Calculo Sismico edificio

TRABAJO APLICADO DE INGENIERÍA SÍSMICA

EDIFICIO PDI

EQUIPO CALCULISTA: EQUIPO REVISOR:

Santiago, 3 de Agosto2015

Trabajo aplicado de ingeniería sísmica

1. INDICE

N° PAG.

1. INDICE.………………………………………………………………………………………….…. .1

2. INTRODUCCIÓN.…………………………………………………………………………….… 2

3. ALCANCE ……………………………...………………………………………………….…….… 3

4. BASES DE CÁLCULO……………………………………………………………………….... 44.1.- Normas y documentos de referencia………………………………………….... 44.2.- Calidad de los materiales………………………………………………………….... .. 44.3.- Estados de carga…………………………………………….……………………….….. 4

5. MEMORIA DE CÁLCULO…………………………………………………………………......5 5.1 Hipótesis de Cálculo................................................................................................. 5

5.2 Antecedentes ............................................................................................................. 5 5.3 VERIFICACION ANÁLISIS SÍSMICO EJERCICIO 1 ......................................... 5

5.3.2 Espectros de Diseño Nch433 .............................................................. 8 5.4 VERIFICACION ANALISIS SISMICIO EJERCICIO 1 ....................................... 8

5.4.1 Determinación espectro de aceleración según D.S N°61..............95.4.2Espectros de Diseño D.S N°61............................................................. 10

5.5 VERIFICACION ANALISIS SISMICO EJERCICIO 2 ........................................135.5.1 Determinación espectro de aceleración según Nch2369 ........135.5.2 Espectros de Diseño según NCH2369 ............................................ 16

5.6 verificación análisis sísmico ejercicio 2 según D.S N°61 ......................... 175.6.1 Determinación espectro de aceleración según D.S N°61.............175.6.2Espectros de Diseño D.S N°61 ............................................................ 19

6. CALCULO FUERZAS SISMICA EQUIVALENTES SEGÚN NCH433 ............. 216.1 Peso sísmico ................................................................................................................ 216.2 Coeficiente sísmico (C) .......................................................................................... 226.3 Corte sísmico (Q) ...................................................................................................... 226.4 Fuerzas sísmicas ........................................................................................................236.5 Diagramas de corte y momento volcante ....................................................... 24

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2. INTRODUCCIÓN.

El siguiente documento corresponde al análisis comparativo de los pseudoespectros de aceleración, graficándose y comparándose cada parámetro del espectro según la norma Nch433 y la norma Nch2369, y a su vez estos con el decreto N°61. Además del cálculo de fuerzas sísmicas equivalentes según Nch433. La comparación recae en un edificio PDI que corresponde a la categoría A de la Nch433, para un trabajo en la asignatura de Sismicidad en la Universidad tecnológica Metropolitana.

La edificación está situada en la localidad de Talca, séptima región del Maule, construida principalmente de albañilería confinada.

La superficie del proyecto es de 346,29 m². Se emplazara en un suelo de fundación tipo II, de acuerdo a la clasificación de suelos de la norma Nch433 y tipo B de la clasificación de suelos del decreto supremo N°61.

Para este proyecto se utilizara albañilería confinada para muros estructurales, para vigas y pilares hormigón armado.

La categoría del edificio es IV según la norma Nch433, clasificada como edificios gubernamentales, municipales, de servicios públicos o de utilidad pública.

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3. ALCANCE.

El informe consta de tres partes, la primera es el cálculo de la aceleración espectral de diseño, guiándose por la norma Nch433 y utilizando condiciones iniciales entregadas en el informe, estableciendo conclusiones sobre cada parámetro del espectro, para luego establecer una conclusión general entre los espectros de la norma con los calculados según el decreto supremo N°61.

La segunda parte es obtener el espectro de diseño según la norma Nch2369, utilizando condiciones iniciales proporcionadas por el informe; se establecen conclusiones de cada parámetro del espectro, y con estos se establece una conclusión en base a la comparación de los espectros calculados con el decreto supremo N°61.

La tercera parte es calcular las fuerzas sísmicas equivalentes según la norma Nch433, para lo cual se debe obtener datos según apuntes y planos proporcionados en el informe.

Para todo efecto de Tn se dio 300 valores a partir de 0,1

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4. BASES DE CÁLCULO

4.1 Normas y más documentos de referencia

-NCh2123: Albañilería confinada - Requisitos de diseño y cálculo - NCh433 Of. 96: Diseño sísmico de edificios- NCh2369 Of. 2003: Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales.- NCh 1537 of 86 : Cargas permanentes y sobrecargas de uso- Decreto supremo N°61.- Ordenanza general de urbanismo y construcción.- Apuntes drive sismicidad

4.2 Calidad de los materiales

a) Hormigón: estructura H-35, grado del hormigón con 10% de fracción defectuosa, resistencia especificada de 300 [Kg/cm2], densidad gh = 2,4 [Ton/m3]b) Acero: A 63-42 Hc) Peso albañilería confinada: 1800 kg/m3

4.3.- Estados de carga.

