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Analisis Sismico Incremental, Analisis no lineal

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RESUMENEl presente estudio corresponde al trabajo final del curso de Comportamiento y Diseo Avanzado de Concreto Reforzado, el cual ha sido dividido en tres etapas: 1.- Modelamiento y Diseo de la estructura usando el software ETABS. 2.- Modelamiento y anlisis no lineal con el software CANNY. 3.- Anlisis dinmico incremental.

CONSIDERACIONES PREVIASDescripcin.- La estructura a modelar es una edificacin de concreto armado de 06 niveles con luces de 30ft aprox. Las columnas son cuadradas de 16x16; las vigas interiores y perimtricas son de 40cmx100cm, los muros son de e=40cm y una longitud aproximada de 4.88m; las losas son de espesor de 20cm. El concreto utilizado es de fc=210kg/cm2, el acero en columnas y vigas es fy=4200kg/cm2 y malla electrosoldada en los muros (doble malla); con un fy=5050kg/cm2 El uso de esta edificacin esta en la categora de Centro Comercial, y se desplantara en la ciudad de Lima.

Anlisis y Diseo Estructural en base a las Normas: E.020: Cargas E.030: Sismo Resistente E.060: Concreto Armado Se ha definido los refuerzos de las columnas Se ha definido los refuerzos de los muros Los entrepisos se modelaron como Membrana, y se uso Diafragma Rgido de rea

ETAPA: MODELAMIENTO EN ETABSGEOMETRA EN PLANTA UNIDADES EN METROS S/C=500KG/M2

ESPECTRO DE RESPUESTA NORMA E030

PERIODO CON LA NORMA E020 E030 Y E060 T1=0.6559S T2=0.5821S

DRIFT X-X=2.6/1000, EN EL ULTIMO PISO

RESULTADOS

DISEO DE MURO M1X EN EL SEXTO PISO

Muro con malla electrosoldada espaciado a 0.15 m no chequea

Muro con malla corrugada espaciadas a 0.10m chequea acero 3/8

En el primer piso no chequea la placa M1X , no chequea corte, ni con doble malla #6 @ 10cm

En el 6to piso si chequea la placa M1X con una malla de 3/8 @ 10cm

NO CHEQUEA en el primer nivel y si cumple en el 6to piso con las consideracio nes acotadas.

GRAFICA COLUMNA CALIBRADA Name: Type: Tanaka and Park 1990, No. 6 Rectangular

2.

ETAPA: MODELAMIENTO EN CANNY

ELEVACIN 06 PISOS

PLANTA MODELADA EN EL CANNY

PRIMERA FORMA DE MODO (PERIODO FUNDAMENTAL T1=0.51sec)

SEGUNDA FORMA DE MODO (T2=0.44sec)

TERCERA FORMA DE MODO (T3=0.18sec)

MATERIALES CONSTITUTIVOS1.- CONCRETO 210 Kgf/cm2

2.- Malla Electrosoldada, fy=5051 kg/cm2 y FU=5,600 kg/cm2, para los muros (doble malla)

3.- Acero Corrugado Grado 60 para las dems secciones

SECCIONES USADAS

3. ETAPA: ANLISIS DINMICO INCREMENTAL (IDA)Escalamiento de los registros ssmicos, mostraremos solo para 2g. y luego el reporte de todas las corridas. PAR DE REGISTRO SSMICOS 7035 Y 7036

DESPLAZAMIENTO EN EL ULTIMO PISO

Y as escalmos desde 0.5g a 10g.

PAR DE REGISTRO SSMICOS 7038 Y 7039

DESPLAZAMIENTO EN EL ULTIMO PISO

Y as escalmos desde 0.5g a 10g.

PAR DE REGISTRO SISMICOS 7050 Y 7051

DESPLAZAMIENTO EN EL ULTIMO PISO

Y as escalmos desde 0.5g a 10g.

DESPLAZAMIENTO HALLADOS CON EL CANNY DEL ULTIMO NIVEL CON LOS SISMOS

Sa (0.60 seg, 5%) g 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 6.0 7.0 7035 -7036 X 0 34.211 84.908 83.155 113.220 104.050 111.510 144.300 202.320 287.210 322.500 525.440 445.930 Y 0 48.081 64.317 81.868 101.710 146.520 179.740 210.730 242.830 270.870 287.000 309.960 327.780 7038 -7039 X 0 39.096 80.824 168.310 137.360 146.510 215.580 289.790 229.810 229.600 289.490 311.300 393.520 Y 0 32.298 58.503 68.440 81.214 76.505 78.371 122.440 101.190 128.100 174.510 7050 -7051 X 0 60.955 73.325 150.150 237.510 282.020 359.240 428.030 706.970 860.270 923.140 Y 0 58.407 93.134 138.950 119.190 190.580 249.710 315.760 398.930 514.820 554.160 904.260

Factor de Escalamiento Fx 0 2.04 4.08 6.12 8.16 10.20 12.24 14.28 16.32 Fy 0 1.22 2.45 3.67 4.89 6.11 7.33 8.55 9.77

18.36 10.99 20.40 12.21 24.48 14.66 28.56 17.11

287.440 1150.500

290.650 3397.800 1213.300

DRIFT HALLADOS DEL LTIMO NIVEL CON LOS SISMOSSe ha convertido los desplazamientos de milmetros a metros, y para hallar los DRIFT se ha dividido entre la altura (22.86 m).

