esp. online-p1-modelo 1-gabriel contreras alfaro

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Alumno: Gabriel Contreras Alfaro Ingeniero Civil, Antofagasta Chile Fecha Entrega: 20-11-2015

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Temario

I. Introducción

II. Geometría y Estructuración

2.1 Vista en Planta

III. Bases de Diseño

3.1 Materiales

3.2 Códigos y Normas

3.2.1 Cargas y combinaciones de carga

3.2.2 Espectro de diseño

IV Estructuración Final

V Análisis Sísmico

5.1 Centro de masa y rigidez

5.2 Periodos y modos de vibrar

5.3 Masas Participativas

5.4 Verificación de deriva máxima

5.5 Cortes por piso Caso más desfavorable

5.6 Porcentaje de acero longitudinal en Vigas y Columnas

5.7 Verificación demanda capacidad en columnas a flexo compresión

5.8 Relación de capacidad de columna fuerte viga débil

5.9 Acero por Corte requerido en Vigas*

5.10 Acero por corte requerido en Columnas*

*No adjuntos en informe, pendientes de ejecutar

3

I. Introducción

Se ha elaborado una edificación de seis pisos en base a marcos especiales a momento y losas de

18 cm. Dicha estructura ha sido modelada en el software de análisis estructural Etabs 2015 , en

donde se ha efectuado su análisis sísmico mediante un espectro de diseño correspondiente a la

norma Covenin 1756-2 del 2001 y del cual se han verificado los modos espectrales, masas

participativas y deriva de piso limites.

Finalmente, dimensionamiento de vigas, losas y columnas han sido elaboradas acorde al código

estadounidense ACI 318-2014.

II. Geometría y Estructuración

Ilustración 1 Vista general de edificio estudiado.

El edifico en cuestión consta de 6 plantas incluida la planta superior (techo), del nivel 1 al nivel 5

tiene una altura de piso de 3 metros, para el último piso se utilizo una altura de 2.8 metros. (ver

Ilustración 2)

Además, del nivel 1 al nivel 5 se dejo una apertura en planta para escaleras o elevador, que aún no

está definido (Ver ilustración 3 y 4).

Para la estructuración del edificio se consideraron marcos de momento del tipo especial (SMF) por

lo que todos los nudos del edificio se consideran completamente rígidos a su vez las losas fueron

modeladas como elemento finito tipo SHELL.

Ilustración 2 Altura de entre pisos. Vista en Corte de Eje J.

2.8m

3m

3m

3m

3m

3m

N6

N5

N4

N3

N2

N1

Base

4

2.1 Vista en Planta

Ilustración 3 Vista en Planta de nivel 1 a 5

6m 6m 6m 6m 6.5m 6m 6m 6m 6.5m

5m

5.5m

5.5m

5m

5m

5m

55m

31m

6m 6m 6m 6m 6.5m 6m 6m 6m 6.5m

5m

5.5m

5.5m

5m

5m

5m

55m

31m

6m 6m 6m 6m 6.5m 6m 6m 6m 6.5m

5m

5.5m

5.5m

5m

5m

5m

55m

31m

Ilustración 4 Vista en Planta de Nivel 6 (Losa Techo).

5

III. Bases de Diseño

3.1 Materiales

Todos las secciones se componen por Hormigón H-28 (f’c 280 kg/cm2), y las barras de refuerzo son

de acero A63-42H (Fy 4200kg/cm2)

3.2 Códigos y Normas

La norma sísmica aplicable a esta edificación es la norma Venezolana Covenin 1756-2 del 2001. El

código de diseño para elementos en hormigón armado corresponde al ACI 318-2014.

3.2.1 Cargas y combinaciones de carga

Las cargas utilizadas fueron cuatro:

Peso propio PP

Sobrecarga permanente SCp

Carga viva Cv

Cargas viva de techo Cvt

Componente horizontal de Sismo Sh

Las combinaciones utilizadas son:

UDCON1: 1.4 CP

UDCON2: 1.2CP+ 1.6Cv+0.5 CVt

UDCON3: 1.2CP+0.5Cv+ Sh

UDCON5: 0.9CP+Sh

donde CP = SCp+PP.

