EDISON FABIAN CEPEDA CASTRO 2083442 TRABAJO DE

EDISON FABIAN CEPEDA CASTRO
2083442
TRABAJO DE DISEÑO ESTRUCTURAL
VIVIENDA
1) Modelamiento estructural en planta de piso 1 y 2 y vista frontal de la vivienda.
Vista tridimensional con las secciones transversales de la columnas y vigas y numeración de los
nodos.
DINAMICA ESTRUCTURAL
-1-
Columnas: 0,3x0,3 m
Viga: 0,2x0,2 m
Vista en planta de cada entrepiso.
DINAMICA ESTRUCTURAL
-2-
Vista alzado Ejes x-z
Vista alzado Ejes y-z
DINAMICA ESTRUCTURAL
-3-
Definición de la sección transversal de entrepiso.
Viguetas= 0.1x0.35
Torta superior= 0.05 m espesor.
Torta inferior = 0.03 m espesor.
Casetón placa= 0.8x0.27 m.
Ítem
1. Localización de la vivienda (ciudad),
dirección
2. Tipología estructural (pórtico, muros
estructurales, mampostería no reforzada,
mampostería confinada, mampostería
reforzada, combinado – especificar cuál)
3. Material (concreto reforzado, acero,
ladrillo de arcilla o cemento, tapia, adobe,
bareque, etc.)
4. Número de pisos
Altura del primer piso
Altura del segundo piso
5.
Área del primer piso
Área de la cubierta
6. Dimensiones en planta de la vivienda
(largo X ancho)
7. Sistema de placa (placa maciza, placa
aligerada con casetón de guadua, placa
aligerada en ladrillo, placa prefabricada.
8. Sistema de cubierta (placa en concreto
reforzado, cubierta en madera, cubierta de
9. Altura de las viguetas (si aplica)
Espesor de la placa (si aplica)
Separación de las viguetas (si aplica)
Otras dimensiones que sirvan para
interpretar la placa de cada entrepiso
DINAMICA ESTRUCTURAL
BUCARAMANGA
Calle 16 # 30-50
Pórtico
2.30 metros
2.30 metros
2.30 metros
Concreto reforzado
2 pisos
2.80 metros
2.80 metros
112.45 m^2
112.45 m^2
18.47*7 m
Placa aligerada con casetón de guadua
Placa de concreto reforzado
0.27 m
0.35 m
0.8 m
0.1 m alma de vigueta
-4-
Evaluación de cargas
Cuadro 1
Tipo de carga
Valor (unidades)
1. Carga muerta debida a los elementos
Columnas
vigas
estructurales principales
Nivel 1: 13.22 Mg
22.78 Mg
Nivel 2: 13.22 Mg
22.78 Mg
2. Carga muerta por metro cuadrado
Nivel 1: 0.2192 𝑀𝑔⁄𝑚2
debida al peso del entrepiso
Nivel 2: 0.2192 𝑀𝑔⁄𝑚2
3. Carga muerta por metro cuadrado
Nivel 1: 0.143Mg/m^2
debida a la carga permanente
Nivel 2: 0.143Mg/m^2
𝑀𝑔
4. Carga muerta por metro lineal debido a
0,72112 𝑚
los muros de fachada.
PLACAS DE ENTREPISO:
Densidades de los materiales como lo indica NSR-10, Tabla B.3.2-1
Concreto reforzado ----------------------------- 2.4 𝑀𝑔⁄𝑚2
Concreto simple
----------------------------- 2.1 𝑀𝑔⁄𝑚2
Mortero de pega ----------------------------- 2.1 𝑀𝑔⁄𝑚2
Casetón polipropileno -------------------------- 0.02 𝑀𝑔⁄𝑚2
Masas son:
Torta superior = 0.05 * 2.4 = 0.12 𝑀𝑔⁄𝑚2
Viguetas = (0.27)(0.1)(2.4)⁄(0.9) = 0.0072 𝑀𝑔⁄𝑚2
Aligerante =………..………= 0.02 𝑀𝑔⁄𝑚2
Torta inferior = 0.03 * 2.4 = 0.072 𝑀𝑔⁄𝑚2
---------------------Masa total: 0.2192 𝑀𝑔⁄𝑚2
DINAMICA ESTRUCTURAL
-5-
PLACA DE ENTREPISO
Área total de la placa = 112.45 𝑚2
Masa de entrepiso
= 112.45*0.2192 = 24.65Mg
ACABADOS DE ENTREPISO
Densidades según NSR-10. Tabla B.3.2-1
Mortero de pega…………………. 2.1 Mg/𝑚3
Baldosín cerámico……………….. 0.017 Mg/𝑚3
Masa:
Mortero de nivelación = 0.03*2.1 = 0.063Mg/𝑚3
Enchape cerámico = …………….= 0.017Mg/𝑚3
Friso inferior = …………………..= 0.063Mg/𝑚3
--------------------0.143 Mg/𝑚3
ACABADOS DE PLACA
Área = 112.45 𝑚2
𝑀𝑔
Masa de entrepiso = 0.143 𝑚2 * 112.45 𝑚2 = 12.08 Mg
MUROS DIVISORIOS
NOTA: Cuando no hay un análisis detallado de las masas se puede utilizar una relación
como lo permite la norma.
