diseÑo sismo resistente

UniversidadAndina NstorCceresVelsquez

Curso:DISEO SISMO REISTENTE DE EDIFICACIONESPresentado por:

- Benavente Zapana Eugenio EfrainJuliaca peru

2014

Universidad Andina Nstor Cceres Velsquez

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1-1-2014

ContenidoINTRODUCCIN .................................................................................................................................... 2

ARQUITECTURA ................................................................................................................................ 2CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEO............................................................. 3ESTRUCTURACIN Y PREDIMENSIONAMIENTO................................................................... 4

PARA CARGAS DE GRAVEDAD ................................................................................................ 4CALCULO DEL ESPECTRO SISIMICO ........................................................................................................ 5CREACI N DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANLI SI S EN EL .................................... 7ETABS...................................................................................................................................................... 7

Inicio del Programa: ........................................................................................................................... 7DEFINICION DE MATERIAL A USAR .................................................................................................. 10DEFINICIN DE LAS SECCIONES ....................................................................................................... 13DIBUJO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN EL MODELO ...................................................... 16DEFINIR LOS CASOS DE CARGA ESTATICOS ..................................................................................... 24DEFINIR LAS FUNCIONES DEL ESPECTRO DE RESPUESTA ................................................................ 25DEFINIR CASOS DE ESPECTRO DE RESPUESTA................................................................................. 26DEFINIR LA MASA DE PARA EL ANALISIS DE CARGA ....................................................................... 27ASIGNACIN DE CARGAS ................................................................................................................. 27ASIGANACION DE RESTRICCIONES .................................................................................................. 28ASIGNACION DE BRAZOS RIGIDOS .................................................................................................. 29ASIGNACION DE DIAFRAGMAS RIGIDOS ......................................................................................... 30COLOCACION DE MALLA DE ELEMENTOS FINITOS.......................................................................... 31DEFINIR LOS PARAMETROS DE ANALISIS ........................................................................................ 31REALIZAR EL CHEQUEO ESTRUCTURAL ............................................................................................ 32ANLISIS FINAL................................................................................................................................. 32RESULTADOS..................................................................................................................................... 33


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INTRODUCCINARQUITECTURA

El edificio destinado para viviendas tiene 5 pisos con un departamento por nivel Cadadepartamento cuenta con tres dormitorios, dos baos, cocina, adems de una salacomedor. Slo en el primer consta de tiendas y un garaje. En la azotea una amplia reacomn.

En la figura se puede apreciar la elevacin del edificio.

Elevacines del edificio

Distribucin en planta del primer nivel y de los niveles tpicos de departamento


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CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEO

Caractersticas y propiedades de los materiales:

Concreto:

- Resistencia nominal a compresin = fc = 210 kg/cm2

- Mdulo de elasticidad = 15100*fc

- Mdulo de Poisson = 0.15 =

Acero de Refuerzo:

- Corrugado, grado 60, esfuerzo de fluencia ( fy )= 4200 kg/cm2 = 4.2ton/cm2

- Mdulo de elasticidad = Es = 2000,000 kg/cm2

- Deformacin al inicio de la fluencia =0.0021

Sobrecargas de diseo

-viviendas = 200 kg/m2

-corredores y escaleras = 200 kg/m2

Normatividad:

En todo el proceso de anlisis y diseo se utilizarn las normas comprendidas en elReglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E.):

- Metrado de cargas Norma E.020

- Diseo sismorresistente Norma E.030

- Concreto Armado Norma E.060

- Suelos y cimentaciones Norma E.050


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ESTRUCTURACIN Y PREDIMENSIONAMIENTO

El proceso de estructuracin consiste en definir la ubicacin y caractersticas de losdiferentes elementos estructurales (losas, vigas, muros, columnas), de tal forma quese logre dotar a la estructura de buena rigidez, adems resulte fcil y confiablereproducir el comportamiento real de la estructura.Mediante el pre dimensionamiento se brindar las dimensiones mnimas a lassecciones de los elementos estructurales para que tengan una buena respuesta antesolicitaciones por carga de gravedad y de sismo.

PARA CARGAS DE GRAVEDAD

Pre dimensionamiento

Losas: Para pre dimensionar el espesor (h) de las losas aligeradas armadas en unsentido se sigui la Norma E.060 de Concreto Armado, donde se menciona que paraprescindir de la verificacin de deflexiones, cuando actan sobrecargas menores a300kg/m2, se puede utilizar la relacin:h = L/25 h = 4.25 / 25 = 0.17 m.

Para este caso utilizaremos una losa de 0.20 m para losas aligeradas y macizas.

Vigas: El peralte (h) y ancho (b) mnimo de la viga se obtendr de las siguientesrelaciones:h=L/11 4.88/11=0.44 asumiremos h=0.50 m.

Adems la base debe ser mayor o igual a 0.25 m para vigas sismo resistentes.