La distribución de cargas gravitacionales están subdivididas por zonas (ver ilustración 5) las cuales

son:

Cargas

Cargas por Zona [kg/cm2]

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6

SCp 320 320 320 320 320 160

Cv 350 300 250 400 500 0

Cvt 0 0 0 0 0 160

Z1

Z2

Z4

Z3 Z5 Z6

Ilustración 5 Distribución de cargas gravitacionales en plantas.

N1 a N5 N6

6

3.2.2 Espectro de diseño

Según Covenin 1756-2 del 2001. Para una zona sísmica 5, con forma espectral 2, factor de

corrección 0.95, clasificación de uso B1 y un factor de modificación de respuesta R= 4.5.

Ilustración 6 Espectro de diseño, para determinación de solicitación sísmica en ambas direcciones horizontales ortogonales.

El análisis considero una combinación cuadrática completa (CQC) con un amortiguamiento del 5%

y una excentricidad accidental del 6%. La combinación direccional del sismo fue evaluada

mediante el método SRSS (Square root sum of Square).

IV Estructuración Final

Para la determinación de los aceros requeridos y verificación de deriva de piso, se utilizo un pre

diseño para el cual se utilizaron columnas perimetrales de C65x65 cm y C60x60, columnas

interiores de C50x50cm para todos los niveles. Las vigas se pre dimensionaron de V70x40 para

vigas perimetrales y vigas maestras interiores, para el resto de vigas se utilizaron secciones de

V60x40 (Ver ilustración 7 a 10, detalles en Anexo).

T [s] 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

a [m/s2] 0.3278 0.26071 0.22076 0.1976 0.18937 0.18937 0.18937 0.18937 0.1657 0.14729 0.13256

T [s] 1.2 1.5 1.7 2 2.5 3 3.5 4 5 8 11 15

a [m/s2] 0.1105 0.08837 0.07798 0.0663 0.05302 0.04419 0.03787 0.03314 0.02651 0.01657 0.01205 0.00884

N1-N5 :C50x50

N: C65x65 , N2-N5 : C60x60

Ilustración 7 Dimensionamiento de Columnas Planta tipo (N1-N5).

7

Ilustración 8 Dimensionamiento de Columnas Planta de Techo (N6).

N6 :C50x50

N6 :C60x60

N1-N5 :V60x40

N1-N5 :C70x40

Ilustración 9 Dimensionamiento de vigas, Planta tipo (N1- N5N6).

8

Ilustración 10 Dimensionamiento de Columnas Planta de Techo (N6).

C65x65

Enferradura longitudinal perimetral 16#7, en esquinas 4#7. (codificación US) en A63-42H (4200 kg/cm2).

Estribos(Refuerzo transversal #4)

Recubrimiento 4cm medido del borde externo.

C60x60




C60x60




N6: V60x40

N6 :C70x40

9

V Análisis Sísmico

Para la estructuración dada en la sección anterior se procedió a analizar la estructura,

determinando los modos de vibración, la masa participativa y la deformación inelástica, para luego

proceder al chequeo de columnas y la determinación de cuantías requeridas en vigas y columnas.

5.1 Centro de masa y rigidez:

Story Diaphragm

Mass X

Mass Y

XCM YCM XCCM YCCM XCR YCR

tonf-s²/cm

tonf-s²/cm

cm cm cm cm cm cm

N6 D1 0.3729 0.3729 2412.4 1262.2 2412.4 1262.2 2361.6 1260.1

N5 D1 0.4473 0.4473 2400.3 1299.9 2405.83 1282.8 2367 1269.4

N4 D1 0.4543 0.4543 2402.1 1304.2 2404.48 1290.4 2371.1 1271.9

N3 D1 0.4543 0.4543 2402.1 1304.2 2403.85 1294.1 2376.1 1274.8

N2 D1 0.4543 0.4543 2402.1 1304.2 2403.48 1296.2 2383.8 1279.7

N1 D1 0.4708 0.4708 2401.5 1304 2403.12 1297.6 2394.4 1288.7

Donde XCM y YCM posición del centro de masa en dirección X e Y, XCR e YCR posición del centro

de rigidez en dirección X e Y con respecto al origen, para cada nivel.

