244710373 presentacion-de-diseno-sismico-pptx

Dr. Genner Villarreal Castro

Integrantes: • Christian Valderrama • José Meza • Luis Hernandez • Rafael Escudero

La presentación tiene como objetivo hacer un análisis dinámico de un edificio aporticado, basándonos en nuestra Norma de Sismo Resistente E.030, comenzando en un sistema con base empotrado, donde comenzaremos a plantear escenarios reales, modelando la interación suelo- estructura a través del modelo de la Norma Rusa. Se procederá a realizar comparaciones de tipo estructural para observar una mejor funcionalidad.

Nos apoyaremos en el uso del software SAP2000, para poder obtener resultados( fuerzas internas) y hacer los respectivos controles de deriva.

Ubicación: Departamento de Tacna (ZONA 3)

Diafragma horizontal: Losa Aligerada

Uso: Colegio, planta típica “B”

Tipo de suelo: Suelo rígido

2/210´ cmkgcf 2/4200 cmkgf y

L1: ESCUDERO = 8m

L2: BOLOGNINI = 8m

L3: RAFAEL = 6m

CUADROS RESUMEN

DIMENSIONES

ELEMENTO Base(b)cm Altura(h) cm

LOSA AILGERADA 25

VIGAS 30 60

COLUMNAS 55 55

ZAPATAS B(cm) L(cm)

Z-1 180 180

Z-2 260 260

Z-3 290 290

S/C vivienda = 250 kg/m2

Losa h = 0.25m

s/c techo = 100 kg/m2

CVCMPs %50

CM(Ton) CV(Ton) PESO P por sismo

PISO 4 320.055 54.189 374.244 347.150

PISO 3 320.055 135.473 455.528 387.791

PISO 2 320.055 135.473 455.528 387.791

PISO 1 338.205 135.473 473.678 405.941

P total 1758.977 1528.673

Excentridad accidental: Según Norma E030 (Diseño Sismo resistente)

𝑒𝑥 = 0.05𝐿𝑥 = 0.05 22.55 = 1.1275 𝑚

𝑒𝑦 = 0.05𝐿𝑦 = 0.05 24.55 = 1.2275 m

Cálculo de Peso de la Edificación por Sismo

Donde:

P sismo = CM + 0.5 CV

CM(Ton) CV(Ton) PESO Psismo(Ton) H (altura)

PISO 4 320.055 54.189 374.244 347.150 3.3

PISO 3 320.055 135.473 455.528 387.791 3.3

PISO 2 320.055 135.473 455.528 387.791 3.3

PISO 1 338.205 135.473 473.678 405.941 3.3

P total 1758.977 1528.673

Cálculo de Masas Traslacionales (Mt)

Donde: P piso = Peso por piso considerando el sismo (CM+0.5CV)

g = Gravedad (9.81 m/s2)

PISO Mt(Ton)

4 35.3873

3 39.5302

2 39.5302

1 41.3804

Cálculo de Masa Rotacional (Mr)

Donde: Lx = Longitud de la edificación en el eje x

Ly = Longitud de la edificación en el eje y

12

)( 22 LyLxMtMr

PISO Mr(Ton)

4 3276.8795

3 3660.5129

2 3660.5129

1 3831.8378

Factor de Escala

Z: zona sísmica del proyecto

zona 3 Z=0.4

zona 2 Z=0.3 𝐹. 𝐸. =𝑍𝑈𝑆𝑔

𝑅

zona 1 Z=0.15

U: uso de la edificación COLEGIO U=1.5

S: tipo de suelo

Suelo rígido S=1

Suelo intermedio S=1.2

Suelo flexible S=1.4

R= 8 Sistema a porticado y geométricamente regular

Calculo del Factor de Escala

𝑭𝑬 =𝒁𝑼𝑺𝒈

𝑹

Reemplazando obtenemos el Factor de Escala:

Z = 0.4

U = 1.5

S = 1

R = 8

F.E.= 0.73575

Modelación con empotramiento en el suelo. Se usaron los elementos estructurales hallados en el predimensionamiento.

