Analisis sismico-incremental

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Analisis sismico-incremental

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<ul><li> 1. RESUMENEl presente estudio corresponde al trabajo final del curso deComportamiento y Diseo Avanzado de Concreto Reforzado, el cualha sido dividido en tres etapas:1.- Modelamiento y Diseo de la estructura usando el softwareETABS.2.- Modelamiento y anlisis no lineal con el software CANNY.3.- Anlisis dinmico incremental.</li></ul> <p> 2. CONSIDERACIONES PREVIASDescripcin.- La estructura a modelar es una edificacin deconcreto armado de 06 niveles con luces de 30ft aprox. Lascolumnas son cuadradas de 16x16; las vigas interiores yperimtricas son de 40cmx100cm, los muros son de e=40cmy una longitud aproximada de 4.88m; las losas son deespesor de 20cm.El concreto utilizado es de f c=210kg/cm2, el acero encolumnas y vigas es fy=4200kg/cm2 y malla electrosoldadaen los muros (doble malla); con un fy=5050kg/cm2El uso de esta edificacin esta en la categora de CentroComercial, y se desplantara en la ciudad de Lima. 3. Anlisis y Diseo Estructural en base a las Normas:E.020: CargasE.030: Sismo ResistenteE.060: Concreto ArmadoSe ha definido los refuerzos de las columnasSe ha definido los refuerzos de los murosLos entrepisos se modelaron como Membrana, y se usoDiafragma Rgido de rea 4. 1. ETAPA: MODELAMIENTO EN ETABS GEOMETRA EN PLANTA UNIDADES EN METROS S/C=500KG/M2 5. ESPECTRO DE RESPUESTA NORMA E030 6. PERIODO CON LA NORMA E020 E030 Y E060 T1=0.6559S T2=0.5821S 7. DRIFT X-X=2.6/1000, EN EL ULTIMO PISO 8. RESULTADOS 9. DISEO DE MURO M1X EN EL SEXTO PISOMuro con malla electrosoldada espaciado a 0.15 m no chequea 10. Muro con malla corrugada espaciadas a 0.10m chequea acero 3/8 11. En el primer piso no chequea la placa M1X , no chequea corte, ni con doblemalla #6 @ 10cm 12. En el 6to piso si chequea la placa M1X con una malla de 3/8 @ 10cm 13. NOCHEQUEAen el primernivel y sicumple en el6to piso conlasconsideracionesacotadas. 14. GRAFICA COLUMNA CALIBRADAName: Tanaka and Park 1990, No. 6Type: Rectangular 15. 2. ETAPA: MODELAMIENTO EN CANNYELEVACIN 06 PISOS 16. PLANTA MODELADA EN EL CANNY 17. PRIMERA FORMA DE MODO (PERIODO FUNDAMENTAL T1=0.51sec) 18. SEGUNDA FORMA DE MODO (T2=0.44sec) 19. TERCERA FORMA DE MODO (T3=0.18sec) 20. MATERIALES CONSTITUTIVOS1.- CONCRETO 210 Kgf/cm2 21. 2.- Malla Electrosoldada, fy=5051 kg/cm2 y FU=5,600 kg/cm2, para los muros(doble malla) 22. 3.- Acero Corrugado Grado 60 para las dems secciones 23. SECCIONES USADAS 24. 