𝑀𝑔
0.3 𝑚2 → 2.20𝑚 (𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒𝑝𝑖𝑠𝑜)
Entonces, haciendo una relación:
0.3
𝑀𝑔
𝑚2
𝑥
→
2.20𝑚
→
2.30𝑚
𝑀𝑔
Por lo tanto X = 0.3136 𝑚2
Carga por metro lineal= 0,3136*230=0,72112
𝑀𝑔
𝑚
MUROS DIVISORIOS SOBRE ENTREPISO
Masa = 112.45*0.3136 = 35.26 Mg
ESCALERAS PISO 1, 2.
DINAMICA ESTRUCTURAL
-6-
Se toma el volumen de concreto de la escalera como 1.15 𝑚3, y su correspondiente
𝑀𝑔
Masa= 2.4 𝑚3 (1.15𝑚3 ) = 2.760 𝑀𝑔.
VIGAS
Área transversal de las vigas: A= 0.2 x 0.2 = 0.04𝑚2
VIGAS DE ENTREPISO 1,2.
Longitud total de vigas en planta = 90.40 m
Volumen = 90.40 * 0.04 = 3.616 𝑚3
Masa de entrepiso = 3.616 * 2.4 = 8.6784 Mg
COLUMNAS
Área transversal de las columnas A = 0.3* 0.3 = 0.09 𝑚2
Altura placa = 0.35 m
COLUMNAS DE NIVEL 1,2.
Tenemos 24 columnas de longitud aferente = 2.9m
Masa columnas = # columnas* Área de columnas * (long. Aferente – altura de placa) * 2.4𝑀𝑔⁄𝑚3
Masa columnas =13.22 Mg
MASAS TOTALES POR CADA ENTREPISO:
𝑚𝑝𝑖𝑠𝑜 1 = 75.11 𝑀𝑔
𝑚𝑝𝑖𝑠𝑜2 = 39.85 𝑀𝑔
1-2) ESPECTRO DE DISEÑO DE LA NORMA NSR-10
DINAMICA ESTRUCTURAL
-7-
DINAMICA ESTRUCTURAL
-8-
DATOS DE UBICACION
Aa
0,25
Av
0,25
Fa
1,15
Fv
1,55
To
0,13
Tc
0,65
TL
3,72
I
1,00
PERIODO
ACELERACION
PERIODO
ACELERACION
PERIODO
ACELERACION
PERIODO
ACELERACION
PERIODO
ACELERACION
PERIODO
ACELERACION
PERIODO
ACELERACION
0
0,72
0,60
0,72
1,20
0,39
1,90
0,24
2,60
0,18
3,30
0,14
3,90
0,11
DINAMICA ESTRUCTURAL
0,10
0,72
0,65
0,72
1,30
0,36
2,00
0,23
2,70
0,17
3,40
0,14
4,00
0,11
0,13
0,72
0,70
0,66
1,40
0,33
2,10
0,22
2,80
0,17
3,50
0,13
4,10
0,10
0,20
0,72
0,80
0,58
1,50
0,31
2,20
0,21
2,90
0,16
3,60
0,13
4,20
0,10
0,30
0,72
0,90
0,52
1,60
0,29
2,30
0,20
3,00
0,16
3,70
0,13
4,30
0,09
0,40
0,72
1,00
0,47
1,70
0,27
2,40
0,19
3,10
0,15
3,72
0,13
4,40
0,09
0,50
0,72
1,10
0,42
1,80
0,26
2,50
0,19
3,20
0,15
3,80
0,12
4,50
0,09
-9-
Espectro diseño
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
Espectro diseño
0.30
0.20
0.10
4.50
4.20
3.90
3.70
3.40
3.10
2.80
2.50
2.20
1.90
1.60
1.30
1.00
0.70
0.50
0.20
0
0.00
Coeficiente de disipación de energía(R)
Siguiendo todos los requisitos de la NSR-10, se tiene el siguiente coeficiente de disipación de
energía.