Entonces, se debería trabajar con los 4 primeros modales

Desplazamiento y

fuerza interna

COMBO

SISMO X+

COMBO

SISMO Y+

Xmax (mm) 75.31 -

Ymax (mm) - 78.09

Nmax(Ton) 12.37 11.96

Vmax(Ton) 9.93 9.05

Mmax(Ton.m) 24.18 23

DESPLAZAMIENTOS (mm)

PISO COMBO

SISMO X+

COMBO

SISMO Y+

4 75.31 78.09

3 66.38 68.6

2 50.46 51.82

1 28.6 29

BASE 0 0

MODOS Periodos

1 0.587609

2 0.567405

3 0.459254

4 0.182566

5 0.176624

6 0.143097

7 0.098583

8 0.095575

Según la norma E030, para una edificación de concreto armado el valor máximo de deriva debe ser 0.007.

PISO COMBO

SISMO X+

Deriva

SISMO X+

COMBO

SISMO Y+

Deriva

SISMO Y+

4 75.31 0.0027 78.09 0.0029

3 66.38 0.0048 68.60 0.0051

2 50.46 0.0066 51.82 0.0069

1 28.6 0.0067 29.00 0.0067

BASE 0 0

• Se calcula este análisis, tomando como referencia el sismo de Lima 1966.

Desplazamiento y

fuerza interna

SISMO X+

SISMO Y+

Xmax (mm) 39.52 -

Ymax (mm) - 40.59

Nmax(Ton) 38.64 37.70

Vmax(Ton) 28.08 26.42

Mmax(Ton.m) 70.24 67.50

MODOS Periodos

1 0.587609

2 0.567405

3 0.459254

4 0.182566

5 0.176624

6 0.143097

7 0.098583

8 0.095575


PISO SISMO X+ SISMO Y+

4 39.52 40.59

3 34.52 35.32

2 25.85 26.18

1 14.43 14.32

BASE 0 0

Según la norma E030, para una edificación de concreto armado el valor máximo de deriva debe ser 0.007.

PISO SISMO X+ Deriva SISMO

X+ SISMO Y+

Deriva SISMO Y+

4 39.52 0.0015 40.59 0.0016

3 34.52 0.0026 35.32 0.0028

2 25.85 0.0035 26.18 0.0036

1 14.43 0.0034 14.32 0.0033

BASE 0 0

INV 01: INCORPORACIÓN DE BALASTO

se tiene un valor del coeficiente de balasto de 8 a 10 kg/cm3, haciendo la conversión correspondiente, de 8 000 a 10 000 tn/m3. El grupo decidió trabajar con un coeficiente de 8000 tn/m3.

Desplazamiento y

fuerza interna

SISMO X+

SISMO Y+

Xmax (mm) 80.52 -

Ymax (mm) - 82.91

Nmax(Ton) 10.89 10.35

Vmax(Ton) 9.7 8.93

Mmax(Ton.m) 23.55 22.49


PISO COMBO

SISMO X+

COMBO

SISMO Y+

4 80.52 82.91

3 69.6 71.53

2 51.97 53.18

1 28.82 29.18

BASE 0 0

MODOS Periodos

1 0.60902

2 0.59111

3 0.463415

4 0.185044

5 0.179456

6 0.143623

7 0.09861

8 0.095606

PISO

COMBO

SISMO

X+

Deriva

SISMO

X+

COMBO

SISMO

Y+

Deriva

SISMO

Y+

4 80.52 0.0033 82.91 0.0034

3 69.6 0.0053 71.53 0.0056

2 51.97 0.0070 53.18 0.0073

1 28.82 0.0067 29.18 0.0068

BASE 0 0

COMPARACION AE SIN BALASTO VS AE CON BALASTO

4 3 2 1

AE SIN BALASTO 78.09 68.6 51.82 29

AE CON BALASTO 82.91 71.53 53.18 29.18

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

De

spla

zam

ien

tos(

mm

)

