anÁlisis sÍsmico estÁtico ingenierÍa sÍsmica

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1 ENUNCIADO : Realizar el análisis sísmico estático de forma manual y comparar sus derivas inel ásticas con las que brinda el programa de cómputo ETABS . Solo analice en dirección X . ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA Ing. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC - CIP:194293 Datos: Edificio de 4 niveles ó: : : 2 : = 280/ 2 : 4040 : 3040 : = 15 : = 100/ 2 í: = 100/ 2

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Page 1: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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ENUNCIADO: Realizar el análisis sísmico estático de forma manual y comparar sus derivas inelásticas con las que brinda el

programa de cómputo ETABS. Solo analice en dirección X.

ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICOINGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Datos: Edificio de 4 niveles

𝑈𝑏𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛: 𝐿𝑖𝑚𝑎𝑈𝑠𝑜: 𝑂𝑓𝑖𝑐𝑖𝑛𝑎𝑠

𝑆𝑢𝑒𝑙𝑜 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜: 𝑆2𝐶𝑜𝑛𝑐𝑟𝑒𝑡𝑜: 𝑓𝑐

′ = 280𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2

𝐶𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎𝑠: 𝐶40𝑥40𝑉𝑖𝑔𝑎𝑠: 𝑉30𝑥40

𝐿𝑜𝑠𝑎 𝑚𝑎𝑐𝑖𝑧𝑎: 𝑒 = 15𝑐𝑚𝐴𝑐𝑎𝑏𝑎𝑑𝑜𝑠: 𝑤𝑎𝑐𝑏 = 100𝑘𝑔𝑓/𝑚2

𝑡𝑎𝑏𝑖𝑞𝑢𝑒𝑟í𝑎: 𝑤𝑡𝑎𝑏 = 100𝑘𝑔𝑓/𝑚2

Page 2: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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1.2. MÉTODOS APROXIMADOS PARA DETERMINAR LA RIGIDEZ LATERAL DE PÓRTICOS

1. RIGIDEZ LATERAL DE PÓRTICOS

b) Fórmulas de Wilbur

Con estas fórmulas se encuentran rigideces de todo un nivel, con la condición de que las columnas estén todas

empotradas o todas articuladas.

Parámetros a tener en cuenta:

𝐾𝑛: 𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 n

𝐾𝑣𝑛: 𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 n

𝐾𝑐𝑛: 𝑟𝑖𝑔𝑖𝑑𝑒𝑧 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 n

ℎ𝑛: 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 n

𝑚, 𝑛, ϴ: í𝑛𝑑𝑖𝑐𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑖𝑛𝑑𝑖𝑐𝑎𝑛 3 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠 𝑑𝑒𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 ℎ𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑎𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎

INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Page 3: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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1. RIGIDEZ LATERAL DE PÓRTICOS

Rigidez lateral para el 1er nivel

Columnas empotradas

𝐾1 =48𝐸

ℎ14ℎ1∑𝐾𝑐1

+ℎ1 + ℎ2

∑𝐾𝑣1 +∑𝐾𝑐112

Columnas articuladas

𝐾1 =24𝐸

ℎ18ℎ1∑𝐾𝑐1

+2ℎ1 + ℎ2∑𝐾𝑣1

Rigidez lateral para el 2do nivel

Columnas empotradas

𝐾2 =48𝐸

ℎ24ℎ2∑𝐾𝑐2

+ℎ1 + ℎ2

∑𝐾𝑣1 +∑𝐾𝑐112

+ℎ2 + ℎ3∑𝐾𝑣2

Columnas articuladas

𝐾2 =48𝐸

ℎ24ℎ2∑𝐾𝑐2

+2ℎ1 + ℎ2∑𝐾𝑣1

+ℎ2 + ℎ3∑𝐾𝑣2

Rigidez lateral para el 3er nivel y niveles superiores

𝐾𝑛 =48𝐸

ℎ𝑛4ℎ𝑛∑𝐾𝑐𝑛

+ℎ𝑚 + ℎ𝑛∑𝐾𝑣𝑚

+ℎ𝑛 + ℎϴ∑𝐾𝑣𝑛

INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Page 4: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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1. RIGIDEZ LATERAL DE PÓRTICOSINGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

El análisis mediante el

Método de Wilbur se

realiza para un

pórtico de uno de los

ejes en dirección “X”.

Para calcular la

rigidez total de cada

nivel se debe

multiplicar las

rigideces encontradas

en estos cálculos por

el número de ejes en

“X”.