5.2 Periodos y modos de vibrar:

Case Mode Period Frequency

Case Mode Period Frequency

sec cyc/sec sec cyc/sec

Modal 1 0.551 1.816 Modal 10 0.068 14.725

Modal 2 0.542 1.844 Modal 11 0.067 14.858

Modal 3 0.496 2.015 Modal 12 0.061 16.405

Modal 4 0.176 5.671 Modal 13 0.053 19.042

Modal 5 0.174 5.76 Modal 14 0.052 19.073

Modal 6 0.159 6.303 Modal 15 0.047 21.163

Modal 7 0.1 10.033 Modal 16 0.046 21.761

Modal 8 0.098 10.189 Modal 17 0.046 21.876

Modal 9 0.089 11.18 Modal 18 0.041 24.239

Se aprecia además que los primeros dos periodos corresponden a formas traslacionales en

direcciones horizontales y el tercero torsional

10

Ilustración 11 Modos de Vibrar

11

5.3 Masas Participativas:

Se puede comprobar que para tres modos de vibrar por piso, para un total de 18 modos ( 6 pisos)

se obtiene el 100% de masa participativa, además se corrobora los tres modos principales con sus

dos primeros del tipo traslacional y el tercero torsional.

Period

sec

1 0.551 0.8021 0.0009 0 0.8021 0.0009 0 2E-04 0.2137 0.0011 0.0002 0.2137 0.0011

2 0.542 0.001 0.8021 0 0.8031 0.803 0 0.215 0.0003 0.0006 0.2147 0.214 0.0017

3 0.496 0.0011 0.0006 0 0.8041 0.8037 0 6E-04 0.0006 0.8057 0.2153 0.2146 0.8075

4 0.176 0.1023 0.0001 0 0.9065 0.8037 0 4E-04 0.5424 0.0003 0.2157 0.757 0.8077

5 0.174 0.0001 0.1035 0 0.9066 0.9073 0 0.543 0.0005 0.0003 0.7587 0.7574 0.808

6 0.159 0.0002 0.0004 0 0.9068 0.9076 0 0.002 0.0013 0.1028 0.7603 0.7587 0.9108

7 0.1 0.0429 3.96E-05 0 0.9497 0.9077 0 1E-04 0.0785 0.0002 0.7604 0.8372 0.9109

8 0.098 0.0001 0.0424 0 0.9498 0.95 0 0.078 0.0001 0.0004 0.8379 0.8373 0.9113

9 0.089 0.0001 0.0004 0 0.9499 0.9505 0 8E-04 0.0002 0.0422 0.8387 0.8375 0.9535

10 0.068 0.0249 0.0002 0 0.9747 0.9507 0 7E-04 0.0908 0.0001 0.8394 0.9284 0.9536

11 0.067 0.0002 0.0242 0 0.975 0.9749 0 0.09 0.0008 0.0004 0.9291 0.9292 0.954

12 0.061 0.0001 0.0004 0 0.9751 0.9753 0 0.002 0.0003 0.024 0.9305 0.9296 0.978

13 0.053 0.0085 0.0075 0 0.9836 0.9828 0 0.019 0.0223 0.0003 0.9498 0.9519 0.9783

14 0.052 0.0079 0.0083 0 0.9915 0.9911 0 0.021 0.0205 0.0001 0.9712 0.9724 0.9784

15 0.047 4.68E-05 0.0003 0 0.9915 0.9913 0 7E-04 0.0001 0.0149 0.9718 0.9725 0.9933

16 0.046 0.0001 0.0082 0 0.9916 0.9996 0 0.027 0.0002 0.0001 0.9987 0.9727 0.9934

17 0.046 0.0084 0.0001 0 1 0.9996 0 2E-04 0.0273 1.81E-05 0.9989 1 0.9934

18 0.041 6.98E-07 0.0004 0 1 1 0 0.001 4.21E-06 0.0066 1 1 1

Sum RZSum UZ RX RY RZ Sum RX Sum RYMode UX UY UZ Sum UX Sum UY

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5.4 Verificación de deriva máxima

Para un factor de reducción R=4.5, se ha determinado la deriva inelástica como Drift*0.8*R,

comprobando que sea menor que 0.015. Se aprecia que se cumple para todos los casos