GRAFICO IDA

NORMA E.030 ART. 18.3 y ART. 15.1Sismos y Verificacin de la Mxima Deformacin de Entrepiso Sismo Sismo 7035 Sismo 7036 Sismo 7038 Sismo 7039 Sismo 7050 Sismo 7051 Max. DRIFT 0.0015 0.0021 0.0017 0.0014 0.0027 0.0026

Promedio: 0.0019 Limite: 0.0070 Mayor: 0.0027 Sismos Escalados a PGA=0.40g

COMPARACIN ENTRE LA RIGIDEZ ESTRUCTURAL TERICA Y LA PROMEDIO ANTE LOS REGISTROS SSMICOS Kx = 6943.3/60.955 = 113.91 KN/mm Ky =8409.0/58.407 = 143.97 KN/mm La Rigidez Terica en X = 8745.35/46.95 = 186.27 KN/mm La Rigidez Terica en Y = 9394.23/39.51 = 237.29 KN/mm

Sa QUE IMPLICA UN DRIFT GLOBAL DE 0.007, CON UN 50% DE NIVEL DE CONFIANZA

Promedio (50% de Confianza) = 2.63 g para un Drift Global de 0.007 Z=0.40 U=1.30 S=1.00 C=2.5 R= 6 ZUSC = 0.40 x 1.30 x 1.00 x 2.50 = 1.3 g ZUSC/R = 0.40 x 1.30 x 1.00 x 2.50 /6 = 0.21 g

Sa QUE IMPLICA UNA PROBABILIDAD DE COLAPSO DE 50%

Se asume que el colapso se da en un Drift Global del 2%, 5 de los 6 registros cruzan este Drift. El 50% de la probabilidad del colapso se da con una aceleracin Sa de 5.81 g, tres registros lo hacen en valor menor a 5.81 g. Esto implica que 5.81 g es el Sa con P (colapso) = 0,5 aprox.

DUCTILIDAD POR DESPLAZAMIENTO CON UN 50% DEL NIVEL DE CONFIANZA

CURVAS DE PELIGRO T=0.60 Segundos 22 Registros 5 % AMORTIGUAMIENTO

DRIFT GLOBAL PARA UN SISMO DE SERVICIO, DISEO Y ULTIMO CON UN NIVEL DE CONFIANZA DEL 50%

DRIFT GLOBAL PARA UN SISMO DE SERVICIO, DISEO Y ULTIMO CON UN NIVEL DE CONFIANZA DEL VALOR MEDIO MAS UNA DESVIACIN ESTNDAR

CONCLUSIONES El uso de procedimientos mas sofisticados, en el modelamiento inelstico de estructuras para simular comportamientos y predecir respuestas, se va a convertir en trabajo cotidiano en las oficinas de ingeniera estructural, conforme el Diseo Ssmico Basado en Desempeo se abra paso en nuestro medio. En trminos estadsticos diramos que la incertidumbre en la determinacin de las acciones basadas en resistencia es inferior a la que se halla presente en las basadas en desplazamientos. Todo este razonamiento mas consideraciones econmicas han creado el marco en el que se viene desarrollando el Diseo Ssmico Basado en Desempeo, (Jalayer y Cornell, 2003). Este enfoque aun no es incorporado en nuestras Normas, pero indefectiblemente ello ocurrir en los prximos aos. La realidad de nuestras estructuras es inelstica y aleatoria.

CONCLUSIONESPROCEDIMIENTOS DE ANALISIS SISMICO DE ESTRUCTURAS Los principales procedimientos de anlisis ssmico son los siguientes (FEMA,1997): 4.Anlisis Estticos Lineales (ALE), conocidos como Estticos Equivalentes, como se especifica en el artculo 17 de nuestra Norma E.030 (RNE, 2006). 2. Anlisis Dinmicos Lineales (ALD), normados en nuestro reglamento por el artculo 18 de la mencionada Norma. Se usan dos tipos: a. Tiempo Historia, cuando se usan registros de aceleracin y las respuestas estructurales se conocen a lo largo de toda a duracin del evento ssmico. b. Espectro de Respuesta, cuando se trabaja con los espectros obtenidos de los registros de aceleracin, combinando los aportes de cada modo, a fin de obtener un valor representativo de la respuesta, ya que la falta de simultaneidad de las mximas respuestas en cada modo de vibracin implican la necesidad de combinarlas adecuadamente. 3. Anlisis Estticos No Lineales (ANLE), mas conocidos como Push Over, por su nombre en ingls, cuya principal caracterstica es la de usar sistemas equivalentes de un grado de libertad, para modelar una estructura de mltiples grados de libertad y que nicamente nos permiten apreciar respuestas globales de la estructura.

CONCLUSIONESPROCEDIMIENTOS DE ANALISIS SISMICO DE ESTRUCTURAS 4. Anlisis Dinmicos No Lineales (ANLD), cuando conociendo las propiedades de los materiales constitutivos de nuestra estructura y de los elementos de los sistemas estructurales, hacemos uso de registros de aceleracin, en un cierto nmero de ellos, para predecir las respuestas de nuestro sistema, generalmente las basadas en desplazamientos. Las herramientas mas conocidas, desde la ptica de la discretizacin, son: a. Elementos Finitos, sumamente poderoso, pero consumidor de ingentes recursos de hardware, que lo hace prohibitivo en su uso en la mayora de los casos, de tal modo que solamente ciertas instituciones tienen los equipos y el software capaces de manejar en forma aceptable los requerimientos que implican el modelar una estructura. Permite predecir respuestas de resistencia y desplazamiento al detalle. b. Macro Elementos, que usando las curvas esfuerzo deformacin y el mtodo de las fibras por un lado e incorporando modelos histerticos para diversos elementos (vigas, columnas, muros, rotulas, resortes, cables, etc.) por otro, permiten predecir de una forma no tan onerosa, la respuesta de nuestro sistema estructural. Ideal para respuestas de desplazamiento (rotaciones, curvaturas, deformaciones de entrepiso, etc.)