Ingeniera sismo - resistente

Ingeniera Sismo-Resistente

Alumnos:- Antn Aliaga Vopilovsky- Luis Beltrn- Paul Rodrguez

Profesor: PhD. Genner Villarreal CastroLIMA - 2014

Trabajo de investigacin N1

Diseo sismo-resistente de una edificacin de concreto armado de 4 pisos y comparativo entre la norma E.030 2006 y el proyecto de norma E.030 2014

INFORME DE AVANCELIMA - 2014

Contenido del avanceEsquema basePre-dimensionamiento de elementosAnlisisComprobacin de irregularidadesAnlisis ssmico esttico en X y en Y , usando el software SAP 2000ConclusionesCondicionesDIMENSIONES EN PLANTA:L1: Nmero de letras del primer apellido, mximo 6 (en metros)L2: Nmero de letras del segundo apellido, mximo 6 (en metros)L3: Nmero de letras del primer nombre, mximo 6 (en metros)DIAFRAGMA HORIZONTAL: Losa aligeradaUSO: Segn primera letra del primer apellido A CH: vivienda, planta A D G: colegio, planta B H K: hospital, planta A L N: hotel, planta B Q: centro penitenciario, planta A R U: oficina, planta B V Z: tienda comercial, planta ATIPO DE SUELO: Segn primera letra del segundo apellido A M: suelo rgido N Z: suelo intermedio

CondicionesCoordinador: Antn Aliaga Vopilovsky

UBICACIN: (Lugar de Nacimiento: Ucrania por defecto: Lima)Lima - Zona 3 (Norma E.030 2006) Lima Zona 4 (Proy. norma E0.30 2014)

DIMENSIONES EN PLANTA:L1: 6m (Aliaga: 6 letras)L2: 6m (Vopilovsky: +6 letras)L3: 5m (Antn: 5 letras)

USO: A A CH: vivienda, planta A

TIPO DE SUELO: V N Z: suelo intermedio (qadm =25 Ton/m2)

Esquema base de la planta tpica:

6Predimensionamiento de laLosa aligerada

Espesor de aligerado (e ali.) :

Al presentar paos de 6m x 6m, Ln = 6m

carga (e.030) = 350 kg/m2Predimensionamiento de vigasVIGA:

Viga L1 = Viga L2 = 6.00 m:Peralte (h)= 600/12 = 50 cm.Base (b)= 50/2 = 25 cm.Inercia= 26*104cm4Viga L3 = 5.00 m :Peralte (h)= 500/12 = 45 cm.Base (b)= 45/2 = 25 cmInercia= *104cm4

Predimensionamiento de columnasPredimensionamiento de columnas10Metrado de cargas (pisos 2-4)

Metrado de cargas (Piso 1)

Predimensionamiento de zapatasZapata (Zn)Se tiene:K = 0.8 (suelo intermedio)q adm = 3.00 kg/cm2

La carga de servicio P se obtiene del metrado de cargas, con las sumatoria de la carga de todos los pisos transmitida a la base de las columnas.

Verificacin de resistencia al punzonamientoDespus del predimensionamiento, se aplica la comprobacin del punzonamiento tal como se muestra en la siguiente tabla de resumen

Predimensionamiento de zapatas

14Anlisis -Comprobacin de Irregularidades

Irregularidades en altura

Irregularidades de Rigidez Piso blando En cada direccin la suma de las reas de las secciones transversales de los elementos verticales resistentes al corte en un entrepiso, columnas y muros, es menor que 85% de la correspondiente suma para el entrepiso superior, o es menor que 90 % del promedio para los 3 pisos superiores. No es aplicable en stanos. Para pisos de altura diferente multiplicar los valores anteriores por (hi/hd) donde hd es altura diferente de piso y hi es la altura tpica de piso.Irregularidad de Rigidez Piso Blando Existe irregularidad de rigidez cuando, en cualquiera de las direcciones de anlisis, la distorsin (deriva) de entrepiso es mayor que 1,4 veces el correspondiente valor en el entrepiso inmediato superior, o es mayor que 1,25 veces el promedio de las distorsiones de entrepiso en los tres niveles superiores adyacentes. La distorsin de entrepiso se calcular como el promedio de las distorsiones en los extremos del entrepiso.

No aplica la consideracin de esta irregularidadRequiere evaluacin post-anlisis ssmico en SAP 2000Anlisis -Comprobacin de Irregularidades

Irregularidad de Masa Se considera que existe irregularidad de masa, cuando la masa de un piso es mayor que el 150% de la masa de un piso adyacente. No es aplicable en azoteas Irregularidad de Masa o Peso Se tiene irregularidad de masa (o peso) cuando el peso de un piso, determinado segn el numeral 4.3, es mayor que 1,5 veces el peso de un piso adyacente. Se exceptan los techos cuyo peso sea inferior al del piso inmediato inferior.No aplica la consideracin de esta irregularidadLa masa del primer piso es equivalente al 105% de la masa del segundo piso. Los dems pisos son tpicos, de igual masa.

