular)= 21.26 cm

Diámetro de columna= 30.00 cm

La columna circular, según predimensionamiento se establece con un diámetro D=0.30 m




VIGAS Vigas Principales Uso: Vivienda

Luz libre= 5.1 m

Coeficiente= 12

h= 0.45 m

b= 0.3 m

Vigas Secundarias Uso: Vivienda

Luz libre= 5 m

Coeficiente= 12

h= 0.45 m

b= 0.30 m

LOSA ALIGERADA Uso: Vivienda

s/c= 200 kg/m2

Luz libre (Ll)= 5 m

Coef= 25

h= 0.2 m




ZAPATAS Zapatas Aisladas σ adm= 0.9 kg/cm2

PG= 1660.00 Área Tributaria= 14.51 F(axial)= 24.0866 Tn

Columna Circular 30 cm

Área zapata= 2.676 m2

T= 1.61 m

S= 1.66 m

T(ASIGNADO)= 1.65 m

S(ASIGNADO)= 1.65 m




METRADO DE CARGAS PARA ANÁLISIS SÍSMICO

NIVEL ELEMENTO CARGA UNITARIA ÁREA TRIBUTARIA P PARCIAL (KG)

2

Aligerado 300 82.12 24636.00

Acabados 100 96 9600.00

Parapetos 178.5 40.16 7168.56

Col.Arriostre 54 11.4 615.60

Columna 169.65 30 5089.38

Viga 1 324 12 3888.00

Viga 2 324 12 3888.00

Viga 3 324 12 3888.00

Viga A 324 6.88 2229.12

Viga B 324 7.83 2536.92

Viga C 324 8.17 2647.08

Viga D 324 9 2916.00

Sobrecarga 100 96 9600.00

PD= 69102.66

PL= 9600.00

PG= 78702.66 kg

ÁREA= 102.19 m2 P2(kg/m2)= 770.16

1

Aligerado 300 82.12 24636.00

Acabados 100 96 9600.00

Albañilería 609 40.16 24457.44

Viga 1 324 12 3888.00

Viga 2 324 12 3888.00

Viga 3 324 12 3888.00

Viga A 324 6.88 2229.12

Viga B 324 7.83 2536.92

Viga C 324 8.17 2647.08

Viga D 324 9 2916.00

Columna 169.65 42 7125.13

S/C 200 96 19200.00

Tab.Móvil 120 96 11520.00

PD= 87811.69

PL= 30720.00

PG= 118531.69 kg

ÁREA= 102.19 m2 P1(kg/m2)= 1159.91




METRADO DE CARGAS-VIGA PRINCIPAL EJE 3

PRIMER NIVEL Viga Principal Eje 3 Carga Muerta

Peso propio 0.3 0.45 2.4 0.324

Albañilería 2.5 0.21 0.525

CM= 0.85

TRAMO AB <0-5.07>m Carga Muerta

Peso de Losa

LI(m) W(ton/m2) (ton/m)

INICIAL 1.37 0.3 0.411

FINAL 1.75 0.3 0.525

Peso de Acabados INICIAL 1.52 0.1 0.152

FINAL 1.9 0.1 0.19

CARGA VIVA S/C

INICIAL 1.52 0.2 0.304

FINAL 1.9 0.2 0.38

Tab.Móvil.

INICIAL 1.52 0.12 0.1824

FINAL 1.9 0.12 0.228

A B

CM (ton/m)= 1.41 1.56 CV (ton/m)= 0.49 0.61

0.49 ton/m

0.61 ton/m

1.41 ton/m

1.56 ton/m

A

B

5.07 m

TRAMO BC <5.07 - 7.1>m

Carga Muerta Peso de Losa


INICIAL 1.78 0.3 0.534

FINAL 1.92 0.3 0.576


FINAL 2.07 0.1 0.207

CM

CV




CARGA VIVA S/C

INICIAL 1.93 0.2 0.386

FINAL 2.07 0.2 0.414

Tab.Móvil.

INICIAL 1.93 0.12 0.2316

FINAL 2.07 0.12 0.2484

B C

CM (ton/m)= 1.58 1.63 CV (ton/m)= 0.62 0.66

0.62 ton/m

0.66 ton/m

1.58 ton/m

1.63 ton/m

B

C TRAMO CD <7.1-12.17>m

Carga Muerta

Peso de Losa


INICIAL 1.95 0.3 0.585

FINAL 2.25 0.3 0.675


FINAL 2.4 0.1 0.24

CARGA VIVA S/C

INICIAL 2.1 0.2 0.42

FINAL 2.4 0.2 0.48

Tab.Móvil.

