ANALISIS SISMORESISTENTE

DE UNA EDIFICACION DE SEIS NIVELES UBICADA EN LA

CIUDAD DE CAJAMARCA

TRABAJO DOMICILIARIO

INGENIERIA SISMICA

DOCENTE: Ing. Lincoln Minchan pajares

INTRODUCCION

El enfoque del trabajo domiciliario está orientado al caso de una edificación de seis niveles de uso Universitario, ubicada en la ciudad de Cajamarca.

Se tendrá un proceso de análisis previo de acuerdo a las normas vigentes, predimensionamiento de elementos estructurales, metrado de cargas por piso, cálculo de la rigidez de los pórticos mas desfavorables, determinación del peso de la estructura por piso, análisis sísmico de acuerdo a la norma E-030 y cálculo de placas.

Sismo de 1985 en la ciudad de México.

INFORMACION GENERAL

- Ubicación del edificio Cajamarca      - Uso   Universidad Categoría A2   E.030 – Cap.3- Altura de entrepiso : 4.20 m      - Número de pisos : 6      

- Clasificación del sueloGC-GM (Grava limo-arcillosa)    

- Peralte de Vigas principales: Dependiendo del requerimiento del diseño estructural.

- Peralte de vigas secundarias: Dependiendo del requerimiento del diseño estructural.

- Código de plano en planta : IS-A-04      

- Muros de soga : 15.00 cm      

ANALISIS PREVIO Revisión de normatividad para un óptimo diseño arquitectónico para el caso de locales Educativos, usando las normas A.040 del Reglamento Nacional de Edificaciones y la Resolución N° 0834-2012 dado por la Asamblea Nacional de Rectores (ANR).

Área de vanos para iluminación (mínimo 20% del área del recinto). Espacio máximo entre muros (2.5 veces la altura del recinto). Puertas del recinto (abrir hacia afuera 180°, en el mismo sentido de

evacuación, ambiente >= 40 personas dos puertas distanciadas para una fácil evacuación).

Escaleras (ancho mínimo 1.20m, pasamanos a ambos lados, número y ancho de acuerdo al número de ocupantes, paso 28-30cm contrapaso 16-17cm).

ANALISIS PREVIO (Circulación)

Togawa – cálculo del tiempo de salida.

Tomamos ancho de pasadizo de la arquitecturay determinamos un TS.

Con el TS anterior, hallamos el ancho mínimo de vanos, pasaje y escaleras (Norma A.100).

𝑇𝑆=𝑁

(𝐴∗𝐾 )+𝐷𝑉

h𝐴𝑛𝑐 𝑜𝑑𝑒𝑣𝑎𝑛𝑜𝑠 ,𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒𝑟𝑎𝑠𝑜𝑝𝑎𝑠𝑎𝑗𝑒=𝑁 ú𝑚𝑒𝑟𝑜𝑑𝑒𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜𝑑𝑒𝑑𝑒𝑠𝑎𝑙𝑜𝑗𝑜×𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑝𝑒𝑎𝑡𝑜𝑛𝑎𝑙

PREDIMENSIONAMIENTO Losa.

Losa aligerada.Según RNE – Norma E.060 – Art.10: Losas aligeradas debe cumplirse h>=L/25, h= altura del bloque de ladrillo L= Luz más desfavorable.* Si la relación h/25 sale mayor al ancho del bloque de ladrillo, no se puede diseñar losa aligerada.

Losa maciza en una dirección.Relación entre las dimensiones larga (Lb) entre la dimensión corta (La), de sus paños es mayor que dos (2) por lo que el elemento presenta una curvatura de deflexión más marcada en una dirección.

PREDIMENSIONAMIENTO Losa.

Losa maciza en dos direcciones (Para nuestro caso).Losas que transmiten las cargas aplicadas a través de flexión en dos sentidos (figura), relación entre su mayor y menor dimensión (Lb/La) es menor que dos.

