ANALISIS SISMICO ESTATICO DE UNA EDIFICA

ANALISIS SISMICO-ESTATICO DE UNA
EDIFICACION SEGÚN LAS NORMAS E-030 2006
Y E-030 2014
INTEGRANTES:
ORLANDO HERRERA MAGNO
PAUL HUAMANCAYO CUBA
JEAN CARLO PAULINO FIERRO
DOCENTE:
Ph. D GENNER VILLARREAL CASTRO
CURSO:
INGENIERIA SISMO-RESISTENTE
CICLO:
2014-01
1
INDICE
1. PLANTEAMIENTO DEL CASO A RESOLVER
3
2. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
4
3. METRADO DE CARGAS
8
4. DETERMINACION DEL CENTRO DE MASA
9
5. ANALISIS ESTATICO CON LA NORMA E0.30 2006
11
6. RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANALISIS ESTAICOCON EL
PROGRAMA SAP 2000
15
7. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2006
16
8. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2014
18
9. ANALISIS DE IRREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (E030
2006)
21
10. ANALISIS DE IRREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (E030
2014)
22
11. SEGUNDA INNOVACION EVALUADA CON LA NORMA E0.30 2014
25
12. ANALISIS DE IRREGULARIDADES DE LA SEGUNDA INNOVACION (E030
2014)
28
13. COMPARACION DE LAS NORMAS E030 2006 Y E030 2014
32
14. COMPARACION DE COSTOS
34
15. CONCLUSIONES
36
2
1. PLANTEAMIENTO DEL CASO A RESOLVER.
Se tiene una edificación de concreto armado de 4 pisos, tipo aporticado con zapatas aisladas,
tal como se muestra en la figura.
:
Especificaciones:
f C'  210kg / cm 2 , f y  4200kg / cm2 (E060-2010)
Consideraciones:
•
Ubicación
: Surco, Lima – Perú
•
Uso
: Hospital
•
S/C según el uso
: 300 kg/m2 (E.020)
•
Tipo de suelo
: Suelo rígido
•
Número de pisos
:4
•
Diafragma horizontal
: Losa aligerada
•
Sistema estructural
: Aporticado de concreto armado
•
Tipo de cimentación
: Zapatas aisladas
•
Categoría de la edificación
: “A” (E0.30)
3
2. PRE-DIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
2.1 Pre-dimensionamiento de Vigas
Se usarán las siguientes fórmulas, según el RNC:
H
H
Ln
B
10
2
Siendo:
H: Peralte de la viga
B: Base de la viga
Ln: Luz libre
Vigas
Vigas Transversales
Vigas Longitudinales
Ln (m)
5
6
H (m)
0.50
0.60
B (m)
0.25
0.30
2.2 Pre-dimensionamiento de Columnas
Se tiene 16 columnas entre esquinadas, excéntricas y centradas; como se presenta a
continuación:
Se consideran los siguientes datos para el cálculo
Columna centrada:
Columna excéntrica y esquinada:
4
2.2.1 Verificación de la rótula plástica
2.3 Pre dimensionamiento de losa aligerada
Losa
Ln (m)
4.5
H (m)
0.20
2.4 Pre dimensionamiento de zapata cuadrada
Se considera:
2.4.1 Resumen de metrados de columnas
5
Centrada (C1)
Excentrica 1 (C2)
Excentrica 2 (C3)
Esquinada (C4)
6
2.4.2 Dimensiones de zapatas aisladas
2.4.3 Verificación por punzonamiento
Se debe cumplir:
Vu≤ ϕVc
7
3. METRADO DE CARGAS
8
3.1 Cuadro de resumen
4. DETERMINACION DEL CENTRO DE MASA
4.1 Ubicación de columnas
4.2 Centro de gravedad
9
4.3 Excentricidad accidental
4.4 Centro de masa
10
5. ANALISIS ESTATICO CON LA NORMA E030 2006 (artículo 17)
5.1 IRREGULARIDADES DE ALTURA (artículo 17, tabla 4)
5.1.1 Irregularidad de rigidez
5.1.2 Irregularidad de masa
11
5.1.3 Irregularidad geométrica vertical
5.2 IRREGULARIDAD EN PLANTA (artículo 11, tabla 5)
5.2.1 Irregularidad Torsional
12
5.2.2 Irregularidad por esquinas entrantes
5.2.3 Irregularidad por discontinuidad del diafragma
5.3 METRADO DE CARGAS POR SISMO
Peso sísmico (artículo 16.3)
5.4 DETERMINACIÓN DEL PERIODO FUNDAMENTAL (artículo 17.2)
13
5.5 DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (artículo 7)
5.6 DETERMINACIÓN DE LA CORTANTE EN LA BASE (artículo 17.3)
14
5.7 DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA POR ALTURA
6. RESULTADOS OBTENIDOS DEL ANALISIS ESTATICO CON AYUDA DEL PROGRAMA
SAP2000
OBSERVACIONES:

El control de derivas según la norma E030 2006 no cumple en la modelación
analizada con las secciones asignadas.