Para efectos de este trabajo utilizaremos:

a) Tipo de suelo: suelo de fundación tipo III según NCh 433 y tipo de suelo B según decreto 61b) Peso propio de la estructura según NCh 1537 of 86c) Cargas permanentes (CP) NCh 1537 of 86d) Sobrecargas de uso (SC) NCh 1537 of 86e) Sismo de acuerdo a la NCh 433 Of. 96

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5. Memoria de calculo

5.1 Hipótesis de Cálculo:

Los valores del peso del techo se determinaron utilizando como referencia algún tipo de estructura con nivel de solicitación sísmica conocida, se determinó el resto de los valores en forma relativa a los datos conocidos.

5.2 Antecedentes

Debido a la discrepancia entre el informe y la norma Nch433 para el cálculo de los espectros de aceleración, se opto por realizar todo calculo tal como establecen las normas y decretos entregados; apuntes y material para realizar el informe.

5.3 VERIFICACION ANÁLISIS SÍSMICO EJERCICIO 1

5.3.1 Determinación espectro de aceleración según Nch433

Dónde:

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I. Factor De Amplificación (tabla 6.3)

Dónde:

Valores que dependen que dependen del tipo de suelo (Tabla 6.3)

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II. Factor de reducción (Clausula 6.3.5.4)

R* =

Dónde:

N: Número de pisos del edificio

Donde Ro: (Tabla 5.1)

III. Valores aceleración efectiva (Tabla 6.2)

Zona sísmica Ao1 0,20*g

2 0,30*g3 0,4*g

IV. Valor para el coeficiente de importancia (Tabla 6.1)

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Categoría del edificio IA 1,2B 1,2C 1D 0,65.3.2 Espectros de Diseño Nch433

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Al momento de construir un espectro lo mejor que se puede hacer es utilizar un criterio conservador. Para eso es necesario utilizar los casos más desfavorables para poder construir este espectro. Es por eso que cuanto más alto sea el valor del SA, más desfavorable será la fuerza actuando sobre la estructura. Para la norma NCh 433, presenta 4 tipos de suelos para 3 zonas sísmica diferentes. Como se desea obtener un caso desfavorable influye 4 factores:α :Factor de Amplificaci ó n R¿ :Factor de Reducci ó n Ao: Aceleraci ónefectiva Má xima I :Coeficiente relativo al edificio

Cuanto más grande sea el factor de amplificación, la aceleración efectiva máxima y el coeficiente relativo al edificio, se obtendrá un mayor espectro de diseño de pseudo-aceleración, y por el contrario, cuanto más grande sea el valor del factor de reducción, menor será el espectro. Como el coeficiente relativo al edificio depende del tipo de edificio, no es un factor que influya tanto.

Al analizar los gráficos de las zonas sísmica I,II y III es posible concluir que el suelo n° 4 posee los valores de SA más grandes , luego vendría el suelo 3, suelo 2 y por último el suelo 1.En la zona I el suelo n° 4 alcanza un SA de casi 1,6g con un periodo de aproximado 0,99s, en la zona n° 2 alcanza un SA de casi 2,4g con un periodo aproximado de 0,99s y en la zona III el SA llega a 3,1g aproximadamente con el mismo periodo. De eso se puede deducir que la zona I posee factores de amplificación y aceleración efectiva máxima menores, o un factor de reducción grande. Como la aceleración efectiva máxima depende de la zona sísmica el mayor parámetro que puede afectar son los parámetros relativos al tipo de suelo de fundación los cuales permiten calcular el factor de amplificación.Para la zona III el SA alcanza los valores más altos, por lo que el suelo transmitirá mayor esfuerzo a la estructura.

5.4 VERIFICACION ANALISIS SISMICIO EJERCICIO 1

5.4.1 Determinación espectro de aceleración según D.S N°61

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Luego del terremoto del año 2010, apareció el decreto Supremo N°61 del Ministerio de Vivienda Y Urbanismo, en él se establece una nueva clasificación de los suelos y una nueva forma para establecer la categoría sísmica del edificio.

● Para determinar Sa se utiliza la misma fórmula

Dónde:

S: Factor que depende del tipo de suelo según decreto supremo N°61

Para la categoría del edificio según Nch433 mod.2009

Categoría del edificio II 0,6II 1III 1,2IV 1,2

● Nueva forma de clasificar los suelos (Articulo 12.3. decreto supremo N°61)

Tipo de suelo

S To T' n p

A 0,9 0,15 0,2 1 2B 1 0,3 0,35 1,33 1,5C 1,05 0,4 0,45 1,4 1,6D 1,2 0,75 0,85 1,8 1E 1,3 1,2 1,35 1,8 1

5.4.2Espectros de Diseño D.S N°61

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Al comparar los gráficos de la NCh 433 y el decreto 61 lo primero que se puede observar es que en la fórmula de cálculo de SA se agregó un factor S que depende del tipo de suelo. Eso facilita la obtención de casos más desfavorables. Ahora se tiene 5 tipos de suelos, y SA máximo que alcanza es en la zona III en el suelo E, obteniendo un valor aproximado de 4,1g.Lo más probable que haya ocurrido es que durante el terremoto del 2010 colapsaron muchos edificios y hubo que rediseñar para obtener nuevos espectros y así la estructura pueda tener una respuesta más favorable ante grandes sismos.

