TUXTLA GUTIERREZ, CHIS; A 24 DE NOVIEMBRE INGENIERIA SISMICAPROYECTO FINALEDIFICIO DE 6 NIVELESINTEGRANTES DE EQUIPO:Franco Barveri Ivan BrodeliLen Vsquez Roger de JessVelzquez Prez Pablo

8 SEMESTRE, GRUPO CVESPERTINOFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA CIVILCAMPUS I

Autor: Valor Creativo2014

INTRODUCCINTenemos que saber que laingeniera ssmicaes el estudio del comportamiento de los edificios y las estructuras sujetas acarga ssmicas. Es el conjunto de laingeniera estructuralycivil.Losprincipalesobjetivos de laingeniera ssmicason; Entender la interaccin entre los edificios y lainfraestructurapblica con el subsuelo. Prever las potenciales consecuencias de fuertesterremotosenreas urbanasy sus efectos en lainfraestructura. Disear, construir y mantener estructurasqueresistan a la exposicin de un terremoto,ms alldelas expectacionesy en totalcumplimiento de los reglamentos deconstruccin.Una estructura apropiadamente diseada no necesita ser extraordinariamente fuerte o cara. Las ms poderosas y costosas herramientas para la ingeniera ssmica son lastecnologas decontrol de la vibracin y en particular, elaislamiento de la baseo cimentacin.Sistemas de proteccionLa energa que recibe una estructura durante un terremotopuede sersoportada de tres maneras diferentes: Porresistencia: Consiste en dimensionar los elementos estructurales de tal modo que tengan suficiente resistenciacomopara soportar lascargas ssmicassin romperse. ste mtodo requiere unas sobredimensiones bastante importantes de los elementos estructurales y tiene algunos riesgos de rotura frgil. Porductilidad: Consiste en dimensionar los elementos de tal manera que parte de la energa del sismo sea disipada por deformaciones plsticasde los propios elementos estructurales. Esto implica que la estructura recibir daos en caso de sismo, pero sin llegar a colapsar. Reduce el riesgo de rotura frgil y la dimensinnecesaria de los elementos estructurales es bastante menor. Pordisipacin: Consiste en introducir en la estructura elementos cuyo fin es disipar la energa recibida durante un terremoto, yque no tienen una funcin resistente durante el resto de la vida normal del edificio. Existen principalmente tres tipos de sistemas de disipacin. Aislamiento ssmico: Se conoce as a la tcnica de desacoplar el edificio del suelo. La energa proveniente del terremoto no penetra en el edificio ya que ste est aislado del suelo. Elementos de disipacin pasiva: Son tcnicas que permiten dar unamortiguamientosuplementario mediante elementos que absorben la energa del terremoto, evitando que sta dae al edificio. Estos elementos llamados amortiguadores pueden ser de muy distinta forma: de aceite, de metal, visco-elsticos, viscosos... En algunos casos los amortiguadores tienen que ser sustituidos tras un impacto ssmico. Elementos de disipacin activa: Son elementos que absorben la energa por desplazamiento de elementos preparados para ello. Sera elcaso delamortiguador de masadelTaipei 101que realiza un desplazamiento para absorber la energa del viento sobre la estructura o el sismo.Un mismo edificio puede mezclar varias tcnicas para soportar un sismo. La capacidadfinal de un edificio bien planteado de soportar energa ssmica es la suma de las energas que puede soportar cada uno de los apartados anteriores.Por lo tanto existen diversos procedimientos para estudiar las solicitaciones que el sismo de diseo introduce en una esctructura. Los metodos aceptados por las normas tienen distintas formas de determinarse: los de tipo estatico y los dinamicos. En los primeros se aplica a la esctructura un sistema de cargas laterales cuyo efecto estatico se supone equivalente al de la accion sismica. En los segundos se realiza un analisis de la respuesta dinamica de un modelo generalmente muy simplificado.Desde hace varios aos se han venido poniendo a disposicion de los proyectistas programas de computo muy poderosos para el analisis sismico de estructuras. La lista de programas de dominio publico es muy larga y, para mencionar algunos de los mas conocidos, podemos mencionar el STRUDL, el ETABS y el SAP. Programas como los mencionados realizan el analisis sismico tridimensional estatico o dinamico de estructuras a base de barras, placas, cascarones y otros tipos de elementos, con lo cual es posible modelar de manera muy detallada la estructura y obtener una estimacion muy aproximada, pero que a su vez se tiene que saber de que manera uitilizar estos programas ya que si no se pueden meter valores en celdas donde no es y la estructuran puede no trabajar de manera correcta.El metodo de analisis estatico de este tipo se basan generalmente en la determinacion de la fuerza lateral total( cortante en la base) a partir de la fuerza de inercia que se induce en un sistema equivalente de un grado de libertad, para despues distribuir esta cortante en fuerzas concentradas a diferentes alturas de la estructura, suponiendo que esta va avibrar esencialmente en su primer modo natural. RCDF acepta el uso del metodo estatico en estructuras de altura no mayor de 60 m. debe, sin embargo, evitarse su empleo en estructuras que tengas geometrias muy irregularidades en planta o elevacion, o distribuciones no uniformes de masas y rigideces.La fuerza cortante de basal se determina como:

Donde W es el peso total de la estructura, Cs es el coeficiente de cortante basal para cuya determinacion el reglamento admite dos opciones. Si no se calcula el periodo natural de la estructura, este coeficiente debe tomarse igual a la ordenada maxima del espectro reducido por ductilidad, o sea :

En esta forma de proceder es muy conservadora, ya que cuando el periodo de la estructura se encuentra fuera de la zona de ordenadas maximas pueden hacerse reducciones importantes en Cs. La segunda opcion permite hacer una estimacion aproximada del periodo natural, T.Por lo tanto cuando la rigidez a cargas laterales es proporcionada exclusivamente por marcos rigidos de concreto o acero:

En que CT es una constante que vale 0.08 para marcos de concreto y 0.06 para marcos de acero: H es la altura total de la estrutura, en metros. Cuando en la rigidez a cargas laterales participan otros elementos diferentes a marcos rigidos, como muros o arriostramientos:En que L es la longitud total de edificio en la direccion considerada, en m.Entonces para ello debemos de saber los distintos mtodos por la cual podemos disear un edificio para que sea ssmicamente resistente y no tener problemas en algn futuro, en este proyecto solamente es para saber si este diseo es o no resistente para los sismos a desarrollarse en tal estructura.

DETERMINACION DE PESOSEste proyecto se trata de un hotel de seis niveles de alto y se encuentra en forma regular, es decir no es ninguna parte asimtrico, por lo tanto los clculos de los pesos sern ms fciles de determinar para las bajadas de carga posterior a las determinaciones de pesos.Primeramente se determinara los pesos volumtricos de los materiales que se usan como carga muerta en la estructura de cada entrepiso, para asi poder calcularlos de manera ms eficientes en una hoja de clculo de Excel.En nuestro proyecto las trabes como las columnas sern de acero teniendo en los planos las especificaciones de cada una de ellas (trabes y columnas) el rea. Se procede a calcular el largo de cada trabe teniendo una sola unidad de rea al tener esos datos podemos tener el volumen que se tiene y posteriormente hacer una sumatoria para que al multiplicar con los primeros datos insertados en la hoja de clculo de Excel solo se multiplique teniendo como resultado el peso de las trabes.Posterior a ese clculo se prosigue a la determinacin de los pesos de las columnas teniendo en cuenta el largo y el rea para despus multiplicar y obtener asi el volumen utilizado en cada columna para despus seguir con la multiplicacin con el peso volumtrico y obtener el peso que se est usando para las columna, cabe sealar que los pesos se encuentran sealizados de color verde fosforescentes en las tablas y estn en toneladas.Se prosigui con la determinacin del peso de la loza teniendo en cuenta el largo y el ancho de la estructura para determinar el rea y posterior el peso al multiplicarse con el peso volumtrico del concreto. Posterior a eso se obtiene al peso del acabado teniendo como acabado un aplanado de yeso con un grosor de 1.5 cm de cada lado de la pared. Despus se obtiene los pesos de las paredes que se encuentran en los entrepisos teniendo como peso volumtrico el tabique macizo prensado. Se calcul el peso del piso con loseta de terraza de 40 x 40 mts, pero para ello solo tendremos en cuenta el largo y el ancho de todo el rea del entrepiso para facilitar el clculo o bien de cada habitaciones del entrepiso ms el pasillo como se seala en los clculos. Posterior se calcula el peso de las ventanas teniendo como principales materiales el aluminio y el vidrio sabiendo que las ventanas son de 2 x 1.5 mts. Por ultimas cargas se toma en cuenta cargas adicionales al entrepiso para despreciar cualquier mal clculo que pueda ocurrir durante el proceso tambin se usara el peso por rea de las instalaciones y plafones que al principio fueron despreciados.Al termino de este entrepiso solamente se hizo la suma en toneladas de cada uno de los pesos que se calcularon teniendo en cuenta que es solo cargas muertas.Para las cargas vivas del entrepiso lo obtenemos mediante la tabla de que se encuentra en el libro de diseo estructural de Roberto Meli investigador del instituto de ingeniera de la Universidad Nacional Autnoma de mexico.Como se trata de un hoteles tomamos como representacin el peso sobre rea de hoteles por lo tanto, primeramente se calcula el rea del entrepiso para que el resultado se multiplique por el peso por el rea que tomamos que cabe mencionar que se tom los pesos de MEXICO RDF-76, y asi al finalizar este clculo nos encontramos con el peso total de carga viva en el entrepiso.Por lo tanto finalizando con este clculo se sum las cargas muertas ms las cargas vivas teniendo como resultado el peso final de ese entrepiso.Para las cargas de los pisos II; III; IV; V se hizo los mismos clculos que en el piso I ya que como se dijo al inicio del proyecto se trata de una estructura simtrico en planta y no solo en planta si no internamente entonces son los mismos pesos tanto muertas como vivas, teniendo con resultado los mismos pesos en los entrepisos sealizados anteriormente.Ahora bien para el piso VI en un tanto diferente ya que no se tomara todos los pesos de los entrepisos pasados debido a que se trata de la azotea y por tanto solamente ser los pesos propios de la azotea ms la carga viva media a las dems ya que no estar siempre en constante movimientos las cargas vivas, por ello se tomara solamente la carga viva media a las dems.Para determinar la carga muerta se tom en cuenta las cargas por concreto reforzado, carga muerta