𝒆𝑳𝒐𝒔𝒂=𝑷𝒆𝒓 í𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐

𝟏𝟖𝟎

PREDIMENSIONAMIENTO Vigas.

Predimensionamiento por flexiónPara dejar de verificar flexiones, debemos de considerar que el peralte (h) debe de estar entre la relación.

h=Ln/10 (criterio práctico ante sismos)Predimensionamiento sismoresistente

Ln = Luz libre más desfavorable.Wu = Carga última (metrado de cargas, según el uso Wu = CM +

50%CV) CM: P.P.Losa = espesor.2400 Kg/m³ [Kg/m²]

P.P.Viga = b.h.Ln.2400 Kg/m³ [Kg/m²] (b y h del pred. Por flexión)

P.Acabados = 100 Kg/m² (Según RNE – Norma E.020)P. Tab. Mov. = 100 Kg/m² (Según RNE – Norma E.020)

CV: S/C = mayor s/c [Kg/m²] (Según RNE – Norma E.020)

h=𝐿𝑛12𝑎𝐿𝑛10𝑏=0.3∗h𝑎 0.5∗h

h=𝐿𝑛

( 4√𝑊𝑢 )

PREDIMENSIONAMIENTO Vigas.

Predimensionamiento sismoresistente

(*)El valor de Ln varía de al tipo de losa armada que se tenga.Losa armada en una dirección: Ln = ancho tributario.Losa armada en dos direcciones: Ln = longitud menor del paño de diseño.

► Corrección por inercia.

(*) Fuente: Predimensionamiento de vigas y columnas – Ing°. Roberto Morales Morales – Concreto Armado II - 2006

𝑏=𝐿𝑛20

A𝑏0∗h0 ³12

=𝑏∗h3

12

PREDIMENSIONAMIENTO Columnas. Según ensayos experimentales en Japón, después del sismo de TOKACHI en 1968.

El predimensionamiento se hace de acuerdo a la ubicación de las columnas.

𝑛=𝑃

𝑏 .𝐷 . 𝑓 ′𝑐

C1 Columna centralC2 Columna extrema de un pórtico interior principalC3 Columna extrema de un pórtico secundario interiorC4 Columna en esquina

n =Í ndice de aplastamiento.Si n > 1/ 3 → Falla f rágil por aplastamiento debido a cargas axiales excesivas.Si n < 1/ 3 → Falla dúctil.

PREDIMENSIONAMIENTO Columnas.Luego.𝑏 .𝐷=

𝑃𝑛 . 𝑓 ′𝑐

Donde: D : Dimensión de la sección en la dirección del análisis sísmico de la columnab : La otra dimensión de la sección de la columnaP : Carga Total que soporta la columna (ver Tabla Nº 01)f 'c: Resistencia del Concreto a la compresión simplen : valor que depende del tipo de columna y se obtiene tabla Nº 01.

P = 1.10PGn = 0.30

P = 1.10PGn = 0.25

P = 1.25PGn = 0.25

P = 1.50PGn = 0.20

Peso PTipo de columna

UbicaciónCondición

C4 Columna de Esquina

C2 y C3 Columnas extremas de pórticos interiores

C1Columna I nterior

N > 4 pisos

C1 Columna I nteriorN < 3 pisos

Para los primeros pisos

Para los cuatro pisos superiores

Para todos los pisos

Para todos los pisos

Donde:PG : Es el peso total de cargas de gravedad que soporta la columna.

P : Carga total incluida sismo.

METRADO DE CARGAS Determinamos el área tributaria para cada tramo.Para los paños irregulares.

Las longitudes de las vigas se toman de eje a eje de columnas de apoyo, para cada tramo

RIGIDEZ LATERAL Determinamos el área tributaria para cada tramo.Determinado por generación directa, por la losa que es axialmente rígida.

* Se debe determinar los G.L dinámicos y no estáticos.