INICIAL 2.1 0.12 0.252

FINAL 2.4 0.12 0.288

C D

CM (ton/m)= 1.64 1.76 CV (ton/m)= 0.67 0.77

0.67 ton/m

0.77 ton/m

1.64 ton/m

1.76 ton/m

C

D

2.03 m

CM

CV

CM

CV




SEGUNDO NIVEL Viga Principal Eje 3

W.Uni.(kg/m)

Viga Arriostra parapetos(0.15 x 0.10)m 0.036

Parapeto h=0.95 m 0.179

TOTAL 0.215

Carga Muerta

Peso propio 0.3 0.45 2.4 0.324

W Parapeto+Viga Arriostra 0.215 0.215

CM= 0.5385 ton/m

TRAMO AD <0-12.17>m

Carga Muerta Peso de Losa


INICIAL 1.37 0.3 0.411

FINAL 2.25 0.3 0.675


FINAL 2.4 0.1 0.24

CARGA VIVA S/C

INICIAL 1.52 0.1 0.152

FINAL 2.4 0.1 0.24

Tab.Móvil.

INICIAL 1.52 0.12 0.1824

FINAL 2.4 0.12 0.288

A B

CM (ton/m)= 1.10 1.45 CV (ton/m)= 0.33 0.53

0.33 ton/m

0.53 ton/m

1.10 ton/m

1.45 to/m A

12.17 m

CM

CV




ANÁLISIS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES DEL EJE 3, DE UN SISTEMA APORTICADO

Datos de diseño: f'c= 210 kg/cm2

f'y= 4200 kg/cm2 Cualquier otro dato, asumir con criterio razonable.




PARÁMETROS DE SITIO 1.-ZONIFICACIÓN: UBICACIÓN DE LA EDIFICACIÓN:

Estudiante:

Condor Toro, Rodolfo Jaime Lugar de Nacimiento: Huancayo

Zonas Sísmicas en el Perú:

Por el lugar de Nacimiento la zona de la edificación es Huancayo que pertenece a la Zona 2.

Tabla N1 FACTORES DE ZONA

ZONA Z

3 0.4

2 0.3

1 0.15

Z: Aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años.

2.-CONDICIONES LOCALES: 2.1. Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio

a) Microzonificación sísmica Hacer un estudio sobre la posible modificación de las acciones sísmicas por causa de las condiones

locales y otros fenómenos naturales. Es requisito la microzonificación en: - Àreas de expansión de ciudades

- Complejos industriales o similares. - Reconstrucción de áreas urbanas destruidas por sismos y fenómenos asociados.

b) Estudios de sitio: Estos estudios estarán limitadosal lugar del proyecto y suministran información soble la posible

modificación de las acciones sísmicas y otros fenómenos naturales.

2.2.

CONDICIONES GEOTÉCNICAS

-Espesor de estrato

-Periodo de vibración

-Velocidad de las ondas de corte.




Tabla N 2 PARÁMETROS DEL SUELO

Tipo Descripción Tp(s) S

S1 Roca o Suelos muy rígidos (σt>=3 kg/cm2) 0.4 1

S2 Suelos intermedios (1 kg/cm2<=σt< 3 kg/cm2) 0.6 1.2

S3 Suelos flexibles con estratos de gran espesor(σt<1kg/cm2)

0.9 1.4

S4 Condiciones excepcionales * *

(*) Los valores de Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista pero en ningún caso

serán menores que los especificados para el perfil tipo S3.

S= Suelo de cimentación

Tp= Periodo de vibración del suelo

3.- FACTOR DE AMPPLIFICACIÓN SÍSMICA

T=

Periodo fundamental de la estructura.

hn= Altura total del edificio en (m).

Sistemas Estructurales CT

Aporticado 35

Mixto o dual 45

Muros de Corte 60

hn= 6.00 m

T= 0.17 s

C= 13.13

C= 2.5

(Para el método estático)

3.- CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES

Tabla N3 CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES

CATEGORÍA DESCRIPCIÓN FACTOR U

A Edificaciones cuya función no debería interrumpirse después que ocurra un sismo, como hospitales, centrales de comunicaciones,

Reservorios de agua, centros educativos, subestaciones eléctricas. 1.5

E.