Para uniformizar el diseo se opta por utilizar un peralte h = 0.50 m y un ancho b=0.25m en todas las vigas

Columnas: Se pre dimensiona de tal forma que el esfuerzo axial mximo en la seccinde la columna bajo solicitaciones de servicio sea igual o menor a 0.45 fc, entonces:

P= # pisos x rea tributaria x carga unitaria


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Calculo de P

N de pisos = 5

rea Tributaria = 20.40 (columna mas critico)

CARGA UNITARIA

Carga muerta CM

PPLOSA = 300.00 kg/m2TABIQUERIA = 100.00 kg/m2ACABADOS = 100.00 kg/m2Total CM = 500.00 kg/m2

Carag viva CV = 200.00 kgf/m2

Cargar total unitaria x m2 = CM(1.5)+CV(1.8)=1110.00 kgf/m2

En algunos casos se incrementa la seccin de la columna con la finalidad de reducir la luzlibre de vigas.La tabla muestra que el rea requerida para la columna C1 fue de 1110.00 cm2, pero seincrement la seccin transversal de la columna para reducir la luz libre de la viga

Tabla Pre dimensionamiento de columna.

columna P servicio Arearequerida

rea real

C1 1110.00 kgf 1198.10 cm2 25x50=1250 cm2

CALCULO DEL ESPECTRO SISIMICO

Se calcul de acuerdo a la norma tcnica de edificaciones E-0.30 DISEO SISMORESISTENTE, para el anlisis dinmico y esttico se tomaron los valoressiguientes.


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CREACI N DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANLI SI S EN ELETABSInicio del Programa:

- Haga doble click en el icono de ETABS ( ) en el escritorio o busque la carpetadonde se instal el programa y haga click en ETABS.exe.

- Al ingresar al programa observaremos la siguiente vista:

- Hacemos click en la lista desplegable que seencuentra en la parte inferior derecha y elegimoslas unidades

- Cuando queramos iniciar un archivo nuevohacemos click en el botn de acceso rpido(New Model...) aparecer la ventana BuildingSystem and Story Data Definition como semuestra en la siguiente figura.


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- Para configurara la destancia entre ejes hacemos clic en y luego enpara que nos aparesca la siguiente ventana.

- Cambiamos el recuadro la opcin del recuadrode coordenadas a espacios e ingresamos las distancias entreejes segn corresponda.


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- Terminamos la operacin haciendo clic en el botn- Verificamos el nmero de niveles y sus respectivas alturas para el primer nivel H= 4.65 y para

el resto de niveles h = 2.8 en este caso no tendremos que utilizar la opcin yaque tenemos solo la diferencia de alturas en el primer nivel, procederemos a llenar elrecuadro con los siguientes valores.

-

- Seleccionamos haciendo clic en y luego teminamos esta etapa pulsando

- Al hacer clic en ok el programa nos mostrara el siguiente vista de las grillas generadas.


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- Procederemos a guardar el modelo para continuar con eldesarrollo. Click el el icono , o por el me - file/sabe.

DEFINICION DE MATERIAL A USAR

- Se usara concreto armado como nico material conformante de los elementos estructuralespara este modelo tendr una resistencia a la compresin fc=210kg/cm2. Para definir estematerial se accede por el men Define/Material Properties.


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- En el cuadro define material podemos agregar un nuevo material haciendo clic en, el programa nos mostrara el siguiente cuadro.

- En el cuadro de texto material name colocamos un nombre adecuado para el material, en estecaso colocamos CON210 y en Type Of Material ,arcamos como material isotripic.

- En el recuadro Anlisis Property Datamodificaremos cada cuadro de texto que se necesite

peso por unidad de volumen = 2400 kgf/m3masa por unidad de volumen = 2400 kgf/m3 / 9.81m/seg2 (gravedad)modulo de elasticidad = 15100*fcMdulo de Poisson = 0.15 =

- El resto de los datos los dejaremos como esta por defecto.Para poder calcular el modulo de elasticidad etabs nos da una facilidad que es la calculadora y accedera ella se presiona la combinacin de teclas shift+intro y se nos presenta la calculadora en su formabsica


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- Mediante el men view/show all, tenemos la opcin de tener acceso a la calculadorcomplete.

- En el cuadro de texto formula se realiza las operaciones y con el botn calcular se opera lafrmula para luego presionar ok e insertar la respuesta en el cuadro anterior.

-Nota: las unidades se puede cambiar segn conveniencia y al hacer clic en el botn okse convertir a la unidades que indica el recuadro inferior derecho.


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- Al finalizar tendremos el cuadro llenado de la siguiente forma.

DEFINICIN DE LAS SECCIONES

- Definiremos 2 secciones de columnas para el inicio del modelamiento y 2 secciones de vigaslas figura muestra el detalle de las secciones.

- Accederemos a definir las secciones para nuestro modelo.


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- Eliminaremos todos los perfiles y secciones que contiene por defecto el cuadro de defineFrame Secction, seleccionando todas las secciones y presionando el botn Delete Property.