Story Load Case/Combo

Label Item Drift X Y Z Deriva

Inelástica Estado

N6 Sh Max 123 Max Drift X 0.00049 1800 3100 1780 0.0017712 Cumple

N6 Sh Max 115 Max Drift Y 0.00047 5300 2100 1780 0.0016956 Cumple











13

5.5 Cortes por piso Caso más desfavorable

Story

Load

Case/Comb

o

Location P VX VY kgf T MX MY

N6

UDCON3

Max Top 1475509.38 241756.49 241895.48 652271702 1830573959 -3539735260

N6

UDCON3

Max Bottom 1618729.83 241756.49 241895.48 652271702 2079816833 -3817552686

N5

UDCON3

Max Top 3312544.27 454889.9 455575.66 1222435500 4286398373 -7750232936

N5

UDCON3

Max Bottom 3472222.73 454889.9 455575.66 1222435500 4628892099 -8002441609

N4

UDCON3

Max Top 5166037.16 631566.81 631870.47 1693500135 6835473639 -1.194E+10

N4

UDCON3

Max Bottom 5325715.62 631566.81 631870.47 1693500135 7229134757 -1.214E+10

N3

UDCON3

Max Top 7019530.06 768247.1 768169.17 2057479272 9435716297 -1.607E+10

N3

UDCON3

Max Bottom 7179208.52 768247.1 768169.17 2057479272 9868603353 -1.623E+10

N2

UDCON3

Max Top 8873022.95 859436.06 859390.73 2300584568 1.208E+10 -2.016E+10

N2

UDCON3

Max Bottom 9032701.41 859436.06 859390.73 2300584568 1.253E+10 -2.03E+10

N1

UDCON3

Max Top 10719832.3 898912.34 899026.64 2405800326 1.473E+10 -2.421E+10

N1

UDCON3

Max Bottom 10931799.8 898912.34 899026.64 2405800326 1.527E+10 -2.446E+10

14

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Case/CombLocation P VX VY kgf T MX MY