Comparacion de Desplazamientos Eje Y

MODOS Periodos

1 0.60902

2 0.59111

3 0.463415

4 0.185044

5 0.179456

6 0.143623

7 0.09861

8 0.095606

Desplazamiento y fuerza interna

SISMO X+

SISMO Y+

Xmax (mm) 44.54 -

Ymax (mm) - 45.59

Nmax(Ton) 33.95 29.93

Vmax(Ton) 28.37 23.62

Mmax(Ton.m) 67.09 58.6


PISO COMBO

SISMO X+ COMBO

SISMO Y+ 4 44.54 45.59 3 39.35 39.47 2 26.56 27.15 1 14.32 14.52

BASE 0 0

PISO COMBO SISMO

X+

Deriva SISMO

X+

COMBO SISMO

Y+

Deriva SISMO

Y+

4 44.54 0.0016 45.59 0.0019

3 39.35 0.0039 39.47 0.0037

2 26.56 0.0037 27.15 0.0038

1 14.32 0.0033 14.52 0.0034

BASE 0 0

COMPARACION TH SIN BALASTO VS. TH CON BALASTO

4 3 2 1

TH SIN BALASTO 40.59 35.32 26.18 14.32

TH CON BALASTO 45.59 39.47 27.15 14.52

05

101520253035404550

De

spla

zam

ien

tos(

mm

)

Comparacion de Desplazamientos Eje Y

El objetivo de haber utilizado el coeficiente de Balasto fue aumentar los desplazamientos, y ese objetivo fue satisfactoriamente alcanzado. Al comparar el desplazamiento en el último piso en la combinación sismo Y + en el análisis espectral, se vio un aumento de 40.59 mm a 45.59 mm.

CARACTERISTICAS DEL SUELO TIPO DE SUELO: GRAVA ARENOSA

Es= 50000 ρs= 1.8 μs= 0.35 Ψs= 24 b0= 1.5

𝑀𝑡 =2.4 ∗ 𝑏 ∗ 𝑙 ∗ 𝐻

𝑔 𝑀𝜙 = 𝑀𝑡(

𝑎2∗𝑏2

12) 𝑀𝛹𝑧 = 𝑀𝑧(

𝑎2∗𝑏2

12)