Page 5: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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1. RIGIDEZ LATERAL DE PÓRTICOSINGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

RIGIDEZ LATERAL PARA EL NIVEL N1

Datos: f c = 280.00 kgf/cm² resistencia del concreto

E = 252.67 tonf/cm² elasticidad del concreto

h1 = 300.00 cm altura del 1er nivel

h2 = 300.00 cm altura del 2do nivel

Columnas: b = 40.00 cm base Vigas: b = 30.00 cm base

h = 40.00 cm peralte h = 40.00 cm peralte

Lc = 300.00 cm longitud Lv = 400.00 cm longitud

Ic = 213333.33 cm⁴ inercia Iv = 160000.00 cm⁴ inercia

Kc = 711.11 cm³ rigidez relativa Kv = 400.00 cm³ rigidez relativa

#c = 4.00 cantidad #v = 3.00 cantidad

∑Kc1 = 2844.44 cm³ ∑Kv1 = 1200.00 cm³

Rigidez lateral:

K1 = 48.16 tonf/cm rigidez lateral del 1er nivel

RIGIDEZ LATERAL PARA EL NIVEL N2

Datos: f c = 280.00 kgf/cm² resistencia del concreto

E = 252.67 tonf/cm² elasticidad del concreto

h1 = 300.00 cm altura del 1er nivel

h2 = 300.00 cm altura del 2do nivel

h3 = 300.00 cm altura del 3er nivel

Columnas: b = 40.00 cm base Vigas: b = 30.00 cm base

h = 40.00 cm peralte h = 40.00 cm peralte

Lc = 300.00 cm longitud Lv = 400.00 cm longitud

Ic = 213333.33 cm⁴ inercia Iv = 160000.00 cm⁴ inercia

Kc = 711.11 cm³ rigidez relativa Kv = 400.00 cm³ rigidez relativa

#c = 4.00 cantidad #v = 3.00 cantidad

∑Kc1 = ∑Kc2 = 2844.44 cm³ ∑Kv1 = ∑Kv2 = 1200.00 cm³

Rigidez lateral:

K2 = 30.18 tonf/cm rigidez lateral del 2do nivel

𝑲𝟏 = 𝟒 𝟒𝟖. 𝟏𝟔 = 𝟏𝟗𝟐. 𝟔𝟒𝒕𝒐𝒏𝒇/𝒄𝒎

𝑲𝟐 = 𝟒 𝟑𝟎. 𝟏𝟖 = 𝟏𝟐𝟎. 𝟕𝟐𝒕𝒐𝒏𝒇/𝒄𝒎

Page 6: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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1. RIGIDEZ LATERAL DE PÓRTICOSINGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

RIGIDEZ LATERAL PARA EL NIVEL N3

Datos: f c = 280.00 kgf/cm² resistencia del concreto

E = 252.67 tonf/cm² elasticidad del concreto

h2 = 300.00 cm altura del 2do nivel

h3 = 300.00 cm altura del 3er nivel

h4 = 300.00 cm altura del 4to nivel

Columnas: b = 40.00 cm base Vigas: b = 30.00 cm base

h = 40.00 cm peralte h = 40.00 cm peralte

Lc = 300.00 cm longitud Lv = 400.00 cm longitud

Ic = 213333.33 cm⁴ inercia Iv = 160000.00 cm⁴ inercia

Kc = 711.11 cm³ rigidez relativa Kv = 400.00 cm³ rigidez relativa

#c = 4.00 cantidad #v = 3.00 cantidad

∑Kc3 = 2844.44 cm³ ∑Kv2 = ∑Kv3 = 1200.00 cm³

Rigidez lateral:

K3 = 28.43 tonf/cm rigidez lateral del 3er nivel

RIGIDEZ LATERAL PARA EL NIVEL N4

Datos: f c = 280.00 kgf/cm² resistencia del concreto

E = 252.67 tonf/cm² elasticidad del concreto

h3 = 300.00 cm altura del 2do nivel

h4 = 300.00 cm altura del 3er nivel

h5 = 0.00 cm altura del 4to nivel

Columnas: b = 40.00 cm base Vigas: b = 30.00 cm base

h = 40.00 cm peralte h = 40.00 cm peralte

Lc = 300.00 cm longitud Lv = 400.00 cm longitud

Ic = 213333.33 cm⁴ inercia Iv = 160000.00 cm⁴ inercia

Kc = 711.11 cm³ rigidez relativa Kv = 400.00 cm³ rigidez relativa

#c = 4.00 cantidad #v = 3.00 cantidad

∑Kc4 = 2844.44 cm³ ∑Kv3 = ∑Kv4 = 1200.00 cm³

Rigidez lateral:

K4 = 34.50 tonf/cm rigidez lateral del 4to nivel

𝑲𝟑 = 𝟒 𝟐𝟖. 𝟒𝟑 = 𝟏𝟏𝟑. 𝟕𝟐𝒕𝒐𝒏𝒇/𝒄𝒎𝑲𝟒 = 𝟒 𝟑𝟒. 𝟓𝟎 = 𝟏𝟑𝟖. 𝟎𝟎𝒕𝒐𝒏𝒇/𝒄𝒎

Page 7: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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2. METRADO DE CARGASINGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

