ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MEMORIA DE CÁLCULO CENTRO DEL ADULTO MAYOR ANÁLISIS SÍSMICO DINAMICO 1.01.00 ALCANCES. De acuerdo a los criterios que establece la norma E-30 Diseño Sismo resistente, establece los requisitos mínimos para que la “CONSTRUCCIÓN DEL CENTRO DEL ADULTO MAYOR EN COVICENTRO DISTRITO DE EL TAMBO-HUANCAYO-JUNIN”, COMPONENTE TRES MODULOS A, B Y C tenga un adecuado comportamiento sísmico con el fin de reducir el riesgo de pérdidas de vidas y daños materiales, y posibilitar que las estructuras esenciales puedan seguir funcionando durante y después de un sismo. Esta norma se aplica al diseño de todas las edificaciones nuevas, a la evaluación y reforzamiento de las edificaciones e industrias existentes y a la reparación de las edificaciones e industrias que resultan dañadas por acciones de los sismos. 1.02.00 FILOSOFÍA DEL DISEÑO SISMO RESISTENTE. El proyecto “CONSTRUCCIÓN DEL CENTRO DEL ADULTO MAYOR EN COVICENTRO DISTRITO DE EL TAMBO-HUANCAYO-JUNIN”, COMPONENTE TRES MODULOS A, B Y C deberán de desarrollarse con la finalidad de garantizar un comportamiento que haga posible: a) Resistir sismos leves sin daño. b) Resistir sismos moderados estructurales leves. considerando la posibilidad de daños c) Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes, evitando el colapso de la edificación. 1.03.00 PARÁMETROS DE SITIO. 1.03.01 Zonificación. El territorio nacional se encuentra dividido en tres zonas, esta zonificación se basa en la distribución espacial de la sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en información neotectónica. A cada zona se le asigna un factor Z según se indica en la tabla N° 01, este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. 1 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Tabla N° 01 FACTORES DE ZONA ZONA FACTOR DE ZONA - Z (g) 3 2 1 0.4 0.3 0.15 FACTOR Z ZONA FACTOR Z 1 2 3 1.0 0.7 0.3 El presente proyecto se encuentre ubicado en la zona 2 cuyo factor de zona Z(g)=0.3 1.04.00 CONDICIONES LOCALES 1.04.01 Microzonificación Sísmica y Estudios de Sitio Microzonificación Sísmica. Son estudios multidisciplinarios, que investigan los efectos de sismo y fenómenos asociados como licuación de suelos, deslizamientos, tsunamis, etc. Sobre el área de interés. Los estudios suministran información sobre la posible modificación de las acciones sísmicas por causa de las condiciones locales y otros fenómenos naturales, así como las limitaciones y exigencias que como consecuencias de los estudios se considere para el diseño y construcción de edificaciones y otras obras. Será requisito la realización de estudios de microzonificación en los siguientes casos: Áreas de expansión de ciudades. Complejos industriales o similares. Reconstrucción de áreas destruidas por sismos y fenómenos asociados. Los resultados de estudios de microzonificación serán aprobados por la autoridad competente, pudiendo ésta solicitar informaciones o justificaciones complementarias en caso lo considere necesario. Estudios de Sitio. Son estudios similares a los de microzonificación, aunque no necesariamente en toda su extensión. Estos estudios están limitados al lugar del proyecto y suministran información sobre la posible modificación de las acciones sísmicas y otros fenómenos naturales por las condiciones locales, siendo su objetivo principal la determinación de los parámetros de diseño. 2 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Será necesario realizar estudios de sitio para edificaciones del grupo A el nivel de exigencia y de detalle será a criterio del proyectista. No se considerará parámetros de diseño inferiores a los indicados en esta norma. 1.04.02 Condiciones Geotécnicas. Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte. Los tipos de perfiles de suelo son cuatro: a) Perfil tipo S1: Roca o suelos muy Rígidos. A este tipo corresponden las rocas y suelos muy rígidos con velocidades de propagación de onda de corte similar al de una roca, en los que el periodo fundamental para vibraciones de baja amplitud no excede de 0.25s. b) Perfil tipo S2: Suelos intermedios. Se clasifican como de este tipo los sitios con características intermedias entre las indicadas para los perfiles S1 y S3. c) Perfil tipo S3: Suelos flexibles o con estratos de gran espesor. Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en los que el periodo fundamental, para vibraciones de baja amplitud, es mayor que 0.6s, incluyéndose los casos en los que el espesor del estrato de suelo excede los valores siguientes: Suelos cohesivos Blandos Medianamente compactos Compactos Muy compactos Resistencia al corte Espesor del estrato Típica en condición no (m)(*) drenada (kPa) < 25 25 - 50 50 - 100 100 - 200 20 25 40 60 Valores N típicos en Espesor del estrato Suelos granulares ensayos de penetración (m)(*) estándar (SPT) Sueltos 4-10 40 Medianamente densos 10-30 45 Densos Mayor que 30 100 (*) Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca. d) Perfil tipo S4: Condiciones excepcionales. 3 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios donde las condiciones geologías y/o topográficas sean particularmente desfavorables. Deberá considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones locales, utilizando los correspondientes valores de T p, Y el factor de amplificación del suelo S, dado en la siguiente tabla N° 02. En los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se podrán usar los valores correspondientes al perfil tipo S3. Solo será necesario considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios geotécnicos así lo determinen. Tabla N° 02 Parámetros de Suelo Tipo S1 S2 S3 S4 Descripción Roca o suelos muy rígidos Suelos intermedios Suelo flexibles o con estratos de gran espesor Condiciones excepcionales Tp (s) S 0.4 0.6 0.9 * 1.0 1.2 1.4 * (*) Los valores Tp y S para este caso serán establecidos por el especialista pero en ningún caso serán menores que a los especificados para el perfil tipo S3. Para la edificación en estudio los parámetros de suelo pertenecen al tipo S2 (suelos intermedios). Tp (s) = 0.6 Y S = 1.2 1.04.03 Factor de Amplificación Sísmica. De acuerdo a las características de sitio se define el factor de amplificación sísmica (C) por la siguiente expresión: C=2.5*(Tp/T) C ≤ 2.5 Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo. T es el periodo fundamental, que para cada dirección se estimará con la siguiente forma: MODULO A Ventana de las razones de masa participante modal, con periodos fundamentales indicados 4 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL - En las direcciones X y Y, para cada uno de los periodos fundamentales, calcular el valor de C=2.5*(Tp/T); C≤2.5. En la siguiente tabla se muestra el cálculo de C y la verificación de la condición C/R≥0.125. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C) DIRECCIÓN X Cx= 5.31 Usar Cx= 2.5 Rx= 5.25 Cx/R= 0.476 DIRECCIÓN Y Cy= 3.60 Usar Cy= 2.5 Ry= 5.25 Cy/R= 0.476 MODULO B Ventana de las razones de masa participante modal, con periodos fundamentales indicados - En las direcciones X y Y, para cada uno de los periodos fundamentales, calcular el valor de C=2.5*(Tp/T); C≤2.5. En la siguiente tabla se muestra el cálculo de C y la verificación de la condición C/R≥0.125. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C) DIRECCIÓN X Cx= 9.20 Usar Cx= 2.5 Rx= 2.25 Cx/R= 1.111 DIRECCIÓN Y Cy= 10.64 Usar Cy= 2.5 Ry= 2.25 Cy/R= 1.111 MODULO C Ventana de las razones de masa participante modal, con periodos fundamentales indicados 5 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL - En las direcciones X y Y, para cada uno de los periodos fundamentales, calcular el valor de C=2.5*(Tp/T); C≤2.5. En la siguiente tabla se muestra el cálculo de C y la verificación de la condición C/R≥0.125. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C) DIRECCIÓN X Cx= 7.58 Usar Cx= 2.5 6 Rx= Cx/R= 0.417 DIRECCIÓN Y Cy= 35.22 Usar Cy= 2.5 6 Ry= Cy/R= 0.417 1.05.0 REQUISITOS GENERALES. 1.05.01 Aspectos Generales. Toda la edificación y cada una de sus partes serán diseñadas y construidas para resistir las solicitaciones sísmicas determinadas en la forma prescrita en las normas sismorresistentes. Deberá de considerarse el posible efecto de los elementos no estructurales en el comportamiento sísmico de la estructura y al análisis y detallado del refuerzo de anclaje deberá hacerse acorde con esta consideración. Se considerará que las solicitaciones sísmicas horizontales actúan según las dos direcciones principales de la estructura o en las direcciones que resulten más desfavorables. La fuerza sísmica vertical se considerará que actúan en los elementos simultáneamente con la fuerza sísmica horizontal y en el sentido más desfavorable para el análisis. No es necesario considerar simultáneamente los efectos de sismo y viento. Cuando un solo elemento de la estructura, muro o pórtico resistente, una fuerza de 30% o más del total de la fuerza horizontal en cualquier nivel, dicho elemento deberá diseñarse para el 25% de dicha fuerza. 