adicional, instalaciones y plafones ms relleno e impermeabilizaciones, estos clculos se hacen mediante la multiplicacin del largo y el ancho de la azotea.La carga viva se calcula por medio de la misma tabla dicha con anterioridad pero en este caso solamente se tomara la mitad ya que es la azotea y por lo tanto no se ver en grandes esfuerzos debido a los movimientos de cargas vivas despus se hace la suma tanto de las cargas muertas ms las vivas y obtenemos del resultado de la carga de la azotea (Piso VI).Ahora bien despus del clculo del ltimo piso precedimos a la determinacin de los cortantes de cada entrepiso mediante el mtodo esttico.El mtodo esttico debemos tener en cuenta las alturas de cada entrepiso para su pronta resolucin o visualizacin al igual mediante la normas tcnicas complementarias de sismo obtenemos Q, y a C, teniendo esos principales datos podemos usar el mtodo esttico de manera factible solo siguiendo de manera lgica y ordenada este mtodo.Las cortantes de cada entrepiso estn sealizadas con color verde fluorescente en la tabla del mtodo esttico.BAJADAS DE CARGABien ahora para las bajadas de cargas de cada columna hasta la cimentacin tenemos que visualizarlo de manera que sean ms rpidos los clculos de los pesos recibidos de las trabes-columna.Para empezar a calcular pesos debemos de tener en cuenta largos y anchos para poder llegar de manera concreta como empezar las separaciones de las reas de cada cuadro entre columnas, y se lleg a la conclusin que debemos separar cada secciones de columnas y columnas en 2 trapecios y 2 tringulos.Teniendo la figura que aparecer a continuacin, por lo tanto podemos ver con gran facilidad que solamente existen 4 reas diferentes por lo tanto solamente se determinara el rea de cada una de ellas, los clculos se encuentran representados en la tablas siguientes.Bajada de carga de la AzoteaPara la bajada de carga en la azotea como anteriormente se obtuvo las distintas reas y como ya sabemos cules son las cargas usadas en la azotea tanto muertas como vivas se procede a calcular las sumas de pesos volumtricos y/o pesos por reas para su respectivas multiplicaciones con las reas adyacentes a las trabes que estn trabajando en estas cargas para que de las trabes como son empotradas se dividen entre dos la carga dada en la trabe, y esa ser una de las cargas que llegara a la columna, estos procedimientos se encuentran representados de manera ms explcita en los clculos. Esto se obtiene para cada columna desde la 1 hasta 4, y asi se va obteniendo los pesos para cada columna que al ser simtrico lo que soporte la columna una es para todas las columnas, y asi sucesivamente.Al finalizar con el clculo para cada columna se procede a su rectificacin si nos da el total del peso que any dio al principio de los clculos de los pesos de los pisos quiere decir que estamos bien en los clculos.Bajadas de cargas de cada EntrepisoPara la bajada de carga en cada entrepiso como anteriormente se obtuvo las distintas reas y como ya sabemos cules son las cargas usadas en los entrepisos, tanto muertas como vivas se procede a calcular las sumas de pesos volumtricos y/o pesos por reas para su respectivas multiplicaciones con las reas adyacentes a las trabes que estn trabajando en estas cargas para que de las trabes como son empotradas se dividen entre dos la carga dada en la trabe, y esa ser una de las cargas que llegara a la columna, estos procedimientos se encuentran representados de manera ms explcita en los clculos. Esto se obtiene para cada columna desde la 1 hasta 4, y asi se va obteniendo los pesos para cada columna que al ser simtrico lo que soporte la columna una es para todas las columnas, y asi sucesivamente, lo que cambia en los entrepisos con respect a la azotea es que la carga viva ya se toma complete la carga ya que en estas trabajara las cargas completas y aqu estn trabajando los pesos respectivos de las columnas y las trabes.Al finalizar con el clculo para cada columna se procede a su rectificacin si nos da el total del peso que nos dio al principio de los clculos de los pesos de los pisos quiere decir que estamos bien en los clculos.Es este caso no llego al peso correcto por lo tanto se puso una correccin en las cuatro columnas repartidas en partes iguales a cada una de ellas para una buen clculo de las bajadas, y esto es para cada entrepiso.Bajadas de carga en planta BajaPara la bajada de carga en la planta baja como anteriormente se obtuvo los pesos volumtricos y/o pesos por reas de las columnas para su respectivas multiplicaciones con las alturas de las columnas. Esto se obtiene para cada columna desde la I hasta IV, y asi se va obteniendo los pesos para cada columna.Al finalizar con el clculo para cada columna se procede a las sumas de los pesos que soportan cada columna desde la azotea y cada entrepiso hasta el peso de las columnas de la planta baja. Podemos dejar como nota que estos pesos son solamente de cada columna no el total de esas columnas es decir el peso que soporta cada columna 1 es solamente para esa columna no de todas las columnas 1.METODO DINAMICOEs frecuente, que los ejes de ms rigidez no estn dispuestos simtricamente, en cuyo caso las resultantes de las fuerzas resistentes estar situada en un punto llamado centro de torsin.Al no coincidir este centroide con la lnea de accin de la fuerza cortante, se produce un par de torsin de magnitud de igual al producto de la fuerza cortante de entrepiso por distancia entre el centro de masa y el centro de torsin.Para calcular las coordenadas del centro de torsin se realiz el siguiente procedimiento en donde:

Riy = Rigidez de marcos alineados en los ejes en direccin YRix = Rigidez de marcos alineados en los ejes en direccin XXi = Distancia de cada eje en direccin x con respecto al centro de masaYi = Distancia de cada eje en direccin y con respecto al centro de masa

Obteniendo las coordenadas de torsin nos podemos dar cuenta que el entrepiso, adems de movimiento de traslacin sufre una de rotacin, por lo cual algunos ejes estarn sujetas a fuerzas cortantes que son aditivas a las producidas por la traslacin.Como puede observarse, las coordenadas de centro de torsin con las coordenadas de centro de masa coinciden debido a la simetra de posicin y rigidez de los marcos.Debido al efecto dinmico de la variacin, el momento torsionante que acta en cada entrepiso puede verse en general amplificado y, por tanto, excentricidad efectiva puede ser mayor que la calculada estticamente. Por otra parte, el clculo del centro de torsin solo puede efectuarse con pobre aproximacin, porque la rigidez de cada elemento puede ser alterada. Por las razones expuestas, RDF especifica que el momento torsionante de diseo se determine con una excentricidad total.Como primera instancia de calcula la excentricidad de diseo como se muestra a continuacin utilizando las siguientes formulas:

En donde:C = Es la calculada a partir de la diferencia entre los valores de las coordenadas de centro de masa y torsin por lo que en esto anlisis nuestro valor de C = 0.1.5 = el factor que cubre la amplificacin dinmica de la torsin.b = es el lado del edificio en direccin normal a la del anlisis.