R=Øa+ Ør+ Øp*Ro
Øa=1.0
Ør=0.75
Ro=7
R=5.25
DINAMICA ESTRUCTURAL
Øp=1.0
- 10 -
Definimos las cargas muertas y de sismo en dirección x-y.
Verificar masas ya q me dice q el pórtico soporta carga muerta y no se tiene en cuenta carga viva.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 11 -
Esquemas de los pórticos cargados con carga muerta, indicando las vigas y/o cerchas cargadas y el
valor de las cargas.
Análisis de la deformación que presenta el pórtico con la aplicación de las cargas.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 12 -
Plano x-z donde se puede observar los valores de carga en cada elemento estructural.
3-1) análisis modal espectral
 Numeración de nodos del pórtico.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 13 -

Numeración de los elementos del pórtico.
3-2) Evaluar periodos y modos de vibración hasta un 90% de la masa total de la estructura.
MODO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
PERIODOS Y FRECUENCIAS DIRECCION X
% MASA [x] MODOS DE VIBRACION PERIODOS FRECUENCIA
0,83
FUNDAMENTAL
0,208091 4,805589862
0,00001205
ARMONICO
0,155873 6,415479268
0,00001091
ARMONICO
0,146842 6,810040724
0,17
ARMONICO
0,053324 18,75328182
1,957E-07
ARMONICO
0,050763 19,69938735
0,00002291
ARMONICO
0,048758 20,50945486
1,04E-11
ARMONICO
0,011624 86,02890571
1,505E-12
ARMONICO
0,011402 87,70391159
1,129E-09
ARMONICO
0,011391 87,78860504
3,061E-12
ARMONICO
0,01125
88,88888889
2,546E-10
ARMONICO
0,011164 89,57362952
4,089E-10
ARMONICO
0,011011 90,81827264
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 14 -
MODO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
PERIODOS Y FRECUENCIAS DIRECCION Y
% MASA [Y] MODOS DE VIBRACION PERIODOS
3,315E-07
ARMONICO
0,208091
0,51
FUNDAMENTAL
0,155873
0,35
ARMONICO
0,146842
3,106E-08
ARMONICO
0,053324
0,14
ARMONICO
0,050763
0,0003934
ARMONICO
0,048758
8,753E-08
ARMONICO
0,011624
0,000000433
ARMONICO
0,011402
8,453E-08
ARMONICO
0,011391
9,365E-07
ARMONICO
0,01125
3,985E-07
ARMONICO
0,011164
8,793E-07
ARMONICO
0,011011
FRECUENCIA
4,805589862
6,415479268
6,810040724
18,75328182
19,69938735
20,50945486
86,02890571
87,70391159
87,78860504
88,88888889
89,57362952
90,81827264
3-3) Determinación de la columna y viga con las cargas de diseño más críticas.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 15 -
SISMO [X] Diagrama de fuerzas internas para cortante en columnas.
Diagrama de fuerzas internas para axial en columnas.
Diagrama de fuerzas internas para momento en columnas.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 16 -
SISMO [Y] Diagrama de fuerzas internas para cortante en columnas.
Diagrama de fuerzas internas para axial en columnas.
Diagrama de fuerzas internas para momento en columnas.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 17 -
SISMO [x] Diagrama de fuerzas internas para cortante en vigas.
SISMO [y] Diagrama de fuerzas internas para cortante en vigas.
3-4) SISMO [x] determino apoyos con mayores reacciones.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 18 -
Reacciones en los apoyos:
F1=12073.69
F2=96.90
F3=2047.62
M1=176.54
M2=27635.03
M3=13.22
Reacciones de diseño:
F1=12073.69/0.75=16098.2533
F2=96.90/0.75=129.2
F3=2047.62/0.75=2730.16
M1=176.54/0,75=235.3866
M2=27635.03/0.75=36846.7066
M3=13.22/0.75=17.6266
SISMO [y] determino apoyos con mayores reacciones.