3. ETAPA: ANLISIS DINMICO INCREMENTAL (IDA)Escalamiento de los registros ssmicos, mostraremos solo para 2g. y luego el reportede todas las corridas. PAR DE REGISTRO SSMICOS 7035 Y 7036 25. DESPLAZAMIENTO EN EL ULTIMO PISOY as escalmos desde 0.5g a 10g. 26. PAR DE REGISTRO SSMICOS 7038 Y 7039 DESPLAZAMIENTO EN EL ULTIMO PISOY as escalmos desde 0.5g a 10g. 27. PAR DE REGISTRO SISMICOS 7050 Y 7051 DESPLAZAMIENTO EN EL ULTIMO PISOY as escalmos desde 0.5g a 10g. 28. DESPLAZAMIENTO HALLADOS CON EL CANNY DEL ULTIMO NIVEL CON LOS SISMOSSa (0.60 seg,Factor de 5%) g7035 -70367038 -70397050 -7051EscalamientoX Y X Y X YFx Fy0.0 0 0 0 0 0 0 000.534.21148.08139.09632.29860.95558.4072.041.221.084.90864.31780.82458.50373.32593.1344.082.451.583.15581.868 168.31068.440 150.150 138.9506.123.672.0 113.220 101.710 137.36081.214 237.510 119.1908.164.892.5 104.050 146.520 146.51076.505 282.020 190.580 10.206.113.0 111.510 179.740 215.58078.371 359.240 249.710 12.247.333.5 144.300 210.730 289.790 122.440 428.030 315.760 14.288.554.0 202.320 242.830 229.810 101.190 706.970 398.930 16.329.774.5 287.210 270.870 229.600 128.100 860.270 514.820 18.36 10.995.0 322.500 287.000 289.490 174.510 923.140 554.160 20.40 12.216.0 525.440 309.960 311.300 287.440 1150.500904.260 24.48 14.667.0 445.930 327.780 393.520 290.650 3397.800 1213.300 28.56 17.11 29. DRIFT HALLADOS DEL LTIMO NIVEL CON LOS SISMOSSe ha convertido los desplazamientos de milmetros a metros, y para hallar losDRIFT se ha dividido entre la altura (22.86 m). 7035 -70367038 -70397050 -7051Sa (0.60 seg, 5%) gX Y X Y X Y0.0 0000000.5 0.001497 0.002103 0.001710 0.001413 0.002666 0.0025551.0 0.003714 0.002814 0.003536 0.002559 0.003208 0.0040741.5 0.003638 0.003581 0.007363 0.002994 0.006568 0.0060782.0 0.004953 0.004449 0.006009 0.003553 0.010390 0.0052142.5 0.004552 0.006409 0.006409 0.003347 0.012337 0.0083373.0 0.004878 0.007863 0.009430 0.003428 0.015715 0.0109233.5 0.006312 0.009218 0.012677 0.005356 0.018724 0.0138134.0 0.008850 0.010622 0.010053 0.004427 0.030926 0.0174514.5 0.012564 0.011849 0.010044 0.005604 0.037632 0.0225215.0 0.014108 0.012555 0.012664 0.007634 0.040382 0.0242416.0 0.022985 0.013559 0.013618 0.012574 0.050328 0.0395567.0 0.019507 0.014339 0.017214 0.012714 0.148635 0.053075 10.0 0.041986 0.029828 0.036206 0.010839 0.400516 0.079313 30. GRAFICO IDA 31. NORMA E.030 ART. 18.3 y ART. 15.1Sismos y Verificacin de la Mxima Deformacin de Entrepiso SismoMax. DRIFT Sismo 70350.0015 Sismo 70360.0021 Sismo 70380.0017 Sismo 70390.0014 Sismo 70500.0027 Sismo 70510.0026Promedio: 0.0019Limite: 0.0070Mayor: 0.0027Sismos Escalados a PGA=0.40g 32. COMPARACIN ENTRE LA RIGIDEZ ESTRUCTURAL TERICA Y LA PROMEDIO ANTE LOS REGISTROS SSMICOSKx = 6943.3/60.955 = 113.91 KN/mmKy =8409.0/58.407 = 143.97 KN/mmLa Rigidez Terica en X = 8745.35/46.95 = 186.27 KN/mmLa Rigidez Terica en Y = 9394.23/39.51 = 237.29 KN/mm 33. Sa QUE IMPLICA UN DRIFT GLOBAL DE 0.007, CON UN 50% DE NIVEL DE CONFIANZA 7035 7036 70387039 7050 7051 3.65 2.66 2.604.90 1.55 2.38Promedio (50% de Confianza) = 2.63 g para un Drift Global de 0.007Z=0.40U=1.30 S=1.00C=2.5 R= 6ZUSC = 0.40 x 1.30 x 1.00 x 2.50 = 1.3 gZUSC/R = 0.40 x 1.30 x 1.00 x 2.50 /6 = 0.21 g 34. 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 esteDrift.El 50% de la probabilidad del colapso se da con una aceleracin Sa de 5.81 g, tresregistros lo hacen en valor menor a 5.81 g.Esto implica que 5.81 g es el Sa con P (colapso) = 0,5 aprox. 