1.05.02 Concepción Estructural Sismorresistente Debe considerarse que el comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se observan las siguientes condiciones: Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces. Peso mínimo, especialmente en los pisos altos. Selección y uso adecuado de los materiales de construcción. Resistencia adecuada. Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación. 6 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Ductilidad como requisito indispensable para un comportamiento satisfactorio. Deformación limitada ya que en caso contrario los daños en los elementos no estructurales podrán ser desproporcionados. Ilusión de líneas sucesivas de resistencia. Consideración de las condiciones locales de suelo en el proyecto. Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa. 1.05.03 Categoría de las Edificaciones. Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo a las categorías indicadas en la tabla N° 03 de las normas sismo resistente E030. La edificación que se diseña pertenece a la categoría B (edificaciones Importantes) cuyo factor U es 1.3 1.05.04 Configuración Estructural. Las estructuras deben ser clasificadas como regulares o irregulares con el fin de determinar el procedimiento adecuado de análisis y los valores apropiados del factor de reducción de fuerza sísmica. (Tabla N° 06 de las normas sismorresistentes). Las estructuras presentes se califican como estructuras irregulares, puesta que presenta irregularidades de las diferentes características que se detallan en la tabla N° 04 de las normas sismorresistentes. 9.05.05 Sistema Estructural. Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal como se indica en la tabla N° 06. Para la presente Sistema Estructural le corresponde a: Modulo A: Dual. Concreto Armado (Las acciones sísmicas son resistidas de muros y pórticos de concreto armado), cuyo coeficiente de reducción R, para estructuras irregulares es R = ¾*7=5.25 Modulo B: Albañilería Confinada (Las acciones sísmicas son resistidas por muros de albañilería); cuyo coeficiente de reducción R, para estructuras irregulares es R=3/4*3=2.25 Modulo C: Pórticos. Concreto Armado (Las acciones sísmicas son resistidas por pórticos de concreto armado), cuyo coeficiente de reducción R, para estructuras irregulares es R=3/4*8=6 9.06.00 DESPLAZAMIENTOS LATERALES. 9.06.01 Desplazamientos laterales Permisibles. El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, calculado con el análisis estructural realizado con el ETABS v9.5 No lineal, esta no deberá exceder la fracción de la altura de entrepiso que se indica en la tabla N° 08. 7 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Tabla N° 08 Límites para desplazamiento Lateral de Entrepiso Material Predominante ( i / he¡ ) Concreto Armado Acero (*) Albañilería Madera 0.007 0.010 0.005 0.010 (*) Estos límites no son aplicables a naves industriales. 1.06.02 Juntas de Separación Sísmica. Toda estructura debe estar separada de las estructuras vecinas una distancia mínima ("s") para evitar el contacto durante un movimiento sísmico. Esta distancia mínima no será menor que los 2/3 de la suma de los desplazamientos máximos de los bloques adyacentes ni menor que: S = 3 + 0.004 (h - 500) (h y s en centímetros) S > 3.88 cm Donde h es la altura medida desde el nivel del terreno natural hasta el nivel considerado para evaluar s. 1.07.0 CONTROL DE GIROS EN PLANTA. En cada una de las direcciones de análisis el desplazamiento relativo máximo entre dos pisos consecutivos, no debe ser mayor que 1.75 veces el desplazamiento relativo de los centros de masas. 1.08.0 ESTABILIDAD DEL EDIFICIO Deberá considerarse el efecto de la excentricidad de la carga vertical producida por el desplazamiento lateral de la edificación, (efecto p-delta). 1.09.0 ANÁLISIS DE LOS EDIFICIOS. 1.09.01 Solicitaciones Sísmicas y Análisis. En concordancia con la filosofía de diseño sismorresistente se acepta que las edificaciones tendrán incursiones inelásticas frente a solicitaciones sísmicas severas. Por tanto las solicitaciones sísmicas de diseño se considerarán corno una fracción de la solicitación sísmica máxima elástica. 