Mx= My= Mz= Mϕx= Mϕy= MΨz=

ZAPATA 1 0.40 0.40 0.40 0.12 0.12 0.21

ZAPATA 2 0.83 0.83 0.83 0.48 0.48 0.93

ZAPATA 3 1.03 1.03 1.03 0.74 0.74 1.44

ZAPATA 1

b= 1.8

l= 1.8

h= 0.5

A10= 10

A0= 3.24

Cz= 206761.5692 Cx= 144733.0984 Cϕ= 413523.1383

CΨ= 206761.5692

Kz= 669907.48

Kx= 468935.24 Kϕ= 361750.04

KΨ= 361750.04

ZAPATA 2

b= 2.6

l= 2.6

h= 0.5

A10= 10

A0= 6.76

Cz= 166219.5479

Cx= 116353.6835

Cϕ= 332439.0958

CΨ= 166219.5479

Kz= 1123644.14

Kx= 786550.90

Kϕ= 1265972.40

KΨ= 1265972.40

ZAPATA 3

b= 2.9

l= 2.9

h= 0.5

A10= 10

A0= 8.41

Cz= 156783.0429

Cx= 109748.1301

Cϕ= 313566.0859

CΨ= 156783.0429

Kz= 1318545.39

Kx= 922981.77

Kϕ= 1848161.12

KΨ= 1848161.12

Kz= Cz*A K 𝜙 = C 𝜙 *I 𝜙 Kx= Cx*A K 𝛹 = C 𝛹 ∗ I𝛹

COEFICIENTE DE RIGIDEZ

NORMA RUSA COEFICIENTE DE RIGIDEZ

NORMA RUSA COEFICIENTE DE RIGIDEZ

NORMA RUSA

Kx= 468935.24 Kx= 786550.90 Kx= 922981.77

Ky= 468935.24 Ky= 786550.90 Ky= 922981.77

Kz= 669907.48 Kz= 1123644.14 Kz= 1318545.39

Kϕx= 361750.04 Kϕx= 1265972.40 Kϕx= 1848161.12

Kϕy= 361750.04 Kϕy= 1265972.40 Kϕy= 1848161.12

KΨz= 361750.04 KΨz= 1265972.40 KΨz= 1848161.12


COMBO SISMO X+

COMBO SISMO Y+

Xmax (mm) -

Ymax (mm) - 78.28

Nmax(Ton) 11.88

Vmax(Ton) 9.04

Mmax(Ton.m) 22.91

PISO COMBO

SISMO Y+ Deriva SISMO Y+

4 78.28 0.0029

3 68.80 0.0051

2 52.07 0.0069

1 29.29 0.0068

BASE 0

CONTROL DE DERIVA

ACELEROGRAMA: SISMO LIMA 66

CONTROL DE DERIVA


SISMO X+ SISMO Y+

Xmax (mm) -

Ymax (mm) - 40.44

Nmax(Ton) 37.50

Vmax(Ton) 26.35

Mmax(Ton.m) 67.14

PISO SISMO Y+ Deriva SISMO

Y+

4 40.44 0.0016

3 35.22 0.0027

2 26.15 0.0036

1 14.38 0.0033

BASE 0

MODOS Periodos

1 0.587609 2 0.567405 3 0.459254 4 0.182566 5 0.176624 6 0.143097 7 0.098583 8 0.095575

MODOS Periodos

1 0.587609 2 0.567405 3 0.459254 4 0.182566 5 0.176624 6 0.143097 7 0.098583 8 0.095575

EMPOTRADOS ISE


PISO COMBO

SISMO X+ COMBO

SISMO Y+ 4 75.31 78.09 3 66.38 68.6 2 50.46 51.82 1 28.6 29

BASE 0 0

EMPOTRADOS ISE


PISO COMBO

SISMO X+ COMBO

SISMO Y+ 4 78.28 3 68.8 2 52.07 1 29.29

BASE 0

Comparativo de derivas:

Cumplen las derivas para ambos casos

Los desplazamientos tienen la siguiente relación:

∆𝑒𝑚𝑝< ∆𝐼𝑆𝐸

Sistema estructural:

A porticado

Diafragma Horizontal:

Losa aligerada

Acelerograma:

LIMA 1974

Disipadores de energía:

Tipo viscoelástico (diagonal)

SISMO X+: DISP . EXTERNOS VS. DISP. INTERNOS

SISMO Y+: DISP . EXTERNOS VS. DISP. INTERNOS

RIGIDEZ DEL DISIPADOR

VISCOELASTICO

Kd= 2949.63 Ton/m

Ke= 4776.60226

β= 0.18

η= 1.39

αd= 0.566

AREA DEL DISIPADOR

VISCOELASTICO

A= 0.37 m2

Kd= 2949.63

h= 0.0157

G'(ω)= 126.54

COEFICIENTE DE

AMORTIGUAMIENTO

Cd= 383.13 T.s/m

A= 0.37

G''(ω)= 175.75

T1= 0.58761

h= 0.0157

SIN DISIPADOR CON DISPADOR


SISMO X+ SISMO X+

Xmax (mm) 39.52 27.87

Ymax (mm) -

Nmax(Ton) 38.64 26.95

Vmax(Ton) 28.08 19.92

Mmax(Ton.m) 70.24 49.76

SIN DISIPADOR CON DISPADOR


SISMO X+ SISMO Y+

Xmax (mm) - Ymax (mm) 40.59 30.69 Nmax(Ton) 38.64 26.95 Vmax(Ton) 28.08 18.91

Mmax(Ton.m) 70.24 48.16

DIRECCIÓN Y INPUT ENERGY

LINK DAMPER

ENERGY

%

ABSORBIDO

DISP EXTER 40.52 17.87 44.10%

DIRECCIÓN X INPUT ENERGY

LINK

DAMPER

ENERGY

%

ABSORBIDO

DISP EXTER 56.28 26.38 46.87%


LINK DAMPER

ENERGY

%

ABSORBID

O

DISP INTER 40.52 12.07 29.79%


LINK

DAMPER

ENERGY

%

ABSORBIDO

DISP INTER 56.28 16.55 29.41%


LINK DAMPER

ENERGY

%

ABSORBID

O

DISP EXTER 40.52 17.87 44.10%

DISP INTER 40.52 12.07 29.79%


LINK

DAMPER

ENERGY

%

ABSORBID

O

DISP EXTER 56.28 26.38 46.87%

DISP INTER 56.28 16.55 29.41%

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