𝐾 𝐿=[𝐾 11 ]− [𝐾 12 ]∗ [𝐾 22 ]− 1∗ [𝐾21 ]

PRIMER PISOK11

1 2 3 4 5 6237031.46 -86915.15 0.00 0.00 0.00 0.00 1-86915.15 133100.74 -46185.59 0.00 0.00 0.00 2

0.00 -46185.59 66894.86 -20709.27 0.00 0.00 30.00 0.00 -20709.27 31873.30 -11164.03 0.00 40.00 0.00 0.00 -11164.03 22328.06 -11164.03 50.00 0.00 0.00 0.00 -11164.03 11164.03 6

K21 K22

K1 =

K12

ANÁLISIS SISMICO (Norma E.030) Determinamos el cortante basal.

Determinación de Z.Determinación del valor de U.

𝑉=𝑍 .𝑈 .𝐶 .𝑆

𝑅 .𝑃

Z =Factor de zona.U =Factor de uso o importancia.C =Factor de amplifi cación sísmica.S =Factor de amplifi cación del suelo.R =Coefi ciente de reducción de las f uerzas sísmicas.P =Peso total de la edifi cación.

𝐶𝑅 ≥0.125

ANÁLISIS POR NORMA E.030 Determinamos el cortante basal.Determinación de C.

.Determinación del valor de S. .Determinación del valor de R.

* T: Periodo fundamental de vibración.

𝑇=h𝑛𝐶𝑇

Z =Factor de zona.U =Factor de uso o importancia.C =Factor de amplifi cación sísmica.S =Factor de amplifi cación del suelo.R =Coefi ciente de reducción de las f uerzas sísmicas.P =Peso total de la edifi cación.

ANÁLISIS POR NORMA E.030 Determinamos el cortante basal.Verificamos la relación C/R>=0.125.

cumple: ► Para cada eje crítico en análisis calculamos el cortante basal y lo transformamos a fuerza sísmica en altura.

► Determinamos el desplazamiento lateral y lo comparamos con el admisible (Norma).

* T: Periodo fundamental de vibración.

Z =Factor de zona.U =Factor de uso o importancia.C =Factor de amplifi cación sísmica.S =Factor de amplifi cación del suelo.R =Coefi ciente de reducción de las f uerzas sísmicas.P =Peso total de la edifi cación.𝑉=

𝑍 .𝑈 .𝐶 .𝑆𝑅 .𝑃

𝐹 𝑖=𝑃 𝑖 (h𝑖 )

𝑘

∑𝑗=1

𝑛

𝑃 𝑖 (h𝑖 )𝑘𝑉

n =Número de pisos del edifi cio.k =Depende del valor de T

a) para T menor o igual a 0.5, k=1b) para T mayor a 0.5, k=(0.75+0.5T) ≤ 2.0

Como T =0.754 Seg

PISO Pi (Tn) hi (m) Pi*hi k̂ Fi (Tn) Vi (Tn)Pi*hi k̂/ Pi*hi k̂

PISO K (Tn/m) F (Tn) Δ (m) ΔLateral(cm) hentrepiso ΔAdmisible(cm)COMPARAC.

DISEÑO DE PLACASVerificamos del área de columnas.

Verificamos por densidad de muros.

Verificación del cortante del concreto.

Á 𝑟𝑒𝑎𝑑𝑒𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎𝑠𝑒𝑛𝑒𝑙𝑒𝑗𝑒Á 𝑟𝑒𝑎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑎𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒𝑒𝑛𝑒𝑙 𝑒𝑗𝑒𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 <25%

𝐿∗𝑡Á 𝑟𝑒𝑎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎>

𝑁150

𝜎𝐶=0.53∗√ 𝑓 ′𝑐 𝜎𝐶=𝐹𝐴𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒

,𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠𝑑𝑒𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 : 𝐴𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒=𝐹

𝜎 𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒

APlacas =ACorte - AColumnas

Graci

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