5.5 VERIFICACION ANALISIS SISMICO EJERCICIO 2

5.5.1 Determinación espectro de aceleración según Nch2369

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Dónde:

R: factor de modificación de la respuesta : Razón de amortiguamiento Ƹ

T´, n: parámetros relativos al tipo de suelo de fundación I: Depende de la categoría del edificioT*: Periodo fundamental de vibración en la dirección de análisis

i. Aceleración efectiva (Tabla 5.2)

Zona sísmica Ao1 0,20*g

2 0,30*g3 0,4*g

ii. F actor de modificación de la respuesta (tabla 5.6)

iii. Razón de amortiguamiento (Entregada en el informe)

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IV. parámetros relativos al tipo de suelo de fundación (Tabla 4.2)

Valores que dependen que dependen del tipo de suelo (Tabla 6.3)

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v. Coeficiente de importancia (Clausula 4.3.2)

Categoría (Clausula 4.3.1)C1: Obra critica.C1= i =1,2

5.5.2 Espectros de Diseño según NCH2369

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0.5 0.68 0.86 1.04 1.22 1.4 1.58 1.76 1.942.12 2.3 2.48 2.66 2.840.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

30.00

Espectro de Diseño Zona III

suelo 1suelo 2suelo 3suelo 4

Periodo Tn (s)

Sa [m

^2/s

]

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5.6 verificación análisis sísmico ejercicio 2 según D.S N°61

5.6.1 Determinación espectro de aceleración según D.S N°61

Se procede a calcular Sa, según como se planteó en el punto 6.1, ahora con los cambios debido al terremoto del 2010 que nos entrega el D.S N°61

Tipo de suelo S To T' n pA 0,9 0,15 0,2 1 2B 1 0,3 0,35 1,33 1,5C 1,05 0,4 0,45 1,4 1,6D 1,2 0,75 0,85 1,8 1E 1,3 1,2 1,35 1,8 1

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5.6.2Espectros de Diseño D.S N°61

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Para los gráficos de la NCh 2369 y el decreto 61 ya aparecieron nuevos factores que influyen en el espectro. Los gráficos tienen aceleraciones muy parecidas, en la NCh 2369 aparece un factor de amortiguamiento y periodo fundamental los cuales son inversamente proporcionales al SA. Por eso que en el decreto 61 se buscó una manera de obtener espectros más desfavorables, agregándose un nuevo factor que depende exclusivamente del tipo de suelo que se encuentra. El nuevo espectro si es más desfavorable que el antiguo.

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6. CALCULO FUERZAS SISMICA EQUIVALENTES SEGÚN NCH433

6.1 Peso sísmico

2do piso Peso (kg)Techo 346,29 m2 100 kg/m2 34629

Viga 90,8 m 0,2 m 0,3 m2400

kg/m3 13075,2

1/2 muro inf. 0,15m 45,7m 1,675 m1800 kg/m3 20667,825

Total 68372,0251 er piso Peso (kg)

Losa 0,15 m 346,29 m22400

kg/m3 124664,4SC/uso 25% 346,29 m2 200 kg/m2 17314,5

1/2 muro sup. 0,15m 45,7m 1,675 m1800 kg/m3 20667,825

1/2 muro inf. 0,15m 45,7m 1,675 m1800 kg/m3 20667,825

Viga 90,8 m 0,2 m 0,3 m2400

kg/m3 13075,2 Total 196389,75 Total 2 pisos 264761,775

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6.2 Coeficiente sísmico (C)

Como dice en el punto 6.2.3.1.1 de la norma sísmica, en ningún caso el valor de “C” será menor que A˳/6g

Valor de A˳ según tabla 6.2 de zonificación sísmica es igual a 3,92. Por lo tanto A˳/6g = 0,067

6.3 Corte sísmico (Q)

(I) Coeficiente relativo al edificio especificado en tabla 6.1

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6.4 Fuerzas sísmicas

Para encontrar valor de A

Cota Peso (T) Altura (m)0 0 01 196,39 3,452 68,37 8,05

Luego las fuerzas

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Comprobando

Para “Y”

(T)

(T)

Comprobando

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6.5 Diagramas de corte y momento volcante

Direccion “X”

Dirección “Y”

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Rigidez

Periodo ValorTx(s) 0,185Ty(s) 0,205

P= 264,76 (T) g= 9,8 m/s2 m= 27,02 T s2/m

Rigidez dirección “x”

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Rigidez dirección “y”

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