N6

UDCON3

Min Top 1475509.38 -241756.49 -241895.48 -652271702 1830573959 -3539735260

N6

UDCON3

Min Bottom 1618729.83 -241756.49 -241895.48 -652271702 1944355365 -3952936320

N5

UDCON3

Min Top 3312544.27 -454889.9 -455575.66 -1222435500 4150936905 -7885616570

N5

UDCON3

Min Bottom 3472222.73 -454889.9 -455575.66 -1222435500 4223555277 -8407104535

N4

UDCON3

Min Top 5166037.16 -631566.81 -631870.47 -1693500135 6430136816 -1.234E+10

N4

UDCON3

Min Bottom 5325715.62 -631566.81 -631870.47 -1693500135 6451587796 -1.291E+10

N3

UDCON3

Min Top 7019530.06 -768247.1 -768169.17 -2057479272 8658169335 -1.685E+10

N3

UDCON3

Min Bottom 7179208.52 -768247.1 -768169.17 -2057479272 8640394377 -1.746E+10

N2

UDCON3

Min Top 8873022.95 -859436.06 -859390.73 -2300584568 1.085E+10 -2.139E+10

N2

UDCON3

Min Bottom 9032701.41 -859436.06 -859390.73 -2300584568 1.08E+10 -2.203E+10

N1

UDCON3

Min Top 10719832.3 -898912.34 -899026.64 -2405800326 1.3E+10 -2.595E+10

N1

UDCON3

Min Bottom 10931799.8 -898912.34 -899026.64 -2405800326 1.301E+10 -2.672E+10

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N6

UDCON5

Max Top 1106632.04 241756.49 241895.48 652271702 1372930469 -2654801445

N6

UDCON5

Max Bottom 1214047.38 241756.49 241895.48 652271702 1576795309 -2846241560

N5

UDCON5

Max Top 2332901.82 454889.9 455575.66 1222435500 3034759024 -5430331942

N5

UDCON5

Max Bottom 2452660.66 454889.9 455575.66 1222435500 3325363738 -5585828535

N4

UDCON5

Max Top 3571515.11 631566.81 631870.47 1693500135 4783327454 -8169918916

N4

UDCON5

Max Bottom 3691273.95 631566.81 631870.47 1693500135 5125099560 -8274057637

N3

UDCON5

Max Top 4810128.4 768247.1 768169.17 2057479272 6583063276 -1.086E+10

N3

UDCON5

Max Bottom 4929887.24 768247.1 768169.17 2057479272 6964061320 -1.092E+10

N2

UDCON5

Max Top 6048741.69 859436.06 859390.73 2300584568 8422025035 -1.351E+10

N2

UDCON5

Max Bottom 6168500.53 859436.06 859390.73 2300584568 8829035528 -1.355E+10

N1

UDCON5

Max Top 7282342.32 898912.34 899026.64 2405800326 1.028E+10 -1.612E+10

N1

UDCON5

Max Bottom 7441317.97 898912.34 899026.64 2405800326 1.075E+10 -1.624E+10

15

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N6

UDCON5

Min Top 1106632.04 -241756.49 -241895.48 -652271702 1372930469 -2654801445

N6

UDCON5

Min Bottom 1214047.38 -241756.49 -241895.48 -652271702 1441333841 -2981625194

N5

UDCON5

Min Top 2332901.82 -454889.9 -455575.66 -1222435500 2899297556 -5565715576

N5

UDCON5

Min Bottom 2452660.66 -454889.9 -455575.66 -1222435500 2920026916 -5990491461

N4

UDCON5

Min Top 3571515.11 -631566.81 -631870.47 -1693500135 4377990631 -8574581842

N4

UDCON5

Min Bottom 3691273.95 -631566.81 -631870.47 -1693500135 4347552598 -9050715599

N3

UDCON5

Min Top 4810128.4 -768247.1 -768169.17 -2057479272 5805516314 -1.163E+10

N3

UDCON5

Min Bottom 4929887.24 -768247.1 -768169.17 -2057479272 5735852344 -1.215E+10

N2

UDCON5

Min Top 6048741.69 -859436.06 -859390.73 -2300584568 7193816059 -1.473E+10

N2

UDCON5

Min Bottom 6168500.53 -859436.06 -859390.73 -2300584568 7098139640 -1.528E+10

N1

UDCON5

Min Top 7282342.32 -898912.34 -899026.64 -2405800326 8549666543 -1.785E+10

N1

UDCON5

Min Bottom 7441317.97 -898912.34 -899026.64 -2405800326 8492897697 -1.85E+10

16

5.6 Porcentaje de acero longitudinal en Vigas y Columnas

17

Porcentaje de acero longitudinal en Vigas y Columnas

18


19


20


21

Po

rcen

taje

de

acer

o lo

ngi

tud

inal

en

Vig

as y

Co

lum

nas

22

Po

rcen

taje

de

acer

o lo

ngi

tud

inal

en

Vig

as y

Co

lum

nas

23

Po

rcen

taje

de

acer

o lo

ngi

tud

inal

en

Vig

as y

Co

lum

nas

24

Po

rcen

taje

de

acer

o lo

ngi

tud

inal

en

Vig

as y

Co

lum

nas

25

Po

rcen

taje

de

acer

o lo

ngi

tud

inal

en

Vig

as y

Co

lum

nas

26

Po

rcen

taje

de

acer

o lo

ngi

tud

inal

en

Vig

as y

Co

lum

nas

27

Po

rcen

taje

de

acer

o lo

ngi

tud

inal

en

Vig

as y

Co

lum

nas

28

5.7 Verificación demanda capacidad en columnas a flexo compresión

29

Verificación demanda capacidad en columnas a flexo compresión

30


32


33

5.8 Relación de capacidad de columna fuerte viga débil a modo que se cumpla lo siguiente

Por tanto al dejarlo expresado como una razón , siendo Rbc = la razón columna fuerte viga débil

Para estos valores se muestran los resultados de Rbc en las distintas vistas.

34

Relación de capacidad de columna fuerte viga débil

35


36


37


38


39

Re

laci

ón

de

cap

acid

ad d

e co

lum

na

fuer

te v

iga

dé

bil

40

Re

laci

ón

de

cap

acid

ad d

e co

lum

na

fuer

te v

iga

dé

bil

41

Re

laci

ón

de

cap

acid

ad d

e co

lum

na

fuer

te v

iga

dé

bil

42

Re

laci

ón

de

cap

acid

ad d

e co

lum

na

fuer

te v

iga

dé

bil

43

Re

laci

ón

de

cap

acid

ad d

e co

lum

na

fuer

te v

iga

dé

bil

44

Re

laci

ón

de

cap

acid

ad d

e co

lum

na

fuer

te v

iga

déb

il

45

Re

laci

ón

de

cap

acid

ad d

e co

lum

na

fuer

te v

iga

dé

bil

46

5.9 Acero por Corte requerido en Vigas

Por determinar

5.10 Acero por corte requerido en Columnas

Por determinar

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