Reacciones en los apoyos:
F1=2762.57
F2=10948.03
F3=18985.33
M1=19943.19
M2=5936.54
M3=985.78
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 19 -
Reacciones de diseño:
F1=2762.57/0.75=3683.4266
F2=10948.03/0.75=14597.3733
F3=18985.33/0.75=25313.7733
M1=19943.19/0,75=26590.92
M2=5936.54/0.75=7915.3866
M3=985.78/0.75=1314.3733
3-5) SISMO [x] Determinar el eje de columnas con las mayores derivas.
Deriva=0.00972-0.00390
Deriva=0.00582
Maxima altura permitida NSR-10
Dmax=0.1*Log(hpiso)
Dmax=0.1*Log(2.8)
Dmax=0.044
Dmax > D “si cumple”
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 20 -
SISMO [y] Determinar el eje de columnas con las mayores derivas.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 21 -
Deriva=0.00686-0.00302
Deriva=0.00384
Maxima altura permitida NSR-10
Dmax=0.1*Log(hpiso)
Dmax=0.1*Log(2.8)
Dmax=0.044
Dmax > D “si cumple”
4-1) análisis modal espectral
 Numeración de nodos del pórtico.
ANÁLISIS FUERZAS HORIZONTAL EQUIVALENTE
4-1) Numeración de nodos y elementos del pórtico.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 22 -

Numeración de los elementos del pórtico.
4-2) Evaluación del periodo fundamental, coeficiente sísmico, según la NSR-10 por método de la
fuerza horizontal equivalente.
Cortante basal.
piso
1
2
H
[m]
2,8
2,8
hx
[m]
2,8
5,6
suma
mx
[ton]
75,11
39,85
114,96
mx*hx^k
cvx
Fx
[kN]
210,308
0,4851754 28,73587015
223,16
0,5148246 30,49192985
433,468
1
59,2278
Vx
[kN]
59,2278
30,49192985
4-3) Determinación de la columna y viga con las cargas de diseño más críticas.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 23 -
SISMO [X] Diagrama de fuerzas internas para cortante en columnas.
Diagrama de fuerzas internas para axial en columnas.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 24 -
SISMO [Y] Diagrama de fuerzas internas para cortante en columnas.
Diagrama de fuerzas internas para axial en columnas.
SISMO [x] Diagrama de fuerzas internas para cortante en vigas.
SISMO [y] Diagrama de fuerzas internas para cortante en vigas.
3-4) SISMO [x] determino apoyos con mayores reacciones.
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 25 -
Reacciones en los apoyos:
F1==-2,98
F2==-0.13
F3==-0.05
M1=0.22
M2==-6.80
M3=0.03
Reacciones de diseño:
F1=-2,98/0.75=-3.07
F2=-0.13/0.75=-0,17
F3=-0.05/0.75=-0,06
M1=0.22/0,75=-0,29
M2=-6.80/0.75=-9.06
M3=0.03/0.75=-0.04
SISMO [y] determino apoyos con mayores reacciones.
Reacciones en los apoyos:
F1=2762.57
F2=10948.03
F3=18985.33
M1=19943.19
M2=5936.54
M3=985.78
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 26 -
Reacciones de diseño:
F1=2762.57/0.75=3683.4266
F2=10948.03/0.75=14597.3733
F3=18985.33/0.75=25313.7733
M1=19943.19/0,75=26590.92
M2=5936.54/0.75=7915.3866
M3=985.78/0.75=1314.3733
3-5) SISMO [x] Determinar el eje de columnas con las mayores derivas.
Deriva=0,0099 - 0,0084
Deriva=0,0015
Maxima altura permitida NSR-10
Dmax=0.1*Log(hpiso)
Dmax=0.1*Log(2.8)
Dmax=0.044
Dmax > D “si cumple”
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 27 -
COMPARACIÓN DE RESULTADOS "DERIVAS"
MODAL ESPECTRAL
FHE
% DIFERENCIA
DIRECCIÓN X
0,00157
0,0045
27,20%
DIRECCIÓN Y
0,00127
0,0014
26%
DINAMICA ESTRUCTURAL
- 28 -