- Desplegando el segundo men del recuadro click to aadiremos una seccin rectangularhaciendo clic en la opcin Add Rectangular

- en el cuadro de texto en la parte superior se ingresa el nombre adecuado para la seccin. En elrecuadro material se cambiara a CON210 que creamos con anterioridad, en la seccin dedimensions se colocara las dimensiones de la seccin a definirse depth = peralte ywidth = base

- en el recuadro concrete se pulsara el botn reforcement para determinar si el elemento trabajacomo viga (beam) o columna (colum). Tendr que verificarse que la casilla

este seleccionada, en caso de vigas esta opcin esta deshabilitada.


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- De igual manera se crearan las dems secciones.- De manera simila a las secciones en columnas y vigas se definir el tipo de losa aligerada a

utilizarse para ello ingresamos al men define/Wall/slab/deck sections

- Llenando las solicitaciones que nos pide el cuadro segn la geometra y material utilizado sedefinir la losa el el nombre asignado se LOSA20


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- Al desplegar en el recuadro click to y hacer clic en add new deck el programa nos mostrara laventana deck section en la cual llenaremos lo datos como en la siguiente figura para una losaaligerada de 0.20 metros.

DIBUJO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES EN EL MODELO

- Observando la geometra de los volados y estas tiene tramos en curva utilizaremos comoherramienta el programa AutoCAD. Definido ya todas las secciones procederemos al dibujo el lasgrillas tridimensionales que definimos anteriormente.

- Lo primero a realizar es colocar el plano en planta del segundo nivel (planta tpica en un sistema decoordenadas en la cual coincida con el sistema de coordenada del programa etasb.


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- Ya colocado el planos en planta en un sistema de coordenadas iguales a la del etabsprocedemos a calcular los centros de los tramos en curva.

COORDENADA 0,0,0

< = 9.56

< = 11.97


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- En la imagen anterior tenemos las corrdenadas de los puntos centrales de tramos en curva ytambien sus respectivos angulos cabe destacar que el programa etabs posee herramientaspara relizar este tipo de diseo.

- En esta etapa esta es la visualizacion del programaa la derecha tenemos la guilla en planta delquinto nivel y a la izquierda el modelo en 3 dimensiones.

- Para poder graficar los elemento perteneciente al volado en curva y demas usaremos puntosde referencia e iremos haciendo replicas de los puntos para hasi formar la figura deseada.

- Antes de comenzar cambiaremos a all stories para dibujar el todos los niveles

- Para dibujar un punto vamos al men draw/ Draw Point Objects

- al terminar de dibijar los puntos tiene que quedarnos como la siguiente figura.


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- ahora replicaremos radialmente los puntos sealados con rojo. Utilizando las coordenadas delos centros calculado en AutoCAD anteriormente. Para tal efecto seleccionaremos el punto areplicar e ingresaremos al men edit/replicate hacemos clic en la pestaa radial y activamosla pestaa specify en los recuadros colocamos la coordenada del centro en angulo colocamos1 y en number 11 copias

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- insertaremos las columnas al modelo para eso haremos clic en el icono o por el menDraw/Drawlines Objects/Crate Columns In Regin Or Clicks(Plantn).

- en Property seleccionaremos el tipo de columna a insertarse lo otro importante es Angulopara dirigir la rigidez de la columna hacia un eje determinado. Para insertar la columanhacemos clic en las intersecciones de los ejes segn el plano de arquitectura.

- de igual manera insertremos las vigas per ahora haciendo clic en la herramiento linea

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- Ahora dibujaremos los elementos de los volados. Para este efecto seccionaremos el tipo deseccin none (sin definir)

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- Colocaremos la losa aligerada, cabe descacar que el sentido de la losa tiene que estarperpendicular a las vigas principales.

- Ahora nos situaremos en la planta base cilc en y seleccionare base y pulsaremos ok. yeliminaremos todo aquellos elementos que no correspondan al anlisis. Antes de comenzar


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cambiar de all stories a one storie.. toraremos la ventana 3d con el icono yseleccionaremos todo los elementos del primer nivel menos las columnas.

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DEFINIR LOS CASOS DE CARGA ESTATICOS

Modificamosmodify lateral load segn corresponda


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DEFINIR LAS FUNCIONES DEL ESPECTRO DE RESPUESTA- para esto vamos al men define/response spectrum functions. en la ventan hacemis clic

spectrum from file

- colocamos un nombre, en este caso E030 que correponde al noma de diseo sismoresitente.


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DEFINIR CASOS DE ESPECTRO DE RESPUESTA


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DEFINIR LA MASA DE PARA EL ANALISIS DE CARGA

ASIGNACIN DE CARGASSeleccionamos las losas de todos los niveles excepto el ltimo nivel y le asignamos una cargadistribuida.


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ASIGANACION DE RESTRICCIONES


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ASIGNACION DE BRAZOS RIGIDOS


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ASIGNACION DE DIAFRAGMAS RIGIDOS


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COLOCACION DE MALLA DE ELEMENTOS FINITOS

DEFINIR LOS PARAMETROS DE ANALISIS


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REALIZAR EL CHEQUEO ESTRUCTURAL

ANLISIS FINAL- se analiza la estructura haciendo clic en el icono


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RESULTADOS

diseÑo sismo resistente

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