35. DUCTILIDAD POR DESPLAZAMIENTO CON UN 50% DEL NIVEL DECONFIANZA 36. CURVAS DE PELIGRO T=0.60 Segundos 22 Registros 5 % AMORTIGUAMIENTO 37. DRIFT GLOBAL PARA UN SISMO DE SERVICIO, DISEO Y ULTIMOCON UN NIVEL DE CONFIANZA DEL 50% 38. DRIFT GLOBAL PARA UN SISMO DE SERVICIO, DISEO Y ULTIMOCON UN NIVEL DE CONFIANZA DEL VALOR MEDIO MAS UNA DESVIACIN ESTNDAR 39. CONCLUSIONES El uso de procedimientos mas sofisticados, en el modelamiento inelstico deestructuras para simular comportamientos y predecir respuestas, se va aconvertir en trabajo cotidiano en las oficinas de ingeniera estructural, conformeel Diseo Ssmico Basado en Desempeo se abra paso en nuestro medio. En trminos estadsticos diramos que la incertidumbre en la determinacin delas acciones basadas en resistencia es inferior a la que se halla presente en lasbasadas en desplazamientos. Todo este razonamiento mas consideracioneseconmicas han creado el marco en el que se viene desarrollando el DiseoSsmico Basado en Desempeo, (Jalayer y Cornell, 2003). Este enfoque aun noes incorporado en nuestras Normas, pero indefectiblemente ello ocurrir en losprximos aos. La realidad de nuestras estructuras es inelstica y aleatoria. 40. CONCLUSIONESPROCEDIMIENTOS DE ANALISIS SISMICO DE ESTRUCTURASLos principales procedimientos de anlisis ssmico son los siguientes (FEMA,1997):1. 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 elartculo 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 sunombre en ingls, cuya principal caracterstica es la de usar sistemas equivalentesde un grado de libertad, para modelar una estructura de mltiples grados de libertady que nicamente nos permiten apreciar respuestas globales de la estructura. 41. CONCLUSIONESPROCEDIMIENTOS DE ANALISIS SISMICO DE ESTRUCTURAS4. Anlisis Dinmicos No Lineales (ANLD), cuando conociendo las propiedades delos materiales constitutivos de nuestra estructura y de los elementos de los sistemasestructurales, hacemos uso de registros de aceleracin, en un cierto nmero de ellos,para predecir las respuestas de nuestro sistema, generalmente las basadas endesplazamientos. Las herramientas mas conocidas, desde la ptica de ladiscretizacin, son:a. Elementos Finitos, sumamente poderoso, pero consumidor de ingentes recursosde hardware, que lo hace prohibitivo en su uso en la mayora de los casos, de talmodo que solamente ciertas instituciones tienen los equipos y el software capaces demanejar en forma aceptable los requerimientos que implican el modelar unaestructura. Permite predecir respuestas de resistencia y desplazamiento al detalle.b. Macro Elementos, que usando las curvas esfuerzo deformacin y el mtodo delas fibras por un lado e incorporando modelos histerticos para diversos elementos(vigas, columnas, muros, rotulas, resortes, cables, etc.) por otro, permiten predecir deuna forma no tan onerosa, la respuesta de nuestro sistema estructural. Ideal pararespuestas de desplazamiento (rotaciones, curvaturas, deformaciones de entrepiso,etc.)</p>