Al obtener los valores de la excentricidad en este caso se contina con el anlisis del momento torsionante Mx y My respectivamente para un sismo en direccin X con la siguiente frmula:MTX= Vx ey MTY= Vy exEn donde:ey y ex = los valores de la excentricidad de diseoVx y Vy = las fuerzas cortantes ssmicas del entrepiso analizado en este caso 4-5 respecto a cada eje.Para encontrar el cortante por torsin en los marcos alineados en direccin X, debido al sismo actuando en esa direccin, se determina con la siguiente frmula:

Como se puede notar una excentricidad en direccin x produce cortantes tanto en los orientados en direccin X, como los orientados en direccin Y. Los resultados para cada eje aparecern en la columna 9 y 10 de la tabla.

TABLA 11234567891011121314

EJESRiyXiRiYXiCORTANTE DIRECTOXiTRiyXiTRixY^2iTCORTANTE POR TORSIONCORTANTE TOTALX + .3Yi

SISMO EN XSISMO EN YSISMO EN XSISMO EN Y

B0,010,000,00142,49-41,10-0,4417,95-47,21-49,9895,29-49,9880,290,21

D0,0113,700,15142,49-27,40-0,297,98-31,47-33,32111,02-33,32101,020,26

F0,0127,400,29142,49-13,70-0,151,99-15,74-16,66126,76-16,66121,760,31

H0,0141,100,44142,490,000,000,000,000,00142,490,00142,490,36

J0,0154,800,58142,4913,700,151,9915,7416,66158,2316,66163,230,42

L0,0168,500,73142,4927,400,297,9831,4733,32173,9733,32183,960,47

N0,0182,200,87142,4941,100,4417,9547,2149,98189,7049,98204,700,52

SUMA0,073,06997,4655,85

TABLA 21234567891011121314

EJESRiyXiRiYXiCORTANTE DIRECTOXiTRiyXiTRixY^2iTCORTANTE POR TORSIONCORTANTE TOTALX + .3Yi

SISMO EN XSISMO EN YSISMO EN XSISMO EN Y

B0,010,000,00142,49-41,10-0,4417,95-47,21-49,9895,29-49,9880,290,21

D0,0113,700,15142,49-27,40-0,297,98-31,47-33,32111,02-33,32101,020,26

F0,0127,400,29142,49-13,70-0,151,99-15,74-16,66126,76-16,66121,760,31

H0,0141,100,44142,490,000,000,000,000,00142,490,00142,490,36

J0,0154,800,58142,4913,700,151,9915,7416,66158,2316,66163,230,42

L0,0168,500,73142,4927,400,297,9831,4733,32173,9733,32183,960,47

N0,0182,200,87142,4941,100,4417,9547,2149,98189,7049,98204,700,52

SUMA0,073,06997,4655,85

Como se ha indicado anteriormente este diseo ssmico consisti en analizar qu tan resistente es nuestra estructura ante temblores moderados, para ello se trat de cumplir limitando los desplazamientos laterales de la estructura.De esta forma se determin la magnitud de los posibles daos en la distorsin de entrepisos el cual se indica como que es el desplazamiento relativo entre dos pisos sucesivos obtenindolo de la siguiente ecuacin:

En donde:Q = el factor de reduccin en cada direccin (X y Y)Vi = es el cortante obtenido en la columna 13Ri = es la rigidez de la columna 2 multiplicado por el mdulo de elasticidad, en este caso del acero E = 210,000 kg/cm2 (se multiplicara por 210 ton/cm2)h = es la altura de cada entrepisoEste desplazamiento se analiz para cada eje del entrepiso como se mostr en la columna 14 de la tabla.ConclusinEl comportamiento y desempeo final de un edificio, cuando se ve sometido a una accin dinmica severa, est fuertemente condicionado por las tres etapas fundamentales de su proyecto y construccin, que son: el diseo, el detallado y la realizacin concreta de su construccin. Por lo tanto, los criterios, consideraciones y procedimientos empleados en cada una de estas etapas, permiten controlar el desempeo de los edificios. Es por eso que aunque se haga un buen anlisis durante el diseo, difcilmente la construccin del edificio se apega a las normas, y a las recomendaciones que surgen de dicho anlisis.