Anlisis -Comprobacin de Irregularidades

Irregularidad Geomtrica Vertical La dimensin en planta de la estructura resistente a cargas laterales es mayor que 130% de la correspondiente dimensin en un piso adyacente. No es aplicable en azoteas ni en stanos.Irregularidad Geomtrica Vertical La configuracin es irregular cuando, en cualquiera de las direcciones de anlisis, la dimensin en planta de la estructura resistente a cargas laterales es mayor que 1,3 veces la correspondiente dimensin en un piso adyacente. Este criterio no se aplica en azoteas ni en stanos.

Al tener una planta tpica con las mismas secciones de columnas en todos los pisos:No aplica la consideracin de esta irregularidadAnlisis -Comprobacin de Irregularidades

Discontinuidad en los Sistemas Resistentes. Desalineamiento de elementos verticales, tanto por un cambio de orientacin, como por un desplazamiento de magnitud mayor que la dimensin del elemento.Discontinuidad en los Sistemas Resistentes. Se califica a la estructura como irregular cuando en cualquier elemento que resista ms de 10 % de la fuerza cortante se tiene un desalineamiento vertical, tanto por un cambio de orientacin, como por un desplazamiento del eje de magnitud mayor que 25% de la correspondiente dimensin del elemento.No se presentan cambios de orientacin ni desalineamientos en los elementos.

No aplica la consideracin de esta irregularidad

Anlisis -Comprobacin de Irregularidades

Irregularidades en plantaIrregularidad Torsional Se considerar slo en edificios con diafragmas rgidos en los que el desplazamiento promedio de algn entrepiso exceda del 50% del mximo permisible indicado en la Tabla N8 del Artculo 15 (15.1). En cualquiera de las direcciones de anlisis, el desplazamiento relativo mximo entre dos pisos consecutivos, en un extremo del edificio, es mayor que 1,3 veces el promedio de este desplazamiento relativo mximo con el desplazamiento relativo que simultneamente se obtiene en el extremo opuesto.Irregularidad Torsional Existe irregularidad torsional cuando, en cualquiera de las direcciones de anlisis, el mximo desplazamiento relativo de entrepiso en un extremo del edificio, calculado incluyendo excentricidad accidental, es mayor que 1,5 veces el desplazamiento relativo del extremo opuesto del mismo entrepiso para la misma condicin de carga. Este criterio slo se aplica en edificios con diafragmas rgidos y slo si el mximo desplazamiento relativo de entrepiso excede de 50 % del mximo permisible indicado en la Tabla N 11. Los desplazamientos relativos se obtienen despus del anlisis ssmico.

Se verific posteriormente que no exceden ni el 130% ni el 150% por lo tanto:No aplica la consideracin de esta irregularidad

19Anlisis -Comprobacin de Irregularidades

Esquinas Entrantes La estructura se califica como irregular cuando tiene esquinas entrantes cuyas dimensiones en ambas direcciones son mayores que 20 % de la correspondiente dimensin total en planta. Esquinas Entrantes La configuracin en planta y el sistema resistente de la estructura, tienen esquinas entrantes, cuyas dimensiones en ambas direcciones, son mayores que el 20 % de la correspondiente dimensin total en planta.No se tienen esquinas entrantes en la planta (tpica) de la edificacin

No aplica la consideracin de esta irregularidadAnlisis -Comprobacin de Irregularidades

Discontinuidad del Diafragma Diafragma con discontinuidades abruptas o variaciones en rigidez, incluyendo reas abiertas mayores a 50% del rea bruta del diafragma.Discontinuidad del Diafragma La estructura se califica como irregular cuando los diafragmas tienen discontinuidades abruptas o variaciones importantes en rigidez, incluyendo aberturas mayores que 50 % del rea bruta del diafragma. Tambin existe irregularidad cuando, en cualquiera de los pisos y para cualquiera de las direcciones de anlisis, se tiene alguna seccin transversal del diafragma con un rea neta resistente menor que 25 % del rea de la seccin transversal total de la misma direccin calculada con las dimensiones totales de la planta.