El siguiente paso a desarrollar será una innovación que cumpla con el control
mencionado líneas arriba.
15
7. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON NORMA E030 2006
7.1 NUEVAS SECCIONES DE COLUMNA
7.2 DISTRIBUCION EN PLANTA
16
7.3 METRADO POR PISOS
7.4 ANALISIS ESTATICO (articulo 17)
Se consideran los parámetros usados en el primer análisis, sólo se vuelve a calcular la
cortante basal:
7.5 DISTRIBUCION DE FUERZA SISMICA
7.6 RESULTADOS OBTENIDOS CON LOS NUEVOS DATOS EN EL SAP2000
7.6.1FUERZAS Y MOMENTOS MÁXIMOS
17
7.6.2 DESPLAZAMIENTOS (artículo 15)
7.6.3 CONTROL DE DERIVAS (articulo 15.1)
8. PRIMERA INNOVACION EVALUADA CON NORMA E030 DEL 2014
8.1 CARGAS POR SISMO (capitulo 4.3)
18
8.2 ANALISIS ESTATICO (capitulo 4.5)
Periodo fundamental
8.3 COEFICIENTE DE AMPLIFICACIÓN (capitulo 2.5)
8.4 CORTANTE BASAL (capitulo 4.5.2)
19
8.5 DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA (capitulo 4.5.3)
8.6 RESULTADOS DEL MODELAMIENTO EN SAP2000
8.6.1
DESPLAZAMIENTOS (capitulo 5.1)
8.6.2
CONTROL DE DERIVAS (capitulo 5.2)
20
9. ANÁLISIS DE IRREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (NORMA E030
2006)
9.1 IRREGULARIDAD EN ALTURA (artículo 11, tabla 4)
9.1.1 Irregularidad de Rigidez
9.1.2 Irregularidad de masa
9.1.3 Irregularidad geométrica-vertical
9.2 IRREGULARIDAD EN PLANTA (artículo 11, tabla 5)
9.2.1 Irregularidad Torsional
21
9.2.2 Irregularidad por esquina entrante
9.2.3 Irregularidad por discontinuidad del diafragma
10. ANALISIS DE IREGULARIDADES DE LA PRIMERA INNOVACION (NORMA E030 2014)
10.1 IRREGULARIDAD EN ALTURA (capitulo 3, tabla 8)
10.1.1Irregularidad de rigidez- Piso blando
22
10.1.2 Irregularidad de resistencia- piso débil
10.1.3 Irregularidad extrema de rigidez
10.1.4 Irregularidad extrema de resistencia
10.1.5 Irregularidad de masa o peso
10.1.6 Irregularidad geométrica vertical
23
10.1.7 Irregularidad extrema por sistemas resistentes
Nota: Se cuenta con una planta y elevación típica en la edificación, por lo cual no se tiene
discontinuidad de los sistemas resistentes.
10.2
IRREGULARIDAD EN PLANTA (capitulo 3, tabla 9)
10.2.1 Irregularidad torsional
10.2.2 Irregularidad torsional extrema
24
10.2.3 Irregularidad por esquina entrante
10.2.4 Irregularidad por discontinuidad del diafragma
10.2.5 Irregularidad por sistemas no paralelas
Nota: La planta típica cuenta con ejes paralelos, por lo cual no existirá este tipo de irregularidad.
11. SEGUNDA INNOVACIÓN EVALUADA CON LA NORMA E030 2014
11.1 SECCIONES DE COLUMNAS
25
11.2 DISTRIBUCIÓN EN PLANTA
11.3 METRADO POR PISOS
11.4
ANÁLISIS ESTATICO (capitulo 2.5)
11.4.1 PERIODO FUNDAMENTAL
26
11.4.2 COEFICIENTE DE AMPLIF. SÍSMICA
11.4.3 CORTANTE BASAL (capitulo 4.5.2)
11.4.4 DISTRIBUCIÓN DE FUERZA SÍSMICA (capitulo 4.5.3)
27
11.5
RESULTADOS DEL SAP2000 CON LA NORMA E030 2014
11.5.1 FUERZAS Y MOMENTOS MÁXIMOS
11.5.2 DESPLAZAMIENTOS
11.5.3 CONTROL DE DERIVAS
12. ANÁLISIS DE IRREGULARIDADES DE LA SEGUNDA INNOVACIÓN CON LA NORMA
E030 2014
12.1
IRREGULARIDAD EN ALTURA (capitulo 3, tabla 8)
12.1.1 Irregularidad de rigidez-piso blando
28
12.1.2 Irregularidad de resistencia-piso débil
12. 1.3 Irregularidad extrema de rigidez
12.1.4 Irregularidad extrema de resistencia
29
12.1.5 Irregularidad de masa o peso
12.1.6 Irregularidad geométrica vertical
12.1.7 Irregularidad por discontinuidad de los sistemas resistentes
Nota: Se cuenta con una planta y elevación típica en la edificación, por lo cual no se tiene
discontinuidad de los sistemas resistentes.
12.2
IRREGULARIDAD EN PLANTA (capitulo 3, tabla 9)
12.2.1 Irregularidad torsional
30
12.2.2 Irregularidad torsional extrema
12.2.3 Irregularidad por esquina entrante
12. 2.4 Irregularidad por discontinuidad del diafragma
12.2.5 Irregularidad por sistemas no paralelas
Nota: La planta típica cuenta con ejes paralelos, por lo cual no existirá este tipo de irregularidad.
31
13. COMPARACIÓN DE LAS NORMAS E-030 2006 Y E-030 2014
32
33
14. COMPARACIÓN DE COSTOS
14.1 VOLUMEN DE CONCRETO (m3)
14.2 ANALISIS DE COSTOS ANTES Y DESPUÉS DE LAS INNOVACIONES
34
14.3 ANÁLISIS DE COSTOS ENTRE LAS DOS INNOVACIONES
35
15. CONCLUSIONES
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Se pre dimensionó la edificación con columnas de 60x60, vigas transversales de 50x25,
vigas longitudinales de 60x30, losa de 20cm de espesor y zapatas de 1.50 x 1.50 x 0.50 y
2.00 x 2.00 x 0.50.
Con las dimensiones establecidas, se comprobó que la estructura era regular con la norma
E0.30 – 2006.
Se verificó que no cumplía con las derivas permisibles y era necesaria una innovación en
el diseño.
Se escogieron columnas de secciones “L”, “T” y cuadradas debido a que optimizan el área
y por lo tanto el volumen de concreto.
Para la innovación 2006, se verificó que cumplía con las derivas permisibles con el análisis
estático de la norma E0.30 – 2006.
Para la innovación 2006, se verificó que no cumplía con las derivas permisibles con el
análisis estático de la norma E0.30 – 2014.
Se diseño unas nuevas secciones de columnas “L”, “T” y cuadradas, verificando que
cumplía con las derivas permisibles para la norma E0.30 – 2014.
En la comparación de normas, se pudo verificar que la E0.30 – 2014 es más conservadora
porque usa factores de irregularidad más altos que la otra norma, así como parámetros
para el análisis estático, con el consiguiente cálculo de la cortante basal, siendo el de la
E0.30 – 2014 más alto para un mismo Psismo.
En el análisis de costo, se pudo verificar que la estructura diseñada para la norma E0.30 –
2014 es más cara, por el mismo hecho de ser más conservadora y aumentar las fuerzas de
sismo. Sin embargo, será preferible incurrir en más gastos y asegurar la estructura ante un
evento catastrófico.
36