guía para analisis y diseño estructural calculo de edificios de hormigon armado(2)

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL CENTRO DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS

“Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado”

Por: Patricio Marcelo Vasco López

AGOSTO 2003

Agradecimiento Agradecimiento Deseo expresar mi sincero agradecimiento al Ing. Miguel Mora M. Sc. Decano de la Facultad de

Ingeniería Civil, y al Ing. Vinicio Jaramillo Ph. D.

Subdecano, por su valiosa colaboración para desarrollar el presente trabajo, al Ing. Francisco Fernández Ph. D. quien me ayudo oportunamente para la presentación del mismo, y al Ing. Wilson Medina

Pazmiño,

por

los

conocimientos

entregados a mi persona en mi carrera de pregrado.

A los Estudiantes de Ingeniería Civil de La Universidad Técnica de Ambato

CONTENIDO Agradecimiento

I

Dedicatoria

II

Contenido

III

1.1.- Ingeniería de Estructuras

1

1.1.1.1.-Introducción 1.2.1.2.- Ingeniería Estructural Conceptual 1.3.1.3.- Ingeniería Estructural Básica 1.4.1.4.- Ingeniería Estructural de Análisis y Diseño 1.5.1.5.- Ingeniería Estructural de Detalle 1.6.1.6.- Redacción del Proyecto de Ingeniería Estructural 1.7.1.7.- Guía de Ingeniería Estructural para el Diseño de un Edificio

2.2.- Predimensionamiento y Cuantificación de Cargas

5

2.2.2.2.- Carga Viva 2.3.2.3.- Cargas Sísmicas 2.4.2.4.- Cargas de Viento 2.5.2.5.- Prediseño de Elementos 2.5.1.2.5.1.- Prediseño de Losa 2.5.1.2.5.1.- Carga Muerta de Losa 2.5.2.2.5.2.- Carga Muerta de Paredes 2.6.2.6.- Preparación de Pesos por Piso 2.7.2.7.- Carga de Sismo 2.8.2.8.- Cargas actuantes sobre las Vigas 2.8.1.2.8.1.- Cargas sobre las Vigas

3.3.- Opciones de Cálculo Estructural con el Programa Sap2000 3.1.3.1.- Cálculo Estático 3.2.3.2.- Cálculo Dinámico 3.2.1.3.2.1.- Análisis de Respuesta bajo Carga Sinusoidal. Sinusoidal. 3.2.2.3.2.2.- Cálculo de Frecuencias y Modos de Vibración 3.2.3.3.2.3.- Análisis Mediante Vectores de Ritz

18

3.2.4.3.2.4.- Análisis por Espectros de Respuesta. 3.2.5.3.2.5.- Integración Directa de la Ecuación Dinámica. 3.3.3.3.- Modelación de Estructuras en SAP 2000 3.3.1.3.3.1.- Modelación Modelación Pórtico Eje C

4.4.- Combinaciones de Carga

58

5.5.- Prediseño según las Disposiciones especiales para el diseño Sísmico ACI 318318-99

58

5.1.5.1.- Prediseño de Vigas 5.2.5.2.- Prediseño de Columnas

6.6.- Análisis Estático Espacial del Edificio Edificio en Estudio

65

6.2.6.2.- Determinación del Centro de Masas. 6.3.6.3.- Determinación del Centro de Rigideces CR 6.4.6.4.- Corte Sísmico por Torsión

7.7.- Modelación Estructura Tridimensional

8.Elementos mentos Resistentes 8.- Características de Deformación de los Ele

70

117

8.1.8.1.- Análisis para el Periodo Verdadero de la Estructura 8.2.Máximas áximas 8.2.- Efecto PP-∆ y Derivas M

9.9.- Diseño en Hormigón Armado

120

10.10.- Análisis Modal Espectral

129

10.1.10.1.- Modelación Análisis Espectral

11.11.- Bibliografía

Anexo 1 Anexo 2 Anexo 3

142

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado 1.1.- Ingeniería de Estructuras 1.1.1.1.-Introducción Todas las estructuras deben ser Diseñadas y Construidas para que, con una seguridad aceptable, sea capaz de soportar todas las acciones que la puedan solicitar durante la construcción y el período de vida útil previsto en el proyecto así como la agresividad del medio.

El análisis estructural consiste en la determinación de los efectos originados por las acciones sobre

la totalidad o parte de la estructura, con el objeto de efectuar comprobaciones en sus elementos resistentes.

Para la realización del análisis y diseño estructural, se idealizan tanto la geometría de la estructura como las acciones y las condiciones de apoyo mediante un modelo matemático adecuado.

modelo elegido debe ser capaz siempre de reproducir el comportamiento estructural dominante.

El

Generalmente, las condiciones de compatibilidad o las relaciones tenso-deformacionales de los materiales resultan difíciles de satisfacer estrictamente, por lo que pueden adoptarse soluciones en

que estas condiciones se cumplan parcialmente, siempre que sean equilibradas y que se satisfagan a posteriori las condiciones de ductilidad apropiadas.

1.2.1.2.- Ingeniería Estructural Conceptual Conceptual La ingeniería estructural conceptual es la elaboración de propuestas de solución en términos de

conceptos generales, es decir ideas que permitan resolver el problema de la existencia de la estructura. Se refiere a la posibilidad del equilibrio y de la estabilidad que debe existir mucho antes de cualquier comprobación numérica. En esta etapa se definen los sistemas resistentes, eligiendo los tipos estructurales y organizándolos en el espacio. Es la etapa más importante del proceso de análisis y diseño, pues una vez definido el sistema resistente el resto del proceso es una consecuencia.

También es la etapa que más

experiencia requiere, lo que deja descolocados a los alumnos. De todos modos la única manera de

adquirir experiencia en este campo es intentar un diseño y luego criticarlo, es decir, analizarlo para estudiar sus ventajas e inconvenientes.

Otra cuestión relacionada con este tema es la coherencia entre la estructura y la arquitectura. Es un error frecuente adoptar estructuras que tienen características incompatibles con las del edificio: el

ejemplo más típico es la utilización de estructuras relativamente flexibles por ejemplo: pórticos con vigas y columnas de ciertas dimensiones, ubicados dentro del edificio, en construcciones con

cerramientos muy rígidos como mampostería, y así son casi todas las construcciones de la zona central.

Otro error es utilizar estructuras que compiten por el espacio físico con los espacios funcionales del edificio. Es lo que sucede si se pretende utilizar pórticos internos cuando la altura disponible para las vigas o el espacio para las columnas está muy limitado por las necesidades funcionales.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 1

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Existe una tendencia a considerar la estructura como algo separado, que se apoya en la fundación y a su vez esta se apoya en el suelo el que se considera indeformable o, en todo caso, que sus

deformaciones no influyen sobre la estructura. De ningún modo esto es así y menos para acciones horizontales importantes. La estructura es una sola: superestructura, fundación y suelo forman un único sistema resistente que debe ser estudiado unitariamente. Por lo tanto desde el principio se

debe considerar cada tipo estructural en relación con las posibilidades de fundación y la interacción con el suelo.

1.3.1.3.- Ingeniería Estructural Estructural Básica Es el momento de iniciar los análisis estructurales que pueden ser eficaces pero que deberían poner en evidencia las interacciones entre los distintos sistemas que componen la estructura.

La

dificultad más grande que se encuentra es modelar la estructura, ya que es aquí donde se trata de

definir las dimensiones de los componentes estructurales con una precisión adecuada para garantizar la compatibilidad final de la solución estructural.

La solución elegida debe ser viable desde el punto de vista funcional, que garantice el equilibrio, las

dimensiones de los componentes estructurales deben ser aceptables para los espacios funcionales de la construcción al igual que para su economía. Se supone que cuando se realicen el análisis y la verificación detallados de la estructura las dimensiones de los componentes serán confirmadas con variaciones poco significativas

1.4.1.4.- Ingeniería Estructural de Análisis y Diseño La principal causa de esa dificultad es el concepto “determinístico” que se tiene del análisis y que

convierte en receta lo que debe ser fruto de la interpretación física. Si se sabe como funciona la estructura se puede encontrar un modelo analítico que resuelva ese funcionamiento. Saber como funciona una estructura es saber como se deforma.

Hay un solo camino para aprender a modelar: modelando e interpretando los resultados, en particular las deformaciones. Por otra parte es un hecho que no se puede enseñar a modelar, se aprende, es decir, en situación de modelar e interpretar resultados. Una cuestión que debe tenerse

siempre presente es que con frecuencia no hay un solo modelo que permita describir todos los aspectos del funcionamiento de la estructura.

Con frecuencia hay que emplear más de uno y obtener resultados “envolventes” que permitan estimar el funcionamiento probablemente intermedio de la estructura real.

Es obvio que las

técnicas de modelado varían con los medios auxiliares de cálculo disponibles y que cada vez hacen posible mayor precisión en la descripción de los fenómenos físicos.

Una vez superada la etapa de análisis de solicitaciones de los sistemas y componentes se puede entrar en el Diseño de Hormigón Estructural.

Existen algunas dificultades prácticas para los

alumnos en esta etapa: falta agilidad para los análisis de cargas, falta agilidad para el dimensionado y especialmente la verificación de secciones de hormigón armado sometidas a distintas solicitaciones.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 2

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

1.5.1.5.- Ingeniería Estructural de Detalle Hay muchas maneras de armar una estructura, algunas son buenas y no todas son adecuadas para un caso especifico; sin embargo hay muchísimas mas maneras de armar mal una estructura.

Ese arte debe ser practicado con constancia y, sobre todo, con sentido crítico, mirando mucho los problemas de obra (para lo cual hay que visitar las obras), como una actividad creativa de aprendizaje personal. También hay que estudiar planos de detalles de armado, buenos y malos; para aprender a distinguir unos de otros.

1.6.1.6.- Redacción del Proyecto de Ingeniería Estructural Es la preparación de todos los documentos literales y gráficos necesarios para que todos los

interesados en el proceso de la construcción puedan comprender cabalmente la idea del diseñador y verificarla.

Además es necesaria para que en el futuro la obra pueda ser mantenida

apropiadamente y, si es el caso, renovada o modificada.

También este aspecto es muy descuidado. Se presentan hojas de salidas de computadora con poca o ninguna información útil para la obra, a veces acompañadas de hojas casi en borrador, sin

identificación adecuada de los pasos o de los procesos; por lo que es necesario redactar documentos entre los que podemos citar: Memoria descriptiva de los procesos de análisis: lista de normas empleadas, descripción de los

procedimientos de análisis, hipótesis de análisis: vínculos, acciones, etc., información que permita interpretar los aspectos analíticos del proyecto. Memoria de análisis: todos los resultados del análisis y verificación de los componentes de la estructura.

Es aconsejable que las salidas de los programas, que suelen ser voluminosas, se

presenten en anexos a la misma. Las especificaciones técnicas particulares: es aconsejable remitir la especificación a las normas en todo lo posible, para evitar documentos extensos que nadie lee.

En toda la preparación de la documentación se debe tener presente que es necesario presentar toda la información del modo más claro posible. No es cuestión de producir documentos extensos sino completos y claros.

La Memoria de todos los Proyectos Estructurales deben constar de un Anexo de Cálculo, en donde

se justifique razonadamente, el cumplimiento de las condiciones que exigen a la estructura en su conjunto y a cada una de las partes en las que puede suponerse dividida, con objeto de garantizar la seguridad y el buen servicio de la misma.