La losa aligerada que se tiene como diafragma no presenta reas abiertas ni variaciones en la seccin trasversal en ninguna de las direcciones

No aplica la consideracin de esta irregularidadAnlisis ssmico esttico

Norma E.030 (2006)Proyecto de Norma E.030 (2014)Anlisis ssmico estticoT= Perodo FundamentalC= Factor de amplificacin ssmicaZ= Zona ssmicaU= Uso de edificacinS= Factor del sueloR= Factor de reduccin ssmicaP= Peso ssmico del edificio

Clculos requeridos

Anlisis ssmico estticoClculo de la cortante Basal (Segn norma E.030 2006)

Considerando el sistema estructural Prticos en estructura RegularConsiderando el Peso total P como CM + 25% CV - (Edificacin de categora C)

Anlisis ssmico estticoFuerzas actuantes en cada piso (norma E.030 2006)

( T < 0,7 )

Anlisis ssmico estticoClculo de la cortante Basal (Segn norma E.030 2014)

Considerando el sistema estructural Prticos en estructura RegularConsiderando el Peso total P como CM + 25% CV - (Edificacin de categora C)Anlisis ssmico estticoFuerzas actuantes en cada piso (norma E.030 2014)

( T < 0,5 )

Modelacin de la estructuraSe model la estructura en el software SAP 2000, aplicando el anlisis ssmico con las fuerzas actuantes en el centro de masa de cada piso, y corriendo el modelo ssmico en X y en Y, tanto para los valores obtenidos con la norma 2006 como los de la 2014.

Modelacin de la estructuraSe obtuvieron los siguientes resultados

Irregularidad torsionalSe verific la inexistencia de irregularidad torsionalNorma 2006:

Irregularidad torsionalNorma 2014:

ObservacionesLos desplazamientos son mayores a los mximos estipulados en la norma, ya que la deriva (desplazamiento lateral) permisible para el concreto armado es de 0.007

El proyecto de norma E.030 -2014 arroja resultados ms favorables, es decir, ms cercanos a la deriva permisible, probablemente porque involucra ms criterio y factores en el anlisis.

Se debe realizar un redimensionamiento de los elementos y, para optimizar el comportamiento sismo-resistente de la estructura, incluir algn elemento de control adicional.PropuestaModificacin de las secciones de columnas Se modificaron las secciones de las columnas para que tengan una mayor rigidez en ambas direcciones, a travs de muros en L en las esquinas, y muros en T para las caras laterales.

Secciones de columnas - 2006Las secciones de columnas mnimas que cumplen la deriva segn la norma 2006 fueron:

Columnas en T (a los lados)Columnas en L (en las esquinas)

Columnas cuadradas34Secciones de columnas - 2006Las secciones de columnas mnimas que cumplen la deriva segn la norma 2014 fueron:

Columnas en T (a los lados)Columnas en L (en las esquinas)Columnas cuadradas

35Metrado de cargasBajo estas condiciones se realiz nuevamente el metrado de cargas y se obtuvieron los siguientes pesos totales:

Norma 2006CM (Piso 2-4) : 205 730.6 kgCV (Piso 2-4): 61 200 kgCarga ssmica: 221 030.6 kg

CM (Piso 1): 225 116.6 kgCV (Piso 1): 61 200 kgCarga ssmica: 240 416.6 kgNorma 2014CM (Piso 2-4): 200 069.6 kgCV (Piso 2-4): 61 200 kgCarga ssmica: 215 369.6 kg

CM (Piso 1) : 217 445.6 kgCV (Piso 1): 61 200 kgCarga ssmica: 232 745.6 kg

Comprobacin de irregularidades (Norma 2006)

Irregularidad en plantaComprobacin de irregularidades (Norma 2014)

Irregularidad en plantaAnlisis ssmico estticoClculo de la cortante Basal

Anlisis ssmico estticoFuerzas actuantes en cada piso

Modelacin de la estructuraCon la modelacin de la estructura en SAP 2000 se obtuvieron los siguientes resultados:

Comprobacin de irregularidadesCon los datos del anlisis se pudieron comprobar las irregularidades que requieren conocer las derivas (torsional y rigidez-2014):Torsional 2006:

Comprobacin de irregularidadesIrregularidad Torsional 2014:

Comprobacin de irregularidadesIrregularidad de rigidez:

Comparativo entre volmenes de concreto

El volumen puede ser reducido en un 10% con las menores secciones que se obtienen del anlisis con la norma E.030 2014

ConclusionesCon las nuevas secciones, los desplazamientos estn dentro de lo estipulados en la norma.

En nuestro caso, los criterios del proyecto de norma E.030 -2014 proporcionan resultados ms favorables, es decir, permiten secciones de columna ms pequea cumpliendo con la deriva permisible.

Las secciones necesarias para obtener las derivas permitidas segn el anlisis ssmico esttico triplican lo obtenido a travs de un predimensionamiento simple por cargas de servicio.

Gracias!