ES

CE

NC

IALE

S

B Se reunen gran cantidad de personas, como teatros, estadios, centros comerciales, establecimientos penitenciarios, museos, bibliotecas y

archivos especiales. 1.3

E.

IMP

OR

T

AN

TE

S

𝐶 = 2.5 ∗ 𝑇𝑝𝑇 , C ≤ 2.5 𝑇 =

ℎ𝑛𝐶𝑇




C

Cuya falla ocasionaría pérdidas de cuantía intermedia como viviendas, oficinas, hoteles, restaurantes.

1.0

E.

CO

MU

NE

S

D

La probabilidad de causar víctimas es baja, como cercos de 1.50 m de altura, depósitos temporales, pequeñas viviendas temporales.

(*)

E.

ME

NO

RE

S

(*) A criterio del proyectista se podrá omitir el análisis de fuerzaas sísmicas, pero deberá proveerse

de resistencia y rigidez adecuadas para acciones laterales. 4.- COEFICIENTE DE REDUCCIÓN SÍSMICA Tabla N6

SISTEMAS ESTRUCTURALES

Sistema Estructural Coeficientes de reducción (R) Para estructuras

regulares.

Acero

Pórticos dúctiles con uniones reisistentes a momentos

9.5

Arriostres excéntricos 6.5

Arriostres en cruz 6

Concreto Armado

Pórticos 8

Dual 7

Con muros estructurales 6

Muros de ductilidad limitada 4

Albañilería Armada o Confinada 3

Madera (por esfuerzos admisibles) 7

5.- FUERZA CORTANTE EN LA BASE 5.1. Peso de la Edificación

El Peso (P) se determinará adicionando a la carga permanente un porcentaje de la carga viva.

CATEGORÍA % CV

A y B 50%

C 25%

Azoteas 25%

PISO CM (ton) CV (ton) 25% CV

P(CM+25%CV)

2 69.1 9.6 2.4 71.5

1 87.81 30.72 7.68 95.49

P= 166.99

𝑉 =𝑍𝑈𝐶𝑆

𝑅∗ 𝑃




Fuerza Sísmica:

Z 0.3

U 1

C 2.5

S 1.4

R 8

P 166.99

C/R>=0.125 0.313 OK

V= 21.92 ton

5.- DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA EN LA ALTURA

PISO P(CM+25%CV) hi (m) Pi*hi

Fi (ton)

2 71.5 6 429 12.32

1 95.49 3.5 334.215 9.60

763.215

5.- DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA EN LOS PÓRTICOS

5.1.Rigidez Lateral del Pórtico (eje 1 y eje 2)

EJE 1 Y 2

PISO KL (ton/cm)

2 3.383

1 4.260

𝐹𝑖 =𝑃𝑖 ∗ ℎ𝑖

𝑃𝑗 ∗ ℎ𝑗𝑛𝑗=1

∗ 𝑉




5.1.Rigidez Lateral del Pórtico (eje 3)

EJE 3 PISO KL (ton/cm) 2 3.374 1 4.255

Distribución de las fuerzas en los pórticos proporcional a la rigidez lateral

EJE 1 EJE 2 EJE 3

RIGIDEZ

PISO 2 3.383 3.383 3.374 PISO 1 4.260 4.260 4.255

FUERZA (ton) PISO 2 4.110 4.110 4.099

PISO 1 3.200 3.200 3.197 MODELO FINAL DEL EJE 3 PARA EL ANÁLISIS DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES

6.- ANÁLISIS CON SAP2000 V16

𝐹 =𝐾𝑙𝑖

𝐾𝑙𝑖𝑛𝑖

∗ 𝐹𝑖




6.1.Diagrama de momentos flectores

6.1.Diagrama de fuerza cortante

6.1.Desplazomiento lateral del piso 2




6.1.Desplazomiento lateral del piso 1

Tabla N8 LÍMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO

Material Predominante Di/hei

Concreto Armado 0.007

Acero 0.01

Albañilería 0.005

Madera 0.01

6.2. Verificación del desplazamiento lateral

PISO Desp. Lat (cm) Desp(rel.) hi Di/hei Obs.

2 1.44 0.31 2.5 0.0012 Δ≤0.007; OK!!

1 1.13 1.13 3.5 0.0032 Δ≤0.007; OK!!

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