1.7.1.7.- Guía de Ingeniería Estructural para el Diseño de un Edificio En la presente guía se pretende agrupar todos los conceptos de ingeniería estructural antes expuestos, y de una manera lógica y ordenada dar ciertas recomendaciones para el análisis estructural de edificaciones; sujetas a sugerencias y comentarios por parte de los lectores.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 3

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para el desarrollo de la presente guía se plantea definir la estructura de un Edificio de Hormigón

Armado de 5 niveles, mediante el Cálculo, Análisis y Diseño Estructural Sismorresistente, utilizando los criterios establecidos en el Código Ecuatoriano de la Construcción, lo establecido en el Building

Code Requirements for Structural Concrete ACI 318-99 para el diseño y usando los Programas SAP 2000 y ETABS para el Análisis la Figura 1.1 indica la arquitectura del proyecto. B

C 0.30

4.20

D

A 0.30

B

C

4.60

0.80 / 2.10

4.60

0.60

POZO DE LUZ

0.80 / 2.10

COCINA

0.70 / 2.10

1.40

1.60

2

0.90 / 2.10

0.90 / 2.10

0.90 / 2.10

1.10 / 2.10 SUB EN 15 ESCALONES DE 0.30 X 0 .18

DORMITORIO 3

2.40

2.40

DORMITORIO 2

s

BAÑO S

0.20

0.20

1

A 2.70

1.90

1.30

1.10

0.40

0.60

A 0.40

0.70

0.30

0.70

3.00

1.00

0.30

1.00

PLANTA BAJA NIVEL + 0.00 ESC :

2 3.20

0.30

2.70

1.90

1.50

0.60

0.60

0.60

0.60

0.60

0.30

0.70

3.00

1.00

0.30

PLANTA ALTA NIVELES +2.70, +5.40, +8.10, +10.80

1 : 50

3

b

NIVEL + 2.70 0.70 / 2.10

1

0.30

SALA 3.00

3.20

3.00

3.20

SALA DORMITORIO 3

1.10 / 2.10

1.00

BAÑO

NIVEL + 2.70

1.10 / 2.10

DORMITORIO 2

COMEDOR

0.80 / 2.10

0.8 0 / 2.10

0.70 / 2.10

0 .90 / 2.10

0.90 / 2.30

1.60

B BAÑO

DORMITORIO 1

0.80 / 2.10

NIVEL + 0.00

0 .9 0 / 2.10

0.20

B

2.90

B 2.60

PORCHE

COMEDOR

NIVEL + 0.00

2

0.30

0.60

0.70 / 2.10

0.90 / 2.10

4.70

0.60 0.20

0.20 NIVEL - 0.18

0.80 / 2.10

COCINA

2.60

4.60

POZO DE LUZ

3

3.20

NIVEL - 0.18

BAÑO

DORMITORIO 1

0.30

A

0.60 0.20

B

5.00

4.20

0.30

A

3

D

4.50

4.90

4.70

1.70

0.30

0.30

5.00

4.50

4.90 4.60

B AJAN 1 5 ESCALONES DE 0 .30 X 0.18

A 0.30

ESC :

1 : 50

1 4.60

0.20

0.20

16.20

A

1.00 1.85

B

1.30

0.85 0.20

0.18

C

4.90

0.40

0.85

TERRAZA

0.20

13.50

D

4.50

0.85

0.85

0.20

0.20

5.00

0.85

TERRAZA

0.20

13.50

0.70 1.65

1.45

1.65

1.47

1.80

0.10 0.85

0.75

0.85

COCINA 0.18

0.20

0.27

DORMITORIO 1

0.20 0.10 0.75

BAÑO 0.20

0.20

10.80

1.65

COCINA

0.85

COMEDOR

0.20

0.20

10.80

0.70 1.65

1.45

1.65

1.43

1.80

0.10 0.82

0.75 16.40

0.85

COCINA 0.18

0.20

0.27

DORMITORIO 1

0.20 0.10 0.75

BAÑO 0.20

0.20

8.10

1.65

COCINA

0.85

COMEDOR

0.20

0.20

8.10

0.70 1.65

14.53

1.43

1.45

1.65

1.80

0.10 0.82

0.75

0.85

COCINA 0.18

0.20

0.27

5.40

DORMITORIO 1

0.20 0.10 0.75

BAÑO 0.20

0.20

1.65

COCINA

0.85

COMEDOR

0.20

0.20

5.40

0.70 1.65

1.45

1.65

1.43

1.80

0.10 0.82

0.75

0.85

COCINA 0.18 0.18

0.20

2.70

DORMITORIO 1

0.20 0.10 0.75

BAÑO 0.20

0.20

1.65

COCINA

0.85

COMEDOR

0.20

0.20

2.70

0.70 1.45

1.65

1.49

1.80 0.67

0.85

COCINA

0.18 0.18

0.18

CORTE TRANSVERSAL A - A

BAÑO

0.75 POZO DE LUZ 0.18

ESC :

FACHADA LATERAL IZQUIERDA

1 : 50

ESC :

DORMITORIO 1

0.18

0.20 0.10

COCINA

COMEDOR

0.18

PORCHE

0.85 0.00

CORTE LONGITUDINAL B - B

1 : 50

ESC :

0.85 0.00

1.65

0.18

1.65

1 : 50

FACHADA LATERAL DERECHA

ESC :

1 : 50

Figura 1.1 Arquitectura del Proyecto Para Ejemplo de Análisis Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 4

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

2.2.- Predimensionamiento y Cuantificación de Cargas Debemos definir como punto de partida el sistema estructural idealizado para el cálculo, para lo

cual debemos calcular dimensiones tentativas para evaluar preliminarmente las diferentes solicitaciones, que exigen funcionalidad de la estructura, esto debido al peso propio de la misma, de los elementos no estructurales, el peso de sus ocupantes y efectos del medio.

La Estructura debe diseñarse para que tenga resistencia y rigidez adecuada ante las cargas mínimas de diseño, es decir debe diseñarse para resistir todas las cargas aplicables tales como cargas vivas, cargas muertas y efectos sísmicos y de viento. Se debe prestar especial atención a los efectos de

las fuerzas debidas al preesfuerzo, cargas de grúa, vibración, impacto, contracción, relajamiento,

expansión del concreto de contracción, cambios de temperatura, fluencia y asentamientos desiguales de los apoyos. 2.1.2.1.- Carga Muerta De acción gravitatoria se considera los elementos físicos constitutivos de la estructura. Son todas las cargas de los elementos permanentes de construcción, a continuación se anotan algunas pesos volumétricos de algunos materiales. Mampostería de Piedras Naturales Basalto

2200 Kg/m3.

Recino

1900 Kg/m3.

Areniscas

1800 Kg/m3.

Piedra brasa

1800 Kg/m3.

Mamposterías de Piedras Artificiales Artificiales Concreto simple

2200 Kg/m3.

Concreto reforzado

2400 Kg/m3.

Ladrillo rojo macizo prensado

1800 Kg/m3.

Ladrillo rojo hueco prensado

900 Kg/m3.

Adobe

1400 Kg/m3.

Ladrillo rojo macizo hecho a mano 1500 Kg/m3. Ladrillo ligero de cemento macizo Ladrillo ligero de cemento hueco

Ladrillo rojo hueco hecho a mano

1200 Kg/m3. 900 Kg/m3. 800 Kg/m3.

Bloque hueco de concreto

1200 Kg/m3.

Ladrillo delgado rojo común

1500 Kg/m3.

Ladrillo delgado rojo prensado Azulejo o loseta

1800 Kg/m3. 1800 Kg/m3.

Morteros para Acabados Mortero de cemento y arena

1800 Kg/m3.

Mortero de cal y arena

1500 Kg/m3.

Mortero de yeso

Por: Patricio M. Vasco L.

1500 Kg/m3.

Pág. 5

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado Madera Pino

600 Kg/m3.

Oyame

600 Kg/m3.

Encino

950 Kg/m3.

Hierro y Acero Hierro laminado y acero

7600 Kg/m3.

Hierro fundido

7200 Kg/m3.

Vidrio Estructural Tabiques de vidrio para muros

1800 Kg/m3.

Prismáticos para Tragaluces

2000 Kg/m3.

Tierras ,Arenas, Gravas Tierra suelta seca

1200 Kg/m3.

Tierra suelta húmeda

1300 Kg/m3.

Tierra apretada seca

1400 Kg/m3.

Arena y grava suelta y seca

1600 Kg/m3.

Arena y grava mojada

1700 Kg/m3.

Tierra apretada húmeda Arena y grava apretada y seca

1600 Kg/m3. 1650 Kg/m3.

2.2.2.2.- Carga Viva Son aquellas cargas producidas por el uso y ocupación de la edificación, las cargas vivas que se

utilicen en el diseño de la estructura deben ser las máximas cargas que se espera ocurran en la edificación debido al uso que esta va a tener; a continuación se anotan algunas cargas recomendadas para utilizarlas como sobrecarga. Pisos Según su Uso Pisos en lugares de habitación residencias, departamentos, viviendas, cuartos de hotel y similares 150 Kg/m² Dormitorios de internados de escuela, cuarteles, cárceles, hospitales, correccionales y similares

200 Kg/m²

Pisos en lugares de reunión Templos, salones de espectáculos, teatros, cines, auditorios, etc.

350 Kg/m²

Gimnasios, arenas, plazas de toros, estadios, salones de baile, pistas de patinar y similares

450 Kg/m²

Bibliotecas, museos, aulas, baños públicos, restaurantes, salas de espera, salas de juego,casinos

300 Kg/m²

Pisos en lugares de uso público Pasillos, escaleras, rampas, banquetes, pasajes, lugares donde existe aglomeración de personas Garajes, lugares de estacionamiento de vehículos y similares

500 Kg/m²

350 Kg/m².

Pisos en lugares de trabajo Despachos

200 Kg/m².

Laboratorios

300 Kg/m².

Oficinas

Por: Patricio M. Vasco L.

200 Kg/m².

Pág. 6

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado Pisos para comercio al mayoreo Ligeros

300 Kg/m².

Semipesado

450 Kg/m².

Pesado

500 Kg/m².

Pisos para comercio Ligeros

350 Kg/m².

Semipesado

450 Kg/m².

Pesado

550 Kg/m².

Pisos en fabricas, talleres Ligeros

400 Kg/m².

Pesado

600 Kg/m².

Semipesado

500 Kg/m².

Pisos en bodegas Ligeros

250 Kg/m².

Pesado

450 Kg/m².

Semipesado Azoteas

550 Kg/m². 100 Kg/m².

2.3.2.3.- Cargas Sísmicas Son inciertas tanto en magnitud, distribución e inclusive en el momento en que pueden actuar. Por

hallarse en la zona central del país una zona de alto riesgo sísmico también se somete a la estructura a estos esfuerzos; para Ambato Zona 4.

Para el diseño por sismo se utiliza lo

establecido en la normativa del CEC 2000 el mismo que indica requisitos mínimos de cálculo y diseño sismorresistente, para el cortante basal de diseño y el cálculo de las fuerzas horizontales además del control de derivas de piso y otros efectos. 2.4.2.4.- Cargas de Viento Al igual que los cargas sísmicas son inciertas, y dependen de la presión dinámica del viento, esta presión depende de la velocidad que tenga el viento y de coeficientes eólicos de incidencia, pero en nuestro caso no se lo considera por no estar ubicados geográficamente en zonas expuestas.

2.5.2.5.- Prediseño de Elementos Iniciamos definiendo el sistema de piso que utilizaremos en el Edificio, para la mayoría de edificaciones se utilizan sistemas de losa en dos direcciones apoyadas sobre vigas.

Luego

definimos los pórticos tanto en el sentido XX como en el sentido YY para realizar el prediseño de los elementos que conforman la Estructura es decir vigas y columnas.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 7

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

2.5.1.2.5.1.- Prediseño de Losa.Losa.- Definimos el tablero que servirá para diseñar la losa, considerando las

condiciones o solicitaciones más desfavorables para el mismo; para este ejemplo el tablero que se encuentra entre los ejes (1-2) (A-B), es el que se analiza.

A

B 4.90

3.20

2

1 Fig. 2.1.- Tablero de Losa en Análisis Para el prediseño de la altura de losa utilizaremos la ecuación 9.11 asumiendo el valor de 0.2 para el promedio de la relación de rigidez a la flexión de la sección de una viga a la rigidez a la flexión de un ancho de losa α m .

fy   ln×  0.8 +  14000   h= 36 + 5β × (α m − 0.12)

Eq. 9.11

4200   490 ×  0.8 +  14000   h= = 14.72 cm. 4.90 × (0.2 − 0.12) 36 + 5 × 3.20

Asumo un peralte de 20 cm. por que es un espesor que permite realizar instalaciones en el interior del piso.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 8

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

2.5.1.2.5.1.- Carga Muerta de Losa La carga muerta de losa se calcula para cada metro cuadrado, esta cuantificación contiene el peso de los materiales para construirla.

Peso de Loseta de Piso

=

120.00 Kg/m2

Peso de Alivianamientos

=

64.00 Kg/m2

Peso de Nervios de Losa

=

Peso de Alisado de Piso

Peso de Acabado de Piso

=

95.00 Kg/m2

=

428.10 Kg/m2

=

CM

129.60 Kg/m2

19.50 Kg/m2

Fig. 2.2.- Corte Típico de Losa

2.5.2.2.5.2.- Carga Muerta de Paredes La carga muerta de paredes se calcula para cada metro lineal de pared, esta cuantificación debe diferenciarse asociando a las paredes en paredes tipo.

Pared

=

800.00 Kg/m

Pared

=

272.00 Kg/m

CM Pared 2

=

298.50 Kg/m

CM Pared 1

1.65

=

800.00 Kg/m

2.50

0.85

Ventana

1.00

1.00

0.20

=

26.50 Kg/m

0.20

Fig. 2.3.- Paredes Tipo en el Edificio 2.6.2.6.- Preparación de Pesos por Piso De las cargas calculadas adopto los siguientes valores: CARGA MUERTA

CM

=

0.43 Tn/m2

CMP1

=

0.80 Tn/m2

CARGA VIVA

CV

CARGA PARED 2

CMP2

CARGA PARED 1 Por: Patricio M. Vasco L.

=

=

0.15 Tn/m2 0.30 Tn/m2 Pág. 9

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Preparación de Pesos por cada nivel de piso. Tapagrada Nivel + 16.20 Área = 16.32 m2

CM= 16.32 x 0.43 = Peso

= 7.02 Tn

Masa

= 0.72 Tn s2/m

7.02 Tn

Piso del Nivel + 13.50 Área Planta = 123.30 m2

Área Pozo de Luz = 6.00 m2

Pared 1 = 7.300 m Pared 2 = 49.40 m

CM= 117.30 x 0.43 =

CMP1= 7.30 x 0.80 =

50.44 Tn

5.84 Tn

CMP2= 49.40 x 0.30 = 14.82 Tn Peso

Masa

CMPAREDES= 0.18 Tn/m2

Si se supone distribuida

= 71.10 Tn =

7.26 Tn s2/m

Piso del Niveles + 10.80, + 8.10, + 5.40, + 2.70 Área Planta = 123.30 m2

Área Pozo de Luz = 6.00 m2 Pared 1 = 58.10 m Pared 2 = 26.60 m CM= 117.30 x 0.43 =

50.44 Tn

CMP1= 58.10 x 0.80 = 46.48 Tn CMP2= 26.60 x 0.30 =

7.98 Tn

Peso

= 104.90 Tn

Masa

= 10.70 Tn s2/m

Por: Patricio M. Vasco L.

CMPAREDES= 0.46 Tn/ m2

Si se supone distribuida

Pág. 10

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

2.7.2.7.- Carga de Sismo Para el diseño por sismo se utiliza lo establecido en la normativa del CEC 2000 el mismo que indica

requisitos mínimos de cálculo y diseño sismorresistente, para el cortante basal de diseño y el cálculo de las fuerzas horizontales se procede: Zona Sísmica

IV

Z=

0.4

Perfil de Suelo S3

S=

1.5

Importancia Estructuras

I=

Respuesta Estructural ConFiguración Elevación

R= ΦP =

ConFiguración Planta

V=

1.0

10 1.0

ΦE =

1.0

ZIC W R ΦP ΦE

T = Ct × (hn)3 / 4

T = 0.65 seg.

C=

1.25 × S S T

C = 2.40

V=

0.4 × 1× 2.40 W 10 × 1.0 × 1.0

V = 47.95 Ton.

Fx =

C ≤ 2.80

( V − Ft) × Wx × hx ∑ Wi × hi

T = 0.65

Ft = 0

Los cálculos anteriores pueden agilitarse usando el archivo “Fuerzas por Sismo.xls” que se incluye

con esta guía, el cual es de fácil comprensión y uso. La Tabla 2.1 contiene las fuerzas sísmicas, las cuales deben distribuirse entre los elementos del sistema resistente a cargas laterales en proporción a sus rigideces, considerando la rigidez del piso. Tabla 2.1.- Determinación de Fuerzas Horizontales de Sismo Piso

Nivel hi

Peso Wi

Wi x hi

Fx

(m)

(Tn)

(Tn(Tn-m)

(Tn)

6

16,20

7,02

113,72

1,62

5

13,50

71,10

959,85

13,70

4

10,80

104,90

1132,92

16,17

3

8,10

104,90

849,69

12,13

2

5,40

104,90

566,46

8,08

1

2,70

104,90

283,23

4,04

∑

497,72

3905,87

55,74

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 11

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Al no contar con secciones para las columnas y vigas, realizamos una distribución de estas fuerzas de acuerdo al número de pórticos en cada sentido, la Tabla 2.2 contiene dicha distribución. Tabla 2.2.- Distribución de Fuerzas Horizontales de Sismo Piso

Nivel hi

Fx

F XX-X

F YY-Y

(m)

(Tn)

(Tn)

(Tn)

6

16,20

1,62

0,81

0,81

5

13,50

13,70

4,57

3,43

4

10,80

16,17

5,39

4,04

3

8,10

12,13

4,04

3,03

2

5,40

8,08

2,69

2,02

1

2,70

4,04

1,35

1,01

2.8.2.8.- Cargas actuantes sobre las Vigas Las cargas que reciben las vigas es el área tributaria de cada una, la Fig. 5 indica un mosaico de cargas en donde la viga corta AC tiene una máxima carga transmitida por el área triangular ACE, la

viga larga AB tiene una máxima carga transmitida por el área trapezoidal AEFB. Se indica además la carga equivalente para cada una de ellas.

L C

D

VIGA LARGA

E

S/2

VIGA CORTA

S/2 F

m= S

S L

 Tn  w = C arg a Distribuida  2  m 

45° A

B S/2

L-S

S/2

w×S 2

w×S 3

CARGA ACTUANTE

CARGA EQUIVALENTE

w×S 2

CARGA ACTUANTE

(

w × S 3 − m2 − 3 2

)

CARGA EQUIVALENTE

Fig. 2.4.- Análisis de Cargas para Vigas Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 12

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para el prediseño de vigas cualquiera de los conceptos anteriormente expuestos para la aplicación

de cargas es válido sean estas trapezoidales y triangulares ó cargas equivalentes. Definimos los

pórticos que calcularemos para el prediseño de secciones estructurales, debemos además tomar

muy en cuenta el o los pórticos que tengan las condiciones o solicitaciones más desfavorables para cada sentido; para este ejemplo se analizan los pórticos P2 en XX y PC en YY para prediseñar elementos interiores y los pórticos P3 en XX y PD en YY para prediseñar elementos exteriores o de borde.

El mosaico de cargas para los pórticos que calcularemos en nuestro edificio en análisis, es el indicado en la Fig. 2.5 A

B

C

4.90

4.50

D 5.00

4.60

3

3.20

2

1

Fig. 2.5.- Mosaico de cargas para los Pórticos P2 y PC Tanto para las cargas permanentes como para las sobrecargas estimaremos la carga actuante ó la carga equivalente. La Tabla 2.3 indica las cargas que fueron calculadas y asumidas para realizar el análisis para el prediseño estructural del edificio en estudio.

Suponer que la carga de paredes es uniformemente distribuida en el piso, tiene ciertas ventajas sin

que esto produzca un sobredimensionamiento, ya que brinda un margen de seguridad para todas

las vigas por si existen modificaciones en la arquitectura del proyecto. En el caso que no se acoja esta suposición la carga calculada por metro lineal de pared se ubicará en las vigas correspondientes.

Tabla 2.3.- Cargas y Sobrecargas utilizadas en el Análisis Estructural Nivel hi

Carga Muerta

Carga Viva

CMPARED

(m)

(Kg/m2)

(Kg/m2)

(Kg/m2)

6

16,20

430

150

0

5

13,50

430

150

180

4

10,80

430

150

460

3

8,10

430

150

460

2

5,40

430

150

460

1

2,70

430

150

460

Piso

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 13

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

2.8.1.2.8.1.- Cargas sobre las Vigas Viga del Eje C Nivel + 16.20 [Tn/m] CM = 0.918 CV = 0.320 3.20

1

2

CM =

w×S w×S + 3 3

CV =

w×S w×S + 3 3

CM =

0.43 × 3.20 0.43 × 3.20 + 3 3

CV =

0.15 × 3.20 0.15 × 3.20 + 3 3

CM = 0.918

Tn/m

CV = 0.320

Tn/m

Viga del Eje C Nivel + 13.50 [Tn/m] CM = 1.302 CV = 0.320

CM = 1.839 CV = 0.452

3.20

1

4.60

2

3

CM =

w×S w×S + 3 3

CM =

w × S 3 − m2 w × S × + 3 2 3

CM =

0.61× 3.20 0.61× 3.20 + 3 3

CM =

0.61× 3.90 3 − (0.847)2 0.61× 4.60 × + 3 2 3

CM = 1.302

Tn/m

CM = 1.839

Tn/m

CV =

w×S w×S + 3 3

CV =

w × S 3 − m2 w × S × + 3 2 3

CV =

0.15 × 3.20 0.15 × 3.20 + 3 3

CV =

0.15 × 3.90 3 − (0.847)2 0.15 × 4.60 × + 3 2 3

CM = 0.320

Tn/m

Por: Patricio M. Vasco L.

CM = 0.452

Tn/m

Pág. 14

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Viga del Eje C Nivel + 10.80, + 8.10, + 5.40, +2.70 [Tn/m] CM = 1.898 CV = 0.320

CM = 2.685 CV = 0.452

3.20

1

4.60

2

3

CM =

w×S w×S + 3 3

CM =

w × S 3 − m2 w × S × + 3 2 3

CM =

0.89 × 3.20 0.89 × 3.20 + 3 3

CM =

0.89 × 3.90 3 − (0.847)2 0.89 × 4.60 × + 3 2 3

CM = 1.898

Tn/m

CM = 2.685

Tn/m

CV =

w×S w×S + 3 3

CV =

w × S 3 − m2 w × S × + 3 2 3

CV =

0.15 × 3.20 0.15 × 3.20 + 3 3

CV =

0.15 × 3.90 3 − (0.847)2 0.15 × 4.60 × + 3 2 3

CM = 0.320

Tn/m

CM = 0.452

Tn/m

Estas cargas distribuidas son las que se utilizarán en el pórtico para un análisis preliminar a la definición de las secciones de la estructura.

Para los otros pórticos que vamos a prediseñar

procedemos de la misma manera, como resultado cada pórtico deberá tener las solicitaciones por carga muerta, por carga viva y por sismo, como se indica en los pórticos mostrados a continuación.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 15

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

CM= 1.170 CV= 0.408

0.81

2.70 CM= 1.660 CV= 0.408

CM= 1.728 CV= 0.425

4.57

CM= 1.741 CV= 0.428

2.70 CM= 2.421 CV= 0.408

CM= 2.520 CV= 0.425

5.39

CM= 2.539 CV= 0.428

2.70 CM= 2.539 CV= 0.428

CM= 2.421 CV= 0.408

CM= 2.520 CV= 0.425

4.04

2.70 CM= 2.421 CV= 0.408

CM= 2.520 CV= 0.425

2.69

CM= 2.539 CV= 0.428

2.70 CM= 2.421 CV= 0.408

CM= 2.520 CV= 0.425

1.35

CM= 2.539 CV= 0.428

2.70

A

4.90

B

4.50

C

5.00

D

PÓRTICO EJE 2 ESC :

Por: Patricio M. Vasco L.

1 : 100

Pág. 16

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

CM= 0.918 CV= 0.320

0.81

2.70 CM= 1.302 CV= 0.320

3.43

CM= 1.839 CV= 0.452

2.70 CM= 2.685 CV= 0.452

CM= 1.898 CV= 0.320

4.04

2.70 CM= 2.685 CV= 0.452

CM= 1.898 CV= 0.320

3.03

2.70 CM= 2.685 CV= 0.452

CM= 1.898 CV= 0.320

2.02

2.70 CM= 2.685 CV= 0.452

CM= 1.898 CV= 0.320

1.01

2.70

1

3.20

2

4.59

3

PÓRTICO EJE C = EJE B ESC :

Por: Patricio M. Vasco L.

1 : 100

Pág. 17

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

3.3.- Opciones de Cálculo Estructural con el Programa Sap2000 Los cambios acordes a la actualidad en el contenido de los cursos de análisis y diseño estructural,

han venido eliminando algunos de los llamados “métodos clásicos” del análisis de estructuras los cuales se pueden resolver “a mano” estructuras simples.

Estos cambios se llevan a cabo para poder dar énfasis a los “métodos modernos”, que se basan en la resolución de los problemas mediante una herramienta computacional.

Los cambios

tecnológicos en la educación en general y en ingeniería estructural son inevitables e irreversibles, y dominar un programa computacional de resolución de estructuras ubica a los ingenieros a la vanguardia.

Para esto un ingeniero estructural debe conocer las capacidades de solución numérica que ofrece el paquete computacional; SAP 2000 permite realizar varios análisis, a continuación se detalla los métodos de cálculo aplicados para resolver el problema y su solución. 3.1.3.1.- Cálculo Estático El cálculo estático se ejecuta por defecto, a menos que se especifiquen parámetros dinámicos en la Sección SYSTEM y se introduzca la masa dinámica, sea en la definición de los elementos o en la Sección MASSES de masas concentradas, el problema estático se plantea en los siguientes términos:

[K]n×n × [U]n×m = [F]n×m En donde: n:

Número de grados de libertad del sistema

m:

Número de hipótesis de carga

U:

Vector de movimientos nodales, es matriz, si hay varias hipótesis de carga.

K: F:

Matriz de rigidez de la estructura

Vector de cargas, es matriz, si hay varias hipótesis de carga.

El programa construye la matriz de rigidez K de la estructura a partir de las matrices de rigidez elementales, forma el vector o matriz de cargas estático F y resuelve el sistema de ecuaciones.

3.2.3.2.- Cálculo Dinámico 3.2.1.3.2.1.- Análisis de Respuesta bajo Carga Sinusoidal. Esta opción permite analizar un problema dinámico particular, el cálculo de la componente estacionaria de la respuesta, cuando la carga varía sinusoidalmente con el tiempo y el

amortiguamiento estructural es nulo. La ecuación que define este problema será por lo tanto la siguiente:

M × ü + K × u = F(t) = F × sen( wt)

En donde: u: ü:

Vector de movimientos nodales

Vector de aceleraciones nodales

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 18

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

M:

Matriz de masas de la estructura

K:

Matriz de rigidez de la estructura

F(t):

Vector espacial de cargas que define las componentes de las acciones independientes del tiempo.

Para un caso tan especial como éste, en el que la variación temporal de la carga dinámica es sinusoidal y está concentrada en el término sen (wt) sin afectar al vector F, la solución es del tipo: u = U × sen( wt)

donde U es un vector espacial de desplazamientos, cuyas componentes, al igual que en el vector F, son independientes del tiempo.

La aceleración viene dada por la expresión: ü = w 2 × U × sen( wt)

Por tanto, el vector U lo obtendremos como solución al siguiente sistema de ecuaciones lineales;

[K - w

2

]

- M ×U = F

El término w debe definirse Sección SYSTEM, a través de la frecuencia expresada en ciclos/seg. Como se puede observar por lo expuesto anteriormente, este problema, aunque estrictamente es de tipo dinámico, puesto que interviene la matriz de masa M, y la carga y la respuesta varían en el

tiempo, no lo es en el sentido de que es conocida la variación temporal de la componente estacionaria de la respuesta, necesitando únicamente determinar su variación espacial.

Por lo

tanto, la formulación resultante es de tipo estático, debiendo resolver un único sistema de

ecuaciones lineales, mientras que en un problema típico de integración directa de la ecuación dinámica es necesario determinar previamente las frecuencias y modos propios y la precisión del cálculo es proporcional al número de incrementos de tiempo.

3.2.2.3.2.2.- Cálculo de Frecuencias y Modos de Vibración En la Sección SYSTEM se especifica el número de frecuencias y modos de vibración que se desea calcular. La determinación de las frecuencias naturales es un requisito previo para cualquier otro cálculo dinámico, como integración directa o análisis espectral.

Como ya se ha comentado

anteriormente, el análisis de respuesta bajo carga sinusoidal es, a efectos de cálculo, equivalente a un caso estático, no estando sujeto a este requisito previo. Para los casos de integración directa y análisis espectral existe, como alternativa el cálculo de frecuencias y modos propios, el uso de vectores de Ritz. Por otro lado, el cálculo de frecuencias y

modos propios puede ser de interés por sí solo, por el significado físico que tienen, sin necesidad de recurrir a la integración directa de la ecuación dinámica para justificar su realización.

El programa utiliza un método de iteración de subespacios modificado, para obtener los períodos y vectores propios de la estructura. La iteración de subespacios es un método muy utilizado para resolver problemas de autovalores en grandes estructuras, cuando sólo interesa calcular un número Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 19

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

q relativamente pequeño de autovalores del total de n autovalores posibles, donde n coincide con el

número de grados de libertad del sistema, el problema que se desea resolver es el siguiente: K - u j - w j2 × M × u j = 0 j = 1…q K ×U = M×U× e En donde: K:

Matriz de rigidez de la estructura, de dimensiones nxn, siendo n el número total de grados

M:

Matriz de masa de la estructura, de dimensiones nxn.

uj:

U: q: e:

de libertad, coincidente con el número total de autovalores.

Vector propio o modo de vibración, asociado a la frecuencia wj.

Matriz de vectores propios que se desean calcular, de dimensiones nxq.

Número de frecuencias naturales a obtener y dimensión del subespacio de iteración. Matriz diagonal de autovalores λ j , frecuencias naturales al cuadrado, de dimensiones q x q λ j = w j2 .

El número q de autovalores y autovectores que el programa realmente calcula siempre es mayor que el número especificado por el usuario de la Sección SYSTEM. En los métodos iterativos de cálculo de autovalores, siempre es deseable calcular más autovalores de los que quiere obtener con

cierta precisión, debido a que los autovectores asociados a los modos de número de orden más bajo se obtienen con mayor precisión que los de número de orden más alto.

Los llamados métodos de iteración inversa de cálculo de autovalores consisten en expresar de forma iterativa la ecuación de equilibrio dinámico, de manera que en la misma aparezcan

simultáneamente la matriz U(i) que se va a calcular en una iteración dada i, junto con la matriz U(i-1)

y la matriz de autovalores e(i-1) de la iteración anterior i-1, tal como se expresa en la siguiente

ecuación:

K × U(i) = M × U(i-1) × e(i-1) λ j(i-1) =

u j(i-1) × K × u j(i-1)

u j(i-1) × M × u j(i-1)

En donde: U(1):

Matriz de vectores propios de la i-ésima iteración.

λ j(i-1) : Autovalor j de la (i-1)-ésima iteración. A medida que i tiende a ∞; e(i) y U(i) se aproximan a los autovalores y autovectores solución del

problema.

El método de iteración de subespacios incorpora esta idea, pero introduce la variante consistente en iterar con un subespacio de vectores en lugar de con un solo vector. Es decir, si la estructura tiene

n grados de libertad y se quieren obtener q autovalores y autovectores, el objetivo del método es Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 20

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

converger iterativamente hacia el subespacio definido por los q autovectores para, posteriormente, mediante un método convencional, determinar los autovalores y autovectoes. Es importante insistir sobre la importancia del concepto de subespacio en este método. 3.2.3.3.2.3.- Análisis Mediante Vectores de Ritz Una de las razones principales por las que se calculan los períodos naturales y los modos de

vibración de una estructura es la conveniencia de desacoplar el sistema de ecuaciones diferenciales asociado al problema dinámico, para la solución del mismo por integración directa y superposición

modal. De esta forma, se convierte un problema dinámico de n grados de libertad en n problemas

dinámicos de un solo grado de libertad.

Durante mucho tiempo se había asumido que los autovectores constituían la mejor base para ese análisis; sin embargo, se ha demostrado que para algunos problemas dinámicos los autovectores no proporcionan la mejor base para el análisis por superposición modal. El método de los vectores de Ritz proporciona un sistema de vectores ortogonales, basados en la distribución espacial de las

cargas y, por tanto, distintos de los autovectores, cuyo cálculo es mucho menor que el de estos últimos, permitiendo también el desacoplamiento y solución del sistema de ecuaciones dinámicas. El programa permite seleccionar en la Sección SYSTEM el tipo de modos deseado, autovectores o vectores de Ritz, así como su número.

Dadas las matrices M y K, la matriz de amortiguamiento C, el vector espacial de cargas G(s), que define la distribución espacial de las mismas, y la función de tiempo f(t), que modula su evolución temporal, el problema dinámico queda descrito por la siguiente ecuación: M × ü = +C × ü + K × ü = G(s) × f (t)

Como es habitual en muchos métodos de cálculo dinámico, la matriz de amortiguamiento C se supone ortogonal a los autovectores del problema, definidos por K y M. En general, el método de los vectores de Ritz proporciona resultados más precisos que la

superposición modal con autovectores, a igualdad de número de los mismos, con la ventaja adicional de que el tiempo invertido por el método de Ritz es sensiblemente menor. Esta mejora de los resultados se debe

a que el método tradicional utiliza los q primeros autovectores,

independientemente de si los modos correspondientes son excitados por la carga dinámica, mientras que los métodos de los vectores de Ritz utiliza exclusivamente vectores excitados.

Como se ha dicho anteriormente, el método de los vectores de Ritz constituyen una alternativa al

cálculo de los autovectores para el desacoplamiento de las ecuaciones dinámicas, previo a su solución por integración directa.

3.2.4.3.2.4.- Análisis por Espectros de Respuesta. El análisis por espectros de respuesta es una alternativa de análisis dinámico a la integración directa

de la ecuación dinámica. El espectro de respuesta de una determinada acción dinámica que actúa en un intervalo de tiempo representa el valor máximo, en dicho intervalo, de la respuesta de un

sistema de un grado de libertad en funciones de su período, para un coeficiente de amortiguamiento dado.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 21

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La respuesta puede ser un desplazamiento, una velocidad o una aceleración.

El análisis de un

sistema de múltiples grados de libertad mediante espectro de respuestas permite obtener los valores máximos de la misma o a lo largo del tiempo, en cada uno de dichos grados de libertad.

Para ello, es necesario aplicar alguna técnica de superposición modal que permita la obtención de la respuesta máxima de un grado de libertad global mediante la superposición de las respuestas máximas de los grados de libertad modales.

El método no proporciona información acerca de la simultaneidad de los valores máximos correspondientes a cada modo, por lo que aparecen varias técnicas aproximadas para estimar el valor final resultante.

La técnica más sencilla de superposición modal es la SRSS (Square Root of the Sum of Squares), que como su nombre indica obtiene la máxima respuesta global como la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las máximas respuestas modales. Sin embargo, esta técnica no es recomendable cuando los períodos de los distintos modos tienen valores próximos entre sí, puesto que en este

caso resulta bastante probable la simultaneidad de los valores máximos, con lo que este método infravaloraría la respuesta. El programa utiliza para la superposición modal el método CQC (Complete Cuadratic Combination), que es una generalización del método SRSS. F=

‡” ‡” fn × pnm × fm n

m

En donde: F:

El valor máximo de una fuerza típica del máximo de valores modales del método.

pnm:

Coeficiente de interacción entre el modo n y el m para amortiguamiento constante es:

fn:

Es la fuerza modal asociada con el modo n.

pmn =

r= ξ:

8ξ 2 × (1+ r) × r3/2

(1- r 2 )2 + 4ξ 2 × r × (1+ r 2 )

wn ¡Ü1 wm Factor de amortiguamiento

El método SRSS es un caso particular del CQC en el que pnm = δnm . El método CQC trata conveniente el caso de períodos-próximos, cosa que no puede hacer el método SRSS. Otro problema adicional constituye la superposición de las respuestas máximas de un grado de libertad global, debido a espectros en distintas direcciones.

3.2.5.3.2.5.- Integración Directa de la Ecuación Dinámica. La integración directa de la ecuación dinámica, tal como se plantea en la Sección TIMEH del programa, supone determinar un vector de movimiento u, tal que satisfaga la siguiente ecuación:

. Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 22

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

M × ü + C × u +K × u = ‡”Gi × fi(t) En donde: M:

Matriz de masa de la estructura, de nxn, donde n es el número total de grados de libertad.

C:

Matriz de amortiguamiento de la estructura de dimensiones nxn. Se define al especificar

los coeficientes de amortiguamiento modales en la Sección TIMEH.

K:

Matriz de rigidez de la estructura, de dimensiones nxn.

ü:

Vector de aceleraciones nodales.

.

u:

Vector de velocidades nodales.

Gi:

Vectores espaciales de carga, con valores independientes del tiempo y dimensiones nx1

fi(t):

Funciones que modulan la variación temporal de las cargas, con un valor para cada uno de

u:

Vector de desplazamiento nodales.

que han de ser definidos en la Sección LOADS.

los incrementos de tiempo en que está definido el problema. Estas funciones se definen en la Sección TIMEH.

Existe un vector de dimensiones nx1 por cada uno de los incrementos de tiempo en que se ha discretizado el problema.

Se trata, por tanto, de un sistema de ecuaciones diferenciales acopladas. El programa realiza la resolución en tres etapas fundamentales: 1.

Desacoplamiento de las ecuaciones y paso de coordenadas globales a coordenadas modales.

2.

Integración directa de las ecuaciones desacopladas en coordenadas modales.

3.

Transformación de la solución obtenida en la etapa 2 de coordenadas modales a coordenadas

globales.

SAP2000 ofrece dos opciones para realizar la primera etapa, mediante vectores propios o mediante vectores de Ritz. Tanto los vectores propios como los vectores de Ritz son, obviamente, sistemas de vectores ortogonales, basándose en dicha propiedad la posibilidad de desacoplamiento del sistema de ecuaciones. En ambos casos, se debe especificar en la Sección TIMEH el número de vectores que se desea utilizar en el análisis.

La segunda etapa de proceso descrito anteriormente, queda resuelto mediante un método que

supondría la solución exacta de la ecuación diferencial, si la fuerza dinámica variara linealmente entre los tiempos correspondientes a cada par de valores consecutivos.

Supongamos una

cualquiera de las ecuaciones desacopladas: m × y + C × y + K × y = h(t)

Siendo:   f −f h(t) = R fn + n+1 n × (t − tn ) ∆t  

En donde: fn:

Valor de la función f(t) para el instante tn.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 23

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

∆t : R:

Incremento de tiempo ∆t = tn + 1-tn. Coeficiente que dependerá del vector propio o de Ritz a que esté asociada la ecuación

desacoplada considerada.

La solución a la ecuación anterior será del tipo: y(t) = G −

C× t (A × sen w a × t + B × cos w a × t) + D × t + E 2m

(tn < t < tn −1)

En donde: wa =

 C  w2 −    2× m 

2

W=

K m

D y E constituyen las constantes de la solución particular y son función de los coeficientes de la

ecuación diferencial (m, C, K, R,…), mientras A y B corresponden a la solución de la homogénea y se obtendrá imponiendo las condiciones de contorno: Y(tn)=y e Y(tn)= Y n. Una vez determinadas las constantes se obtienen los valores Yn +1 e Y(tn)= Y n + 1 que sirve de condiciones iniciales para el siguiente intervalo. Tendremos, por tanto, expresiones del tipo: Yn + 1 = f1× ( Yn , Yn C1, C2 ...) Y

n +1 =

f2 × ( Yn , Yn C1, C2 ...)

Las expresiones anteriores son del mismo tipo que las de cualquier sistema de integración explícito de ecuaciones diferenciales.

La diferencia entre el método utilizado por el SAP2000 y otros

sistemas de integración radica en que al utilizar la solución exacta para fuerza dinámica con variación lineal, las funciones f1 y f2 incluyen funciones trigonométricas

(senos y cósenos),

mientras que los correspondientes a los métodos de integración clásicos (Newmark, Wilson-G, etc),

sólo utilizan funciones algebraicas (suma, resta, multiplicación y división). Como consecuencia, el método del SAP2000 es computacionalmente mejor pero no tiene problemas de estabilidad numérica, como ocurre frecuentemente en alguno de los métodos clásicos.

Otra consecuencia de lo anterior es que, en el método utilizado, la solución es igualmente precisa para cualquier intervalo de integración menor o igual que el de discretización de la fuerza puesto que las cargas dinámicas varían linealmente en cada intervalo.

Sin embargo, en los métodos

clásicos podría darse el caso de que conviniera, por razones de estabilidad y precisión, escoger intervalos de integración menores que el de discretización de la fuerza.

Un caso particular de carga dinámica que permite analizar el programa es el de la carga sísmica

descrita mediante acelerogramas. El problema consiste en analizar la respuesta de una estructura sustentada

por

una

base

rígida,

cuando

dicha

base

experimenta

unas

aceleraciones

predeterminadas. La ecuación que rige el problema es la siguiente:

.

M × ü+ C × u +K × u = M × R a × Ug (t)

En donde: Ug(t):

Vector de aceleraciones de la base rígida.

En el caso más sencillo tendrá una sola

componente, aceleración horizontal, por ejemplo:

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 24

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En general, podría llegar a tener 6 componentes, 3 aceleraciones rotacionales y 3 traslacionales. Sin embargo, el programa es capaz de analizar únicamente 3 aceleraciones traslacionales. Ra:

Matriz de arrastre representa las aceleraciones de arrastre causadas en los grados de libertad activos del sistema, por aceleraciones unidad de la base rígida.

Tendrá por

dimensiones nxng donde n es el número de grados de libertad activos de la estructura y ng

es el número de aceleraciones de base rígida considerados.

La carga sísmica no constituye sino un caso particular de carga dinámica variable con el tiempo, y por lo tanto, es también posible, aunque más laborioso, darle este tratamiento. En este caso el

usuario tendría que calcular la matriz de arrastre e introducir, por una parte, el producto -M-Ra

como carga estática G y; por otra, el acelerograma Ug(t) como función de modulación temporal f(t).

3.3.3.3.- Modelación de Estructuras en SAP 2000 Las capacidades de modelación del programa son múltiples y representan las últimas investigaciones en técnicas de simulación numéricas

y algoritmos de solución.

ventajas en el uso de esta herramienta de cálculo en ingeniería estructural.

Hay muchas

El uso de la

computadora permite optimizar el diseño al ser factible considerar diversos sistemas estructurales, geometrías o secciones para una misma estructura en un tiempo razonable

En la siguiente Figura se observan las barras de herramientas, proveen un acceso rápido a las operaciones utilizadas con mayor frecuencia, en las Barras de Menú están la mayoría de comandos que permiten un acceso rápido a algunas opciones.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 25

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

3.3.1.3.3.1.- Modelación Pórtico Eje C Utilizando la ruta File/New Model aparece la ventana mostrada a continuación, verificamos las unidades con las que ingresaremos datos al programa en este ejemplo Ton,m,C

Escojemos la opción Grid Only, en ese momento aparece:

En esta ventana podemos ingresar los vanos en las direcciones X como en Y, a espaciamientos iguales, además de el número de pisos que necesitemos. Como no es nuestro caso presionamos

“OK”. Aparece la pantalla con la malla que viene por omisión en la ventana “Coordinate System Definition”. En esta ventana pulsamos un “doble click” con el puntero del mouse sobre una de las líneas y se nos aparece la ventana “Modify Grid Lines”. Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 26

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Aquí ingresaremos las coordenadas necesarias para conFigurar la estructura, a lo largo del eje X, el eje Y y el eje Z este último es el eje vertical o de altura, ingresados los valores presionamos “OK”.

Utilizando la ruta Options/Windows/One trabajaremos en una sola ventana, luego utilizamos el botón yz de la barra de tareas.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 27

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Así procedemos a guardar el archivo que tenemos hasta el momento, con la ruta File/Save AS..; con el nombre “Pórtico C”

Empezamos a dibujar nuestra estructura, con el comando Define/Quick Draw Frame Cable, el cual muestra la ventana Propierties Object

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 28

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Utilizamos el puntero del mouse indicando todo el sector donde se dibujará la estructura.

Automáticamente esta opción traza Elementos Frame en cada espacio de la malla, luego podemos editar este dibujo rápido borrando los elementos innecesarios.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 29

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Luego indicamos las restricciones de los nudos de la edificación señalándolos con el mouse como se indica en la Figura a continuación.

Después de que estos son marcados escogemos la opción Assing/Joint/Restraints

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 30

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En el cuadro que aparece, “Joint Restraints” podemos escoger el tipo de apoyo de los que están ya

predefinidos, o definir las características de alguno en particular; en nuestro caso todos tienen la condición de empotramiento.

Después definimos las propiedades mecánicas de los materiales que se utilizaran en la Estructura.

En Define Material/CONC/Modify/Show Material.. para el Hormigón estructural indicamos que sus propiedades según la Tabla 3.1 indicada a continuación; para el Módulo de Elasticidad se aplica lo descrito en la sección 8.5 del ACI.

Tabla 3.1.- Propiedades del Hormigón Masa por unidad de Volumen

m = γ/g = 2.49 E-7 Kg seg2/cm4

Peso por unidad de Volumen

γ = 0.0024 Kg/cm3

Módulo de Elasticidad

E = 15100

Relación de Poisson

µ = 0.20

Por: Patricio M. Vasco L.

f ' c = 218820 Kg/cm2

Pág. 31

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La Masa por piso es un valor que nosotros calculamos y la integraremos al análisis más adelante el valor asignado en “Material Property Data” es igual a cero, para que no se incluya por omisión.

Definimos las secciones que asignaremos a los elementos frame para realizar el análisis previo al prediseño de las mismas.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 32

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Por no tener secciones definitivas para el modelo estructural, y nuestro interés es calcular los

esfuerzos que permitan dimensionar a las mismas, escogemos en la ventana “Frame Properties” la opción Add General o Add Rectangular para asignar secciones iguales a los miembros frame de la estructura.

Luego de escoger Add Rectangular pulsamos “Add New Property” , en la ventana “Rectangular Section” en nombre de sección ponemos uno de fácil identificación, es aquí también en donde se

define el material de la sección y sus dimensiones, más adelante cuando tengamos secciones definitivas entraremos en detalles específicos de reforzamiento.

Después de definir una sección cuadrada se presiona con el puntero del mouse “OK” dos veces; en ese instante la sección creada ha sido añadida a la lista de secciones del programa, ahora procedemos a asignar las propiedades de sección para los elementos frame.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 33

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Seleccionando los elementos del pórtico y por la ruta Assing/Frame/Cable/Sections asignaremos la sección a todos los elementos frame seleccionados.

Escogiéndola de la lista “Frame Properties” y luego presionando “OK” las secciones son asignadas a los elementos seleccionados en este caso son todos.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 34

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Después

definimos

predimensionamiento.

las

cargas

que

están

cuantificadas

para

él,

en

el

análisis

de

Para identificar rápidamente en los reportes del análisis, indicaremos los nombres de las cargas en “Define Loads” en este ejemplo CM para carga muerta, CV carga viva y SY el sismo en el sentido YY.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 35

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Las nuevas versiones del programa SAP 2000 permiten calcular la fuerza lateral de acuerdo a parámetros de reglamentos utilizados por el programa, en nuestro caso esas fuerzas laterales han sido determinadas por la normativa ecuatoriana y en la opción “Auto Lateral Load” escogemos User Loads.

El multiplicador por peso propio “Self Weight Multiplier” es un factor que incrementa a la carga muerta el peso de los elementos estructurales, para lo cual debemos tener cuidado de no duplicar las cargas muertas , esto lo verificamos en la cuantificación de cargas realizada anteriormente.

Concluidos los pasos anteriores procedemos a ingresar las cargas para nuestro análisis preliminar.

Con la opción Select/Intersecting Line señalamos rápidamente los elementos frame que tengan el mismo valor de carga, sea esta carga cualquiera de las definidas anteriormente.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 36

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Seleccionamos entonces los elementos frame que en este ejemplo tienen igual carga viva.

Por el camino Asing/Frame Loads/Distribuited.. ingresamos los valores de carga para los elementos seleccionados.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 37

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En “Frame Distributed Loads” escogemos el tipo de carga en “Load Case Name”, las unidades, la dirección, si es uniformemente distribuida o trapezoidal.

El programa nos presentará al instante el modelo de carga asignado a cada elemento frame seleccionado, con su valor en la parte izquierda de la representación grafica de la carga si es uniformemente distribuida, y en el caso de cargas trapezoidales en la parte del incremento o decremento de carga. De esta manera procedemos para ingresar todo tipo de cargas distribuidas en elementos frame.

Así se indica el pórtico luego del ingreso de la carga viva en todos los elementos cargados, de igual manera procedemos para la carga muerta.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 38

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para asignar la carga horizontal primero seleccionamos el o los nudos que están solicitados a carga,

utilizando el puntero del mouse; el nudo seleccionado nos indicará si está o no seleccionado entonces utilizamos la ruta “Asing/Joint Loads/Forces..

En “Joint Forces” escogemos el tipo de carga en “Load Case Name”, las unidades, y la dirección de la fuerza.

Al igual que en los elementos frame, el programa nos presentará al instante la fuerza asignada a cada nudo seleccionado, con su valor en la parte izquierda superior.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 39

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El pórtico luego del ingresos de la carga horizontal en los nudos cargados por esta solicitación.

Entonces hasta aquí el modelo esta listo para ser analizado en el programa a las solicitaciones de carga ingresadas. Como es un análisis para prediseñar elementos estructurales no hemos realizado ningún perfeccionamiento a la estructura, estos los haremos al analizar la estructura definitiva.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 40

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para el análisis definimos los grados de libertad del pórtico por la ruta Analyze/Set Análisis Options

En la ventana “Análisis Options” escogemos los grados de libertad para el análisis del pórtico en el plano YZ, el mismo que no consta en la plantilla Fast DOFs, permitimos el desplazamiento UY, el desplazamiento UZ y la rotación RX, los cuales serán calculados.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 41

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Definimos también los casos de análisis

por la ruta Define/AnalysisCases..

programa entregará los resultados del calculo.

para los cuales el

En la ventana “Analysis Cases” nos aparecen los casos que por omisión los incluye SAP 2000, pero

en esta etapa de prediseño de elementos estructurales no necesitaremos el análisis de P-Delta, y tampoco el análisis Modal.

Para la estructura definitiva estos deben ser tomados muy en cuenta para incluir efectos que en un análisis en 2 dimensiones son omitidos. Entonces borramos los mencionados análisis con el botón “Delete Case” y al final presionaremos “OK” para que sean borrados definitivamente.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 42

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Por la Ruta Analize/Run Analysis o presionando F5 del Teclado escogemos todos los casos a ser analizados por el programa y pulsamos “Run Now”

Una vez analizada la estructura revisamos el reporte de análisis “Analysis Complete” para verificar si durante el proceso existieron errores luego de haber completado el análisis.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 43

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Luego del análisis por la ruta Show Element Forces/Stesses/Frames podemos ver los diagramas de Axial, Corte, Torsión y Momento para elementos frame para todos los casos de carga.

Por ejemplo deseamos observar el diagrama del momento principal o “Mayor” producido por la acción de carga viva, para que se presenten los valores, a más del diagrama debemos escoger en

“Options” la opción “Show Values on Diagram”; con la opción Scaling podemos ingresar un factor de escala para agrandar o disminuir el diagrama, el programa escoge una escala ponderada por omisión en la opción “Auto”.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 44

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Presionando “OK” se presenta el diagrama de momentos, por carga viva, seleccionando.

Seleccionando con el botón izquierdo y el puntero del mouse cualquier miembro frame, y luego haciendo “click” en el botón derecho, el programa nos presenta en detalle la información de ese elemento.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 45

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Por la ruta Show Element Forces/Stesses/Joints podemos ver las reacciones y los desplazamientos en los nudos. Seleccionando con el botón izquierdo y el puntero del mouse cualquier nudo, y luego haciendo “click” en el botón derecho; el programa nos presenta en detalle la información de ese nudo para el estado de carga antes escogido.

Para prediseñara las secciones de los elementos vigas y columnas se necesita un reporte del análisis sea por pantalla, en un archivo de texto o impreso.

Para controlar la salida de datos en el análisis debo asignar cuantos datos requiero para cada

elemento frame, es así que para elementos viga asignaremos un número de 3 y para elementos columnas un número de 2, y sigo la ruta Assing/frame/Cable/Output Stations..

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 46

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La ventana del programa se actualiza a:

Para imprimir el análisis sea en un archivo o por impresora, sigo la ruta File/Print Tables/Analysis Output.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 47

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En la ventana que se despliega escojo todos los datos que necesito, para este caso solo requiero las

fuerzas en los elementos “Frame Forces”, el botón “Check/UnchecK All” selecciona todos los resultados automáticamente.

Es muy importante revisar el botón “Select Analysis Case”.

Aquí escogemos los casos de carga y combinaciones de existirlas que deseamos se impriman en el reporte. Una recomendación para el documento de reporte es activar “RTF File”, luego “Print to

File”, después “Open File When Done” no olvidado ubicar en “Page Orientation” la opción

“Landscape” y finalmente el botón “OK”, de esta manera podremos modificar fácilmente el tamaño y el ancho de las columnas.

Para este ejemplo el archivo se guardó como “Pórtico C.rtf”, de este archivo sacaremos los momentos por Carga Muerta, Carga Viva y Sismo, luego aplicamos lo descrito en la sección 9.2 del

ACI 318-99 para prediseñar los elementos estructurales. Los valores de carga, corte, torsión y momento de este análisis se debe escoger de acuerdo a la numeración de los elementos frame.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 48

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Este proceso para prediseño es mejor que hacer prediseño de elementos estructurales por métodos antes utilizados tales como: El Método de los Giros Adelantados, La doble Cadena Abierta, El

método de la Rigidez a Corte Equivalente de Columnas y más métodos que son demorados y sujetos a más errores.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 49

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

3.3.2.3.3.2.- Reporte del Análisis del Pórtico C Frame

Station

OutputCase

CaseType

P

V2

V3

T

M2

M3

Text

m

Text

Text

Ton

Ton

Ton

Ton-m

Ton-m

Ton-m

1

0.00000

CM

LinStatic

-18.7610

0.0000

-0.3293

0.00000

-0.35552

0.00000

1

2.70000

CM

LinStatic

-18.3560

0.0000

-0.3293

0.00000

0.53355

0.00000

1

0.00000

CV

LinStatic

-2.9307

0.0000

-0.0518

0.00000

-0.05596

0.00000

1

2.70000

CV

LinStatic

-2.9307

0.0000

-0.0518

0.00000

0.08386

0.00000

1

0.00000

SY

LinStatic

20.4841

0.0000

4.5378

0.00000

8.25012

0.00000

1

2.70000

SY

LinStatic

20.4841

0.0000

4.5378

0.00000

-4.00192

0.00000

10

0.00000

CM

LinStatic

-0.0898

-6.6243

0.0000

0.00000

0.00000

-4.88946

10

2.30000

CM

LinStatic

-0.0898

-0.1038

0.0000

0.00000

0.00000

2.84776

10

4.60000

CM

LinStatic

-0.0898

6.4167

0.0000

0.00000

0.00000

-4.41218

10

0.00000

CV

LinStatic

-0.0111

-1.0545

0.0000

0.00000

0.00000

-0.77571

10

2.30000

CV

LinStatic

-0.0111

-0.0149

0.0000

0.00000

0.00000

0.45417

10

4.60000

CV

LinStatic

-0.0111

1.0247

0.0000

0.00000

0.00000

-0.70703

10

0.00000

SY

LinStatic

-0.4426

3.0258

0.0000

0.00000

0.00000

6.56464

10

2.30000

SY

LinStatic

-0.4426

3.0258

0.0000

0.00000

0.00000

-0.39474

10

4.60000

SY

LinStatic

-0.4426

3.0258

0.0000

0.00000

0.00000

-7.35412

11

0.00000

CM

LinStatic

-11.8579

0.0000

-0.5984

0.00000

-0.78815

0.00000

11

2.70000

CM

LinStatic

-11.4529

0.0000

-0.5984

0.00000

0.82744

0.00000

11

0.00000

CV

LinStatic

-1.9763

0.0000

-0.0955

0.00000

-0.12550

0.00000

11

2.70000

CV

LinStatic

-1.9763

0.0000

-0.0955

0.00000

0.13246

0.00000

11

0.00000

SY

LinStatic

9.2506

0.0000

3.3511

0.00000

4.14228

0.00000

11

2.70000

SY

LinStatic

9.2506

0.0000

3.3511

0.00000

-4.90559

0.00000

12

0.00000

CM

LinStatic

-30.4166

0.0000

-1.0299

0.00000

-1.36774

0.00000

12

2.70000

CM

LinStatic

-30.0116

0.0000

-1.0299

0.00000

1.41294

0.00000

12

0.00000

CV

LinStatic

-5.2892

0.0000

-0.1678

0.00000

-0.22166

0.00000

12

2.70000

CV

LinStatic

-5.2892

0.0000

-0.1678

0.00000

0.23129

0.00000

12

0.00000

SY

LinStatic

-4.3016

0.0000

5.3042

0.00000

6.86022

0.00000

12

2.70000

SY

LinStatic

-4.3016

0.0000

5.3042

0.00000

-7.46112

0.00000

13

0.00000

CM

LinStatic

-18.5831

0.0000

1.6283

0.00000

2.18222

0.00000

13

2.70000

CM

LinStatic

-18.1781

0.0000

1.6283

0.00000

-2.21405

0.00000

13

0.00000

CV

LinStatic

-3.0681

0.0000

0.2633

0.00000

0.35113

0.00000

13

2.70000

CV

LinStatic

-3.0681

0.0000

0.2633

0.00000

-0.35978

0.00000

13

0.00000

SY

LinStatic

-4.9489

0.0000

2.6547

0.00000

3.15845

0.00000

13

2.70000

SY

LinStatic

-4.9489

0.0000

2.6547

0.00000

-4.00934

0.00000

14

0.00000

CM

LinStatic

0.0173

-3.1652

0.0000

0.00000

0.00000

-1.65426

14

1.60000

CM

LinStatic

0.0173

0.1116

0.0000

0.00000

0.00000

0.78858

14

3.20000

CM

LinStatic

0.0173

3.3884

0.0000

0.00000

0.00000

-2.01146

14

0.00000

CV

LinStatic

8.075E-05

-0.4962

0.0000

0.00000

0.00000

-0.26232

14

1.60000

CV

LinStatic

8.075E-05

0.0158

0.0000

0.00000

0.00000

0.12192

14

3.20000

CV

LinStatic

8.075E-05

0.5278

0.0000

0.00000

0.00000

-0.31304

14

0.00000

SY

LinStatic

-2.1082

4.5339

0.0000

0.00000

0.00000

7.60126

14

1.60000

SY

LinStatic

-2.1082

4.5339

0.0000

0.00000

0.00000

0.34705

14

3.20000

SY

LinStatic

-2.1082

4.5339

0.0000

0.00000

0.00000

-6.90716

15

0.00000

CM

LinStatic

0.0030

-6.5988

0.0000

0.00000

0.00000

-4.80840

15

2.30000

CM

LinStatic

0.0030

-0.0783

0.0000

0.00000

0.00000

2.87036

15

4.60000

CM

LinStatic

0.0030

6.4422

0.0000

0.00000

0.00000

-4.44803

15

0.00000

CV

LinStatic

-0.0135

-1.0503

0.0000

0.00000

0.00000

-0.76072

15

2.30000

CV

LinStatic

-0.0135

-0.0107

0.0000

0.00000

0.00000

0.45953

15

4.60000

CV

LinStatic

-0.0135

1.0289

0.0000

0.00000

0.00000

-0.71130

15

0.00000

SY

LinStatic

-0.6945

2.4736

0.0000

0.00000

0.00000

5.36802

15

2.30000

SY

LinStatic

-0.6945

2.4736

0.0000

0.00000

0.00000

-0.32137

15

4.60000

SY

LinStatic

-0.6945

2.4736

0.0000

0.00000

0.00000

-6.01077

16

0.00000

CM

LinStatic

-8.2877

0.0000

-0.6157

0.00000

-0.82682

0.00000

16

2.70000

CM

LinStatic

-7.8827

0.0000

-0.6157

0.00000

0.83551

0.00000

16

0.00000

CV

LinStatic

-1.4802

0.0000

-0.0956

0.00000

-0.12986

0.00000

16

2.70000

CV

LinStatic

-1.4802

0.0000

-0.0956

0.00000

0.12832

0.00000

16

0.00000

SY

LinStatic

4.7167

0.0000

2.4293

0.00000

2.69567

0.00000

16

2.70000

SY

LinStatic

4.7167

0.0000

2.4293

0.00000

-3.86343

0.00000

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 50

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado Frame

Station

OutputCase

CaseType

P

V2

V3

T

M2

M3

Text

m

Text

Text

Ton

Ton

Ton

Ton-m

Ton-m

Ton-m

17

0.00000

CM

LinStatic

-20.0244

0.0000

-1.0155

0.00000

-1.38400

0.00000

17

2.70000

CM

LinStatic

-19.6194

0.0000

-1.0155

0.00000

1.35798

0.00000

17

0.00000

CV

LinStatic

-3.7110

0.0000

-0.1542

0.00000

-0.21639

0.00000

17

2.70000

CV

LinStatic

-3.7110

0.0000

-0.1542

0.00000

0.19989

0.00000

17

0.00000

SY

LinStatic

-2.2414

0.0000

3.8905

0.00000

4.81406

0.00000

17

2.70000

SY

LinStatic

-2.2414

0.0000

3.8905

0.00000

-5.69028

0.00000

18

0.00000

CM

LinStatic

-11.7359

0.0000

1.6312

0.00000

2.23397

0.00000

18

2.70000

CM

LinStatic

-11.3309

0.0000

1.6312

0.00000

-2.17034

0.00000

18

0.00000

CV

LinStatic

-2.0392

0.0000

0.2498

0.00000

0.35152

0.00000

18

2.70000

CV

LinStatic

-2.0392

0.0000

0.2498

0.00000

-0.32294

0.00000

18

0.00000

SY

LinStatic

-2.4753

0.0000

1.9602

0.00000

2.00143

0.00000

18

2.70000

SY

LinStatic

-2.4753

0.0000

1.9602

0.00000

-3.29113

0.00000

19

0.00000

CM

LinStatic

0.0817

-3.2380

0.0000

0.00000

0.00000

-1.75620

19

1.60000

CM

LinStatic

0.0817

0.0388

0.0000

0.00000

0.00000

0.80322

19

3.20000

CM

LinStatic

0.0817

3.3156

0.0000

0.00000

0.00000

-1.88024

19

0.00000

CV

LinStatic

0.0338

-0.5215

0.0000

0.00000

0.00000

-0.29652

19

1.60000

CV

LinStatic

0.0338

-0.0095

0.0000

0.00000

0.00000

0.12823

19

3.20000

CV

LinStatic

0.0338

0.5025

0.0000

0.00000

0.00000

-0.26621

19

0.00000

SY

LinStatic

-2.7877

2.9098

0.0000

0.00000

0.00000

4.87970

19

1.60000

SY

LinStatic

-2.7877

2.9098

0.0000

0.00000

0.00000

0.22406

19

3.20000

SY

LinStatic

-2.7877

2.9098

0.0000

0.00000

0.00000

-4.43157

2

0.00000

CM

LinStatic

-51.5570

0.0000

-0.6192

0.00000

-0.61198

0.00000

2

2.70000

CM

LinStatic

-51.1520

0.0000

-0.6192

0.00000

1.05993

0.00000

2

0.00000

CV

LinStatic

-8.5034

0.0000

-0.0998

0.00000

-0.09847

0.00000

2

2.70000

CV

LinStatic

-8.5034

0.0000

-0.0998

0.00000

0.17108

0.00000

2

0.00000

SY

LinStatic

-9.5488

0.0000

5.7640

0.00000

9.33801

0.00000

2

2.70000

SY

LinStatic

-9.5488

0.0000

5.7640

0.00000

-6.22466

0.00000

20

0.00000

CM

LinStatic

0.2591

-6.5703

0.0000

0.00000

0.00000

-4.76910

20

2.30000

CM

LinStatic

0.2591

-0.0498

0.0000

0.00000

0.00000

2.84405

20

4.60000

CM

LinStatic

0.2591

6.4707

0.0000

0.00000

0.00000

-4.53995

20

0.00000

CV

LinStatic

0.1242

-1.0429

0.0000

0.00000

0.00000

-0.75680

20

2.30000

CV

LinStatic

0.1242

-0.0033

0.0000

0.00000

0.00000

0.44630

20

4.60000

CV

LinStatic

0.1242

1.0363

0.0000

0.00000

0.00000

-0.74168

20

0.00000

SY

LinStatic

-0.9634

1.6511

0.0000

0.00000

0.00000

3.59757

20

2.30000

SY

LinStatic

-0.9634

1.6511

0.0000

0.00000

0.00000

-0.20003

20

4.60000

SY

LinStatic

-0.9634

1.6511

0.0000

0.00000

0.00000

-3.99762

21

0.00000

CM

LinStatic

-4.6447

0.0000

-0.6974

0.00000

-0.92068

0.00000

21

2.70000

CM

LinStatic

-4.2397

0.0000

-0.6974

0.00000

0.96231

0.00000

21

0.00000

CV

LinStatic

-0.9587

0.0000

-0.1294

0.00000

-0.16820

0.00000

21

2.70000

CV

LinStatic

-0.9587

0.0000

-0.1294

0.00000

0.18116

0.00000

21

0.00000

SY

LinStatic

1.8069

0.0000

1.1770

0.00000

1.01627

0.00000

21

2.70000

SY

LinStatic

1.8069

0.0000

1.1770

0.00000

-2.16166

0.00000

22

0.00000

CM

LinStatic

-9.7335

0.0000

-1.1929

0.00000

-1.53088

0.00000

22

2.70000

CM

LinStatic

-9.3285

0.0000

-1.1929

0.00000

1.69001

0.00000

22

0.00000

CV

LinStatic

-2.1656

0.0000

-0.2446

0.00000

-0.29070

0.00000

22

2.70000

CV

LinStatic

-2.1656

0.0000

-0.2446

0.00000

0.36975

0.00000

22

0.00000

SY

LinStatic

-0.9828

0.0000

2.0662

0.00000

2.33885

0.00000

22

2.70000

SY

LinStatic

-0.9828

0.0000

2.0662

0.00000

-3.23987

0.00000

23

0.00000

CM

LinStatic

-4.8602

0.0000

1.8903

0.00000

2.36961

0.00000

23

2.70000

CM

LinStatic

-4.4552

0.0000

1.8903

0.00000

-2.73428

0.00000

23

0.00000

CV

LinStatic

-1.0029

0.0000

0.3740

0.00000

0.41874

0.00000

23

2.70000

CV

LinStatic

-1.0029

0.0000

0.3740

0.00000

-0.59107

0.00000

23

0.00000

SY

LinStatic

-0.8242

0.0000

0.9968

0.00000

0.70649

0.00000

23

2.70000

SY

LinStatic

-0.8242

0.0000

0.9968

0.00000

-1.98487

0.00000

24

0.00000

CM

LinStatic

-0.4464

-2.1541

0.0000

0.00000

0.00000

-1.08868

24

1.60000

CM

LinStatic

-0.4464

0.1691

0.0000

0.00000

0.00000

0.49936

24

3.20000

CM

LinStatic

-0.4464

2.4923

0.0000

0.00000

0.00000

-1.62972

24

0.00000

CV

LinStatic

-0.0545

-0.4561

0.0000

0.00000

0.00000

-0.21974

24

1.60000

CV

LinStatic

-0.0545

0.0559

0.0000

0.00000

0.00000

0.10035

24

3.20000

CV

LinStatic

-0.0545

0.5679

0.0000

0.00000

0.00000

-0.39877

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 51

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado Frame

Station

OutputCase

CaseType

P

V2

V3

T

M2

M3

Text

m

Text

Text

Ton

Ton

Ton

Ton-m

Ton-m

Ton-m

24

0.00000

SY

LinStatic

-2.5511

1.3049

0.0000

0.00000

0.00000

2.20877

24

1.60000

SY

LinStatic

-2.5511

1.3049

0.0000

0.00000

0.00000

0.12097

24

3.20000

SY

LinStatic

-2.5511

1.3049

0.0000

0.00000

0.00000

-1.96683

25

0.00000

CM

LinStatic

-1.8903

-4.6942

0.0000

0.00000

0.00000

-3.28376

25

2.30000

CM

LinStatic

-1.8903

-0.1195

0.0000

0.00000

0.00000

2.25189

25

4.60000

CM

LinStatic

-1.8903

4.4552

0.0000

0.00000

0.00000

-2.73428

25

0.00000

CV

LinStatic

-0.3740

-1.0763

0.0000

0.00000

0.00000

-0.75985

25

2.30000

CV

LinStatic

-0.3740

-0.0367

0.0000

0.00000

0.00000

0.52008

25

4.60000

CV

LinStatic

-0.3740

1.0029

0.0000

0.00000

0.00000

-0.59107

25

0.00000

SY

LinStatic

-0.9968

0.8242

0.0000

0.00000

0.00000

1.80631

25

2.30000

SY

LinStatic

-0.9968

0.8242

0.0000

0.00000

0.00000

-0.08928

25

4.60000

SY

LinStatic

-0.9968

0.8242

0.0000

0.00000

0.00000

-1.98487

26

0.00000

CM

LinStatic

-2.0856

0.0000

-0.2510

0.00000

-0.12637

0.00000

26

2.70000

CM

LinStatic

-1.6806

0.0000

-0.2510

0.00000

0.55142

0.00000

26

0.00000

CV

LinStatic

-0.5027

0.0000

-0.0749

0.00000

-0.03858

0.00000

26

2.70000

CV

LinStatic

-0.5027

0.0000

-0.0749

0.00000

0.16358

0.00000

26

0.00000

SY

LinStatic

0.5021

0.0000

0.2981

0.00000

0.04711

0.00000

26

2.70000

SY

LinStatic

0.5021

0.0000

0.2981

0.00000

-0.75767

0.00000

27

0.00000

CM

LinStatic

-2.1420

0.0000

0.2510

0.00000

0.03598

0.00000

27

2.70000

CM

LinStatic

-1.7370

0.0000

0.2510

0.00000

-0.64181

0.00000

27

0.00000

CV

LinStatic

-0.5213

0.0000

0.0749

0.00000

0.00867

0.00000

27

2.70000

CV

LinStatic

-0.5213

0.0000

0.0749

0.00000

-0.19350

0.00000

27

0.00000

SY

LinStatic

-0.5021

0.0000

0.5119

0.00000

0.53328

0.00000

27

2.70000

SY

LinStatic

-0.5021

0.0000

0.5119

0.00000

-0.84893

0.00000

28

0.00000

CM

LinStatic

-0.2510

-1.6806

0.0000

0.00000

0.00000

-0.55142

28

1.60000

CM

LinStatic

-0.2510

0.0282

0.0000

0.00000

0.00000

0.77042

28

3.20000

CM

LinStatic

-0.2510

1.7370

0.0000

0.00000

0.00000

-0.64181

28

0.00000

CV

LinStatic

-0.0749

-0.5027

0.0000

0.00000

0.00000

-0.16358

28

1.60000

CV

LinStatic

-0.0749

0.0093

0.0000

0.00000

0.00000

0.23106

28

3.20000

CV

LinStatic

-0.0749

0.5213

0.0000

0.00000

0.00000

-0.19350

28

0.00000

SY

LinStatic

-0.5119

0.5021

0.0000

0.00000

0.00000

0.75767

28

1.60000

SY

LinStatic

-0.5119

0.5021

0.0000

0.00000

0.00000

-0.04563

28

3.20000

SY

LinStatic

-0.5119

0.5021

0.0000

0.00000

0.00000

-0.84893

3

0.00000

CM

LinStatic

-32.1588

0.0000

0.9485

0.00000

0.78662

0.00000

3

2.70000

CM

LinStatic

-31.7538

0.0000

0.9485

0.00000

-1.77436

0.00000

3

0.00000

CV

LinStatic

-5.1059

0.0000

0.1516

0.00000

0.12585

0.00000

3

2.70000

CV

LinStatic

-5.1059

0.0000

0.1516

0.00000

-0.28353

0.00000

3

0.00000

SY

LinStatic

-10.9352

0.0000

4.0383

0.00000

7.79787

0.00000

3

2.70000

SY

LinStatic

-10.9352

0.0000

4.0383

0.00000

-3.10542

0.00000

4

0.00000

CM

LinStatic

0.2757

-2.9562

0.0000

0.00000

0.00000

-1.34849

4

1.60000

CM

LinStatic

0.2757

0.3206

0.0000

0.00000

0.00000

0.75995

4

3.20000

CM

LinStatic

0.2757

3.5974

0.0000

0.00000

0.00000

-2.37450

4

0.00000

CV

LinStatic

0.0436

-0.4621

0.0000

0.00000

0.00000

-0.21205

4

1.60000

CV

LinStatic

0.0436

0.0499

0.0000

0.00000

0.00000

0.11767

4

3.20000

CV

LinStatic

0.0436

0.5619

0.0000

0.00000

0.00000

-0.37181

4

0.00000

SY

LinStatic

-0.4439

5.5705

0.0000

0.00000

0.00000

9.39160

4

1.60000

SY

LinStatic

-0.4439

5.5705

0.0000

0.00000

0.00000

0.47877

4

3.20000

SY

LinStatic

-0.4439

5.5705

0.0000

0.00000

0.00000

-8.43407

5

0.00000

CM

LinStatic

0.7695

-6.6920

0.0000

0.00000

0.00000

-4.97226

5

2.30000

CM

LinStatic

0.7695

-0.1715

0.0000

0.00000

0.00000

2.92087

5

4.60000

CM

LinStatic

0.7695

6.3490

0.0000

0.00000

0.00000

-4.18316

5

0.00000

CV

LinStatic

0.1228

-1.0660

0.0000

0.00000

0.00000

-0.79027

5

2.30000

CV

LinStatic

0.1228

-0.0264

0.0000

0.00000

0.00000

0.46610

5

4.60000

CV

LinStatic

0.1228

1.0132

0.0000

0.00000

0.00000

-0.66861

5

0.00000

SY

LinStatic

-0.9409

2.9605

0.0000

0.00000

0.00000

6.34562

5

2.30000

SY

LinStatic

-0.9409

2.9605

0.0000

0.00000

0.00000

-0.46343

5

4.60000

SY

LinStatic

-0.9409

2.9605

0.0000

0.00000

0.00000

-7.27249

6

0.00000

CM

LinStatic

-15.3998

0.0000

-0.6050

0.00000

-0.81493

0.00000

6

2.70000

CM

LinStatic

-14.9948

0.0000

-0.6050

0.00000

0.81844

0.00000

6

0.00000

CV

LinStatic

-2.4686

0.0000

-0.0954

0.00000

-0.12818

0.00000

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 52

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado Frame

Station

OutputCase

CaseType

P

V2

V3

T

M2

M3

Text

m

Text

Text

Ton

Ton

Ton

Ton-m

Ton-m

Ton-m

6

2.70000

CV

LinStatic

-2.4686

0.0000

-0.0954

0.00000

0.12948

0.00000

6

0.00000

SY

LinStatic

14.9135

0.0000

3.9717

0.00000

5.38968

0.00000

6

2.70000

SY

LinStatic

14.9135

0.0000

3.9717

0.00000

-5.33400

0.00000

7

0.00000

CM

LinStatic

-40.8626

0.0000

-1.1131

0.00000

-1.53783

0.00000

7

2.70000

CM

LinStatic

-40.4575

0.0000

-1.1131

0.00000

1.46756

0.00000

7

0.00000

CV

LinStatic

-6.8755

0.0000

-0.1790

0.00000

-0.24738

0.00000

7

2.70000

CV

LinStatic

-6.8755

0.0000

-0.1790

0.00000

0.23593

0.00000

7

0.00000

SY

LinStatic

-6.9388

0.0000

6.2610

0.00000

8.55503

0.00000

7

2.70000

SY

LinStatic

-6.9388

0.0000

6.2610

0.00000

-8.34956

0.00000

8

0.00000

CM

LinStatic

-25.4048

0.0000

1.7181

0.00000

2.40880

0.00000

8

2.70000

CM

LinStatic

-24.9998

0.0000

1.7181

0.00000

-2.22995

0.00000

8

0.00000

CV

LinStatic

-4.0927

0.0000

0.2744

0.00000

0.38508

0.00000

8

2.70000

CV

LinStatic

-4.0927

0.0000

0.2744

0.00000

-0.35589

0.00000

8

0.00000

SY

LinStatic

-7.9748

0.0000

3.0973

0.00000

4.16707

0.00000

8

2.70000

SY

LinStatic

-7.9748

0.0000

3.0973

0.00000

-4.19567

0.00000

9

0.00000

CM

LinStatic

-0.0066

-3.1369

0.0000

0.00000

0.00000

-1.60659

9

1.60000

CM

LinStatic

-0.0066

0.1399

0.0000

0.00000

0.00000

0.79107

9

3.20000

CM

LinStatic

-0.0066

3.4167

0.0000

0.00000

0.00000

-2.05416

9

0.00000

CV

LinStatic

1.106E-04

-0.4923

0.0000

0.00000

0.00000

-0.25498

9

1.60000

CV

LinStatic

1.106E-04

0.0197

0.0000

0.00000

0.00000

0.12305

9

3.20000

CV

LinStatic

1.106E-04

0.5317

0.0000

0.00000

0.00000

-0.31812

9

0.00000

SY

LinStatic

-1.3993

5.6629

0.0000

0.00000

0.00000

9.47628

9

1.60000

SY

LinStatic

-1.3993

5.6629

0.0000

0.00000

0.00000

0.41557

9

3.20000

SY

LinStatic

-1.3993

5.6629

0.0000

0.00000

0.00000

-8.64514

El resultado de nuestro análisis entrega para el pórtico las solicitaciones de momento, carga axial, corte y torsión por carga muerta, por carga viva y por sismo, como se indica en los pórticos mostrados a continuación.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 53

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

MOMENTOS POR CARGA VIVA [Kg-m]

-0.164

0.231

-0.194

2.70

-0.220

0.100

-0.399 -0.760

0.520

-0.591

2.70

-0.296

0.128

-0.266 -0.757

0.446

-0.742

2.70

-0.262

0.122

-0.313 -0.761

0.460

-0.711

2.70

-0.255

0.123

-0.318 -0.776

0.454

-0.707

2.70

-0.212

0.118

-0.372 -0.790

0.466

-0.669

2.70

1

3.20

2

4.59

3

PÓRTICO EJE C = EJE B ESC :

Por: Patricio M. Vasco L.

1 : 100

Pág. 54

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

MOMENTOS POR CARGA MUERTA [Kg-m]

-0.551

0.770

-0.642

2.70

-1.089

0.499

-1.630 -3.283

2.252

-2.734

2.70

-1.756

0.803

-1.880 -4.769

2.844

-4.540

2.70

-1.654

0.788

-2.011 -4.808

2.870

-4.448

2.70

-1.606

0.791

-2.054 -4.889

2.848

-4.412

2.70

-1.348

0.760

-2.374 -4.972

2.921

-4.183

2.70

1

3.20

2

4.59

3

PÓRTICO EJE C = EJE B ESC :

Por: Patricio M. Vasco L.

1 : 100

Pág. 55

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

MOMENTOS POR CARGA DE SISMO [Kg-m]

0.757

-0.850

2.70

2.209

-1.967 1.806

-1.985

2.70

4.880

-4.432 3.598

-4.000

2.70

7.601

-6.907 5.368

-6.011

2.70

9.476

-8.645 6.564

-7.354

2.70

9.392

-8.434 6.345

-7.272

2.70

1

3.20

2

4.59

3

PÓRTICO EJE C = EJE B ESC :

Por: Patricio M. Vasco L.

1 : 100

Pág. 56

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

MOMENTOS POR COMBINACIONES DE CARGA [Kg-m]

-1.850

1.471

-2.111

2.70

-4.521

0.870

-4.978 -6.950

4.037

-6.408

2.70

-9.066

1.342

-8.529 -11.018

4.740

-11.319

2.70

-12.732

1.311

-12.198 -13.547

4.800

-14.007

2.70

-15.303

1.317

-14.687 -15.330

4.759

-15.848

2.70

-14.858

1.264

-14.796 -15.128

4.882

-15.444

2.70

1

3.20

2

4.59

3

PÓRTICO EJE C = EJE B ESC :

Por: Patricio M. Vasco L.

1 : 100