METRADO DE CARGAS PARA EL ENTREPISO 1, 2 y 3

Vigas V30x40: Columnas C40x40:

b = 0.30 m base b = 0.40 m base

h = 0.40 m peralte h = 0.40 m peralte

ɣ = 2.40 tonf/m³ peso específico del concreto ɣ = 2.40 tonf/m³ peso específico del concreto

Lx = 48.00 m longitud de vigas en X (12mx4ejes) he1/2/3 = 3.00 m altura de entrepiso 1

Ly = 36.00 m longitud de vigas en Y (9mx4ejes) #c = 16.00 cantidad de columnas

Wv = 24.19 tonf peso de vigas Wv = 18.43 tonf peso de columnas

Losa e=15cm: Acabados + tabiquería w=200kgf/m²:

e = 0.15 m espesor de losa Wacab = 0.10 tonf/m² peso de acabados

A = 108.00 m² área en planta Wtab = 0.10 tonf/m² peso de tabiquería

ɣ = 2.40 tonf/m³ peso específico del concreto A = 108.00 m² área en planta

Wlosa = 38.88 tonf peso de losa Wa/t = 21.60 tonf peso de acabados y tabiquería

Sobrecarga S/C=200kgf/m²:

s/c = 0.20 tonf/m² espesor de losa CM = 103.10 tonf peso de carga muerta

A = 108.00 m² área en planta CV = 21.60 tonf peso de carga viva

METRADO DE CARGAS PARA EL ENTREPISO 4

Vigas V30x40: Columnas C40x40:

b = 0.30 m base b = 0.40 m base

h = 0.40 m peralte h = 0.40 m peralte

ɣ = 2.40 tonf/m³ peso específico del concreto ɣ = 2.40 tonf/m³ peso específico del concreto

Lx = 48.00 m longitud de vigas en X (12mx4ejes) he4 = 1.50 m altura de entrepiso 4

Ly = 36.00 m longitud de vigas en Y (9mx4ejes) #c = 16.00 cantidad de columnas

Wv = 24.19 tonf peso de vigas Wv = 9.22 tonf peso de columnas

Losa e=15cm: Acabados + tabiquería w=200kgf/m²:

e = 0.15 m espesor de losa Wacab = 0.10 tonf/m² peso de acabados

A = 108.00 m² área en planta Wtab = 0.10 tonf/m² peso de tabiquería

ɣ = 2.40 tonf/m³ peso específico del concreto A = 108.00 m² área en planta

Wlosa = 38.88 tonf peso de losa Wa/t = 21.60 tonf peso de acabados y tabiquería

Sobrecarga S/C=100kgf/m²:

s/c = 0.10 tonf/m² espesor de losa CM = 93.89 tonf peso de carga muerta

A = 108.00 m² área en planta CV = 10.80 tonf peso de carga viva

Page 8: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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3. PERIODO EN X (MODELO EN ETABS)INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Periodo en X: Tx=0.463seg

Page 9: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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4. PARÁMETROS SÍSMICOS NORMA E030INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Según Norma de Cargas E020, para techos:

Según Norma sismorresistente E030, categorías:

Según Norma sismorresistente E030, pesos:

Page 10: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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4. PARÁMETROS SÍSMICOS NORMA E030INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Según Norma sismorresistente E030,

Factor de zona:

Page 11: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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5. CORTANTE BASAL NORMA E030INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Page 12: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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6. FUERZAS INERCIALES NORMA E030INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

hi Wi Hi Fi

(m) (tonf) (m) (tonf)

4 3.00 96.59 12.00 1159.08 0.3724 23.13

3 3.00 108.50 9.00 976.50 0.3138 19.49

2 3.00 108.50 6.00 651.00 0.2092 12.99

1 3.00 108.50 3.00 325.50 0.1046 6.50

∑= 3112.08 ∑= 62.10

nivel WixHi^k αi

Page 13: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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6. FUERZAS INERCIALES NORMA E030INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Page 14: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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7. DESPLAZAMIENTOS LATERALES Y DERIVAS NORMA E030INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Page 15: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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7. DESPLAZAMIENTOS LATERALES Y DERIVAS NORMA E030INGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

Page 16: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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8. DESPLAZAMIENTOS LATERALES USANDO ETABSINGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

U1=0.2948cm

U2=0.6931cm

U3=1.0130cm

U4=1.2002cm

Page 17: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO INGENIERÍA SÍSMICA

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9. COMPARATIVA DE DESPALZAMIENTOS LATERALESINGENIERÍA SÍSMICAIng. Waldo Inga Docente JP UNI/FIC-CIP:194293

U1=0.2948cm

U2=0.6931cm

U3=1.0130cm

U4=1.2002cm

CÁLCULO USANDO ETABS CÁLCULO MANUAL USANDO WILBUR

PARA LA RIGIDEZ LATERAL