8 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL El análisis podrá desarrollarse usando las solicitaciones sísmicas reducidas con un modelo de comportamiento elástico para la estructura. El análisis podrá hacerse independientemente en cada dirección y para el total de la fuerza sísmica en cada caso. 1.09.02 Peso de la Edificación. El peso (P), se calculará adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinará de la siguiente manera: a. Del Centro de Adulto Mayor, se tomará el 50% de la carga viva. PESO TOTAL EN LOS MODULOS MODULO A PISO Piso 2 Piso 1 DIAFRAGMA MASA (Tn) D2 8.36 D1 14.06 Suma = PESO (Tn) 81.99 137.91 219.90 MODULO B PISO Piso 2 Piso 1 DIAFRAGMA MASA (Tn) D2 3.10 D1 6.22 Suma = PESO (Tn) 30.43 60.98 91.42 9 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MODULO C PISO DIAFRAGMA MASA (Tn) Piso 1 D1 PESO (Tn) 2.37 23.27 Suma = 23.27 1.10.0 ANÁLISIS DINÁMICO 1.10.01 Alcances El análisis dinámico de las edificaciones podrá realizarse mediante procedimientos de superposición espectral o por medio de análisis tiempo historia. El programa ETABS v9.5 No lineal, tiene en sus funciones realizar estos casos de análisis para lo que en el anexo presentamos la explicación básica del análisis Dinámico. En este caso la norma específica que para edificaciones convencionales podrá usarse el procedimiento de superposición espectral; y para edificaciones especiales deberá usarse un análisis tiempo - historia. Por lo que la presente estructura lo analizaremos usando el procedimiento de superposición espectral usados por el Reglamento Nacional de Edificaciones para los módulos presentados. 1.10.02 Análisis por Superposición Espectral Modos de Vibración Los periodos naturales y modos de vibración podrán determinarse por un procedimiento de análisis que considere apropiadamente las características de rigidez y la distribución de las masas de la estructura. Aceleración Espectral Para cada una de las direcciones analizadas se utilizará un espectro inelástico de pseudo - aceleración definido por: Sa = (ZUSC/R)g Para el análisis en la dirección vertical podrá usarse un espectro con valores iguales a los 2/3 del espectro empleado para las direcciones horizontales. 10 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Criterios de Superposición Mediante los criterios de superposición que se indican, se podrán obtener la respuesta máxima esperada (r) tanto para las fuerzas internas en los elementos componentes de la estructura, como para los parámetros globales del edificio como fuerza cortante en la base, cortantes de entrepiso, momentos de volteo, desplazamientos totales y relativos de entrepiso. La respuesta máxima elástica esperada (r) correspondiente al efecto conjunto de los diferentes modos de vibración empleados (ri) podrá determinarse usando la siguiente expresión. Alternativamente, la respuesta máxima podrá estimarse mediante la combinación cuadrática completa de los valores calculados para cada modo. En cada dirección se considerarán aquellos modos de vibración cuya suma de masas efectivas sea por lo menos el 90% de la masa de la estructura, pero deberá tomarse en cuenta por lo menos los tres primeros modos predominantes en la dirección de análisis. Fuerza cortante mínima en la Base por módulo Para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80% del valor calculado de la expresión: V = (ZUSC / R)P, del análisis estático, para estructuras regulares, ni menor que el 90 % para estructuras irregulares. MODULO A Cortante Basal, para el caso estático Dirección X 49.01 Vx est. = Tx= 0.282299 0.3 Z= 1.3 U= 2.5 Cx= 1.2 S= 219.9 P= 5.25 Rx= Dirección Y 49.01 Vy est. = Ty= 0.416698 0.3 Z= 1.3 U= 2.5 Cy= 1.2 S= 219.9 P= 5.25 Ry= 11 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Cortante Basal, para el caso Dinámico Factores de escala del caso dinámico Vx din.= Vx est.= Vx din./Vx est.= Coeficiente min. = 48.73 49.01 0.99 0.9 Vy din.= Vy est.= Vx din./Vx est.= Coeficiente min. = 49.49 49.01 1.01 0.9 Factor (fx)= 0.91 Factor (fx)= 0.89 MODULO B Cortante Basal, para el caso estático Dirección X 47.54 Vx est. = Tx= 0.163018 0.3 Z= 1.3 U= 2.5 Cx= 1.2 S= 91.42 P= 2.25 Rx= Dirección Y 47.54 Vy est. = Ty= 0.140926 0.3 Z= 1.3 U= 2.5 Cy= 1.2 S= 91.42 P= 2.25 Ry= Cortante Basal, para el caso Dinámico 12 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Factores de escala del caso dinámico Vx din.= Vx est.= Vx din./Vx est.= Coeficiente min. = 29.76 47.54 0.63 0.9 Vy din.= Vy est.= Vx din./Vx est.= Coeficiente min. = 34.53 47.54 0.73 0.9 Factor (fx)= 1.44 Factor (fx)= 1.24 Recomendación: En este módulo el método de análisis será el Método Estático por tener la mayor cortante basal que el dinámico. MODULO C Cortante Basal, para el caso estático Dirección X 4.54 Vx est. = Tx= 0.197906 0.3 Z= 1.3 U= 2.5 Cx= 1.2 S= 23.27 P= 6 Rx= Dirección Y 4.54 Vy est. = Ty= 0.042595 0.3 Z= 1.3 U= 2.5 Cy= 1.2 S= 23.27 P= 6 Ry= Cortante Basal, para el caso Dinámico Factores de escala del caso dinámico Vx din.= Vx est.= Vx din./Vx est.= Coeficiente min. = 3.4 4.54 0.75 0.9 Vy din.= Vy est.= Vx din./Vx est.= Coeficiente min. = 2.75 4.54 0.61 0.9 Factor (fx)= 1.20 Factor (fx)= 1.49 13 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Efectos de Torsión. La incertidumbre en la localización de los centros de masa de cada nivel, se considerarán mediante una excentricidad accidental perpendicular a la dirección del sismo igual a 0.10 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la dirección de análisis. En cada caso deberá considerarse el signo más desfavorable. 1.11.00 ANÁLISIS DE LOS PÓRTICOS CON EL PROGRAMA ETABS v9.5 La idealización de los sistemas es como se muestra en las siguientes figuras en la que se muestran el sistema de cargas repartidas cargas en cada uno de los Módulos para luego idealizados tridimensionalmente: 1.11.01 ETABS v9.5 No Lineal Este programa es uno de los más completos en cuanto al análisis de edificaciones. Su funcionamiento es similar al del Sap2000 pero con ventajas en edificaciones, realiza el análisis estático y dinámico no lineal, tiempo historia, y análisis No lineal Pushover. Permite al diseño automatizado en acero y concreto armado. 1.11.02 Preparación de los Datos a Ingresar. Antes de utilizar el programa es tomar los datos e información pertinente para la estructura que se piensa construir y dependiendo del tipo, efectuar el modelo estructural que será calculado mediante el programa. Se recomienda la visita a la zona para evaluar las condiciones de cimentación. La primera fase de idealización y Modelación sumamente importante, corresponde al ingeniero. Debiendo aplicar los conceptos de Resistencia de materiales, análisis y Diseño de estructuras. Debiendo buscar el modelo más adecuado precisión simplicidad. La fase final de comprobación e interpretación de los resultados es una fase que también corresponde a la responsabilidad del Ingeniero. Mucho cuidado en la evaluación de los resultados en conjunto como de cada elemento, el programa nos permite visualizar los elementos más esforzados. 1.11.03 Proceso General 1. Modelación 2. Materiales 3. Secciones transversales 4. Nudos 5. Elementos 6. Restricciones 7. Cargas 8. Calculo Estructural 9. Resultados 14 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL 10. Evaluación e interpretación Modelación.- Se realizo de la siguiente manera se idealizo los pórticos y luego han sido interconectadas con vigas peraltadas, y tijerales de madera las cargas repartidas se asignas a la estructura de madera como se muestra en la figuras. 15 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MODULO A 16 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MODELO ESTRUCTURAL DEL MODULO A Materiales.- los datos de materiales han sido introducidos en el icono definir material, determinamos que el material a utilizar es Concreto Armado cuyas características son definidas por el usuario en este caso adoptamos las siguientes: Masa por unidad de Volumen Peso por unidad de Volumen Módulo de elasticidad Razón de poison f’c fy : 0.24 tn/m : 2.40 tn/m3 : 2200000 : 0.15 : 2100 tn/m3 : 42000 tn/m3 17 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Secciones Transversales.- En el análisis ingresamos todos los datos reales del pórtico, es decir los datos de predimencionamiento que se calcularon en el capitulo IV Los Nudos.- Estos se generan conociendo las características geométricas del bloque en análisis es decir la idealización, como por ejemplo las luces de cálculo, las que están realizadas a ejes, la altura de los entrepisos es la altura de la columna. 18 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Elementos. Una ves idealizado la estructura se designa a cada uno de los elementos una característica con determinada sección, con los que quedan nombrados todos los elementos de la estructura. Restricciones.- Se refiere a la idealización de los apoyos los que en nuestra estructura los idealizamos como apoyos empotrados en el suelo. Cargas.- se colocan las cargas calculadas como se indica en los pórticos idealizados de las figuras del item 09.11.00, en estas se encuentran las cargas muertas, las cargas vivas y también se definen las diferentes combinaciones con las amplificaciones determinadas en el capitulo III que va a realizar el programa. También se ingresa el espectro Normalizado siguiente luego se carga para obtener la respuesta al espectro. 19 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL COMBINACIONES UTILIZADOS: COMB1 = 1.4D + 1.7V COMB2 = 1.4D + 1.7V1 COMB3 = 1.4D + 1.7V2 DINAMICO = 0.25SPEC1 + 0.75SPEC2 COMB4 = 1.25D + 1.25V + 1.25DINAMICO COMB5 = 1.25D + 1.25V1 + 1.25DINAMICO COMB6 = 1.25D + 1.25V2 + 1.25DINAMICO COMB7 = 1.25D + 1.25V - 1.25DINAMICO COMB8 = 1.25D + 1.25V1 - 1.25DINAMICO COMB9 = 1.25D + 1.25V2 - 1.25DINAMICO COMB10 = 0.9D + 1.25DINAMICO COMB11 = 0.9D - 1.25DINAMICO ENVOL = Envolvente de las 11 combinaciones. 20 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Calculo Estructural.- Se refiere al procesado del programa para obtener las diferentes respuestas que el usuario va ha definir, para la que se le debe de dar los parámetros necesarios para iniciar el procesado. Resultados.- Necesariamente en este paso es el que se debe de dar mayor énfasis puesto de esto resulta el diseño final, y en las que se deben de tomar diferentes decisiones: para lo que mostramos los resultados en el que se describen los envolventes para el diseño, se verifica los desplazamientos, los giros que ha de tener la estructura en conjunto, además se puede dar una primera idea de el calculo de las áreas de acero que han de tener los elementos estructurales y con los valores máximos serán diseñados estos elementos. 21 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL DISCUSIÓN DE RESULTADOS 1. se observa que en los nudos de los apoyos los desplazamientos y giros en todas direcciones es cero puesto que están empotradas. 2. Los máximos desplazamientos se encuentra en el diafragma del primer piso, este desplazamiento es en la dirección del eje Y. Estos desplazamientos máximos tanto en X y en Y es controlado por la Placa en el centro del Edificio. LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO NTE-030 = 7 CONCRETO ARMADO STORY POINT DEFORMACIONES DEL ETABS (m) Alturas Diferenciales LOAD X Y H ∆X 3 0.0047 STORY2 66 DINAMICO MAX 0.01 0.0113 STORY2 66 DINAMICO MIN 0.01 0.0113 STORY1 67 DINAMICO MAX 0.0053 0.0063 STORY1 67 DINAMICO MIN 0.0053 0.0063 ∆Y R= 6.17 0.0053 OK 6.56 4.64 0.0063 DUAL - IRREGULAR Distorcion X Distorcion Y 0.005 4.5 5.25 OK OK 5.51 OK 3. Se observa que desplazamiento (∆X) se dividió por la altura (h), se multiplico por (R=5.25), luego por 0.75 y 1000 para obtener la distorsión en cada planta y dirección, lo cual podemos comparar con la norma peruana. Y como podemos observar en el cuadro todos son menores al desplazamiento permisible por la norma. 4. Las distorción tanto en la dirección transversal X y Y, Son cercanos a la distorsión de la norma (7-Concreto Armado), esto significa que no hay sobredimensionamiento de elementos. 5. Los desplazamientos máximos de verifican con la combinación (Dinámico), por contener los máximos desplazamientos laterales. 6. El cálculo de los aceros en (cm²) son los valores calculados por la combinación de la envolvente. 7. Los resultados mostrados son de acuerdo al análisis realizado con el programa ETABS v7.5, con la inclusión de diafragma por lo que los desplazamientos en los nudos son uniformes en cada Nivel o piso, esto para el análisis, que los diafragmas rígidos se usan para uniformizar el desplazamiento horizontal de todos los elementos de un piso o nivel, de tal manera que el sistema de techo se mueva como una membrana indeformable en el plano. 22 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MODULO B 23 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MODELO ESTRUCTURAL DEL MODULO B Materiales.- Los datos de materiales han sido introducidos en el icono definir material, determinamos que el material a utilizar es Concreto Armado cuyas características son definidas por el usuario en este caso adoptamos las siguientes: Masa por unidad de Volumen Peso por unidad de Volumen Módulo de elasticidad Razón de poison : 0.194 tn/m : 1.90 tn/m3 : 175000 : 0.18 24 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Masa por unidad de Volumen Peso por unidad de Volumen Módulo de elasticidad Razón de poison f’c fy : 0.24 tn/m : 2.40 tn/m3 : 2200000 : 0.15 : 2100 tn/m3 : 42000 tn/m3 Secciones Transversales.- En el análisis ingresamos todos los datos reales del pórtico, es decir los datos de predimencionamiento que se calcularon en el capitulo IV 25 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Los Nudos.- Estos se generan conociendo las características geométricas del bloque en análisis es decir la idealización, como por ejemplo las luces de cálculo, las que están realizadas a ejes, la altura de los entrepisos es la altura de la columna. Elementos. Una ves idealizado la estructura se designa a cada uno de los elementos una característica con determinada sección, con los que quedan nombrados todos los elementos de la estructura. 26 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Restricciones.- Se refiere a la idealización de los apoyos los que en nuestra estructura los idealizamos como apoyos empotrados en el suelo. Cargas.- se colocan las cargas calculadas como se indica en los pórticos idealizados de las figuras del item 09.11.00, en estas se encuentran las cargas muertas, las cargas vivas y también se definen las diferentes combinaciones con las amplificaciones determinadas en el capitulo III que va a realizar el programa. También se ingresa el espectro Normalizado siguiente luego se carga para obtener la respuesta al espectro. COMBINACIONES UTILIZADOS: COMB1 = 1.4D + 1.7V COMB2 = 1.4D + 1.7V1 COMB3 = 1.4D + 1.7V2 DINAMICO = 0.25SPEC1 + 0.75SPEC2 COMB4 = 1.25D + 1.25V + 1.25DINAMICO COMB5 = 1.25D + 1.25V1 + 1.25DINAMICO COMB6 = 1.25D + 1.25V2 + 1.25DINAMICO COMB7 = 1.25D + 1.25V - 1.25DINAMICO COMB8 = 1.25D + 1.25V1 - 1.25DINAMICO COMB9 = 1.25D + 1.25V2 - 1.25DINAMICO COMB10 = 0.9D + 1.25DINAMICO COMB11 = 0.9D - 1.25DINAMICO ENVOL = Envolvente de las 11 combinaciones. 27 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Calculo Estructural.- Se refiere al procesado del programa para obtener las diferentes respuestas que el usuario va ha definir, para la que se le debe de dar los parámetros necesarios para iniciar el procesado. Resultados.- Necesariamente en este paso es el que se debe de dar mayor énfasis puesto de esto resulta el diseño final, y en las que se deben de tomar diferentes decisiones: para lo que mostramos los resultados en el que se describen los envolventes para el diseño, se verifica los desplazamientos, los giros que ha de tener la estructura en conjunto, además se puede dar una primera idea de el calculo de las áreas de acero que han de tener los elementos estructurales y con los valores máximos serán diseñados estos elementos. 28 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL DISCUSIÓN DE RESULTADOS 1. Se observa que en los nudos de los apoyos los desplazamientos son ceros, pero los giros es diferente de cero. 2. Los máximos desplazamientos se encuentra en el diafragma del segundo piso, este desplazamiento es en la dirección del eje X. Estos desplazamientos máximos tanto en X y en Y es controlado por los muros portantes de albañilería. LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO NTE-030 = STORY POINT DEFORMACIONES DEL ETABS (m) 5 Alturas ALBAÑILERIA Diferenciales LOAD X Y H ∆X 2.8 0.0019 STORY2 97 DINAMICO MAX 0.003 0.0026 STORY2 97 DINAMICO MIN 0.003 0.0026 STORY1 98 DINAMICO MAX 0.0011 0.0017 STORY1 98 DINAMICO MIN 0.0011 0.0017 ∆Y R= 2.25 Distorcion X Distorcion Y 1.15 0.0009 5.2 0.0011 OK 0.54 0.36 0.0017 ALBAÑILERIA CONFINADA OK OK 0.55 OK 3. Se observa que desplazamiento (∆X) se dividió por la altura (h), se multiplico por (R=2.25), luego por 0.75 y 1000 para obtener la distorsión en cada planta y dirección, lo cual podemos comparar con la norma peruana. Y como podemos observar en el cuadro todos son menores al desplazamiento permisible por la norma. 4. Las distorción tanto en la dirección transversal X y Y, Son distantes a la distorsión de la norma (5-Albañileria), esto significa la estructura es muy rígida por los muros de albañilería, y podría reducir las secciones de las columnas pero no menores a los límites de la norma. 29 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL 5. Los desplazamientos máximos de verifican con la combinación (Dinámico), por contener los máximos desplazamientos laterales. 6. El cálculo de los aceros en (cm²) son los valores calculados por la combinación de la envolvente. 7. Los resultados mostrados son de acuerdo al análisis realizado con el programa ETABS v7.5, con la inclusión de diafragma por lo que los desplazamientos en los nudos son uniformes en cada Nivel o piso, esto para el análisis, que los diafragmas rígidos se usan para uniformizar el desplazamiento horizontal de todos los elementos de un piso o nivel, de tal manera que el sistema de techo se mueva como una membrana indeformable en el plano. 30 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MODULO C 31 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL MODELO ESTRUCTURAL DEL MODULO C Materiales.- Los datos de materiales han sido introducidos en el icono definir material, determinamos que el material a utilizar es Concreto Armado cuyas características son definidas por el usuario en este caso adoptamos las siguientes: Masa por unidad de Volumen Peso por unidad de Volumen Módulo de elasticidad Razón de poison : 0.194 tn/m : 1.90 tn/m3 : 175000 : 0.18 Masa por unidad de Volumen Peso por unidad de Volumen Módulo de elasticidad Razón de poison f’c fy : 0.24 tn/m : 2.40 tn/m3 : 2200000 : 0.15 : 2100 tn/m3 : 42000 tn/m3 32 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Secciones Transversales.- En el análisis ingresamos todos los datos reales del pórtico, es decir los datos de predimencionamiento que se calcularon en el capitulo IV 33 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Los Nudos.- Estos se generan conociendo las características geométricas del bloque en análisis es decir la idealización, como por ejemplo las luces de cálculo, las que están realizadas a ejes, la altura de los entrepisos es la altura de la columna. Elementos. Una ves idealizado la estructura se designa a cada uno de los elementos una característica con determinada sección, con los que quedan nombrados todos los elementos de la estructura. 34 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Restricciones.- Se refiere a la idealización de los apoyos los que en nuestra estructura los idealizamos como apoyos empotrados en el suelo. Cargas.- se colocan las cargas calculadas como se indica en los pórticos idealizados de las figuras del item 09.11.00, en estas se encuentran las cargas muertas, las cargas vivas y también se definen las diferentes combinaciones con las amplificaciones determinadas en el capitulo III que va a realizar el programa. También se ingresa el espectro Normalizado siguiente luego se carga para obtener la respuesta al espectro. COMBINACIONES UTILIZADOS: COMB1 = 1.4D + 1.7V DINAMICO = 0.25SPEC1 + 0.75SPEC2 COMB2 = 1.25D + 1.25V + 1.25DINAMICO COMB3 = 1.25D + 1.25V - 1.25DINAMICO COMB4 = 0.9D + 1.25DINAMICO COMB5 = 0.9D - 1.25DINAMICO ENVOL = Envolvente de las 5 combinaciones. 35 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL Calculo Estructural.- Se refiere al procesado del programa para obtener las diferentes respuestas que el usuario va ha definir, para la que se le debe de dar los parámetros necesarios para iniciar el procesado. Resultados.- Necesariamente en este paso es el que se debe de dar mayor énfasis puesto de esto resulta el diseño final, y en las que se deben de tomar diferentes decisiones: para lo que mostramos los resultados en el que se describen los envolventes para el diseño, se verifica los desplazamientos, los giros que ha de tener la estructura en conjunto, además se puede dar una primera idea de el cálculo de las áreas de acero que han de tener los elementos estructurales y con los valores máximos serán diseñados estos elementos. 36 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL DISCUSIÓN DE RESULTADOS 1. Se observa que en los nudos de los apoyos los desplazamientos son ceros, pero los giros es diferente de cero. 2. Los máximos desplazamientos son menores a lo permisible en la norma. LIMITES PARA DESPLAZAMIENTO LATERAL DE ENTREPISO NTE-030 = STORY POINT DEFORMACIONES DEL ETABS (m) LOAD X Concreto Armado Alturas Diferenciales Y H ∆X 5.2 0.0014 STORY1 22 DINAMICO MAX 0.0014 0.0005 STORY1 22 DINAMICO MIN 0.0005 0.0014 7 ∆Y R= 6 Distorcion X Distorcion Y 1.21 0.0005 IRREGULAR - PORTICOS OK 0.43 OK 3. Se observa que desplazamiento (∆X) se dividió por la altura (h), se multiplico por (R=6), luego por 0.75 y 1000 para obtener la distorsión en cada planta y dirección, lo cual podemos comparar con la norma peruana. 4. Las distorción tanto en la dirección transversal X y Y, Son distantes a la distorsión de la norma (7-Concreto Armado), esto significa la estructura es muy rígida en ambas direcciones, y podría reducir las secciones de las columnas pero no menores a los límites de la norma. 5. Los desplazamientos máximos de verifican con la combinación (Dinámico), por contener los máximos desplazamientos laterales. 6. El cálculo de los aceros en (cm²) son los valores calculados por la combinación de la envolvente. 37 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL CÁLCULO DE COBERTURAS CENTRO DEL ADULTO MAYOR 38 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL 39 ANALISIS DINAMICO DE LA ESTRUCTURA POR SUPERPOCICION MODAL ESPECTRAL LOS CALCULOS SE ENCUNETRAN EN HOJAS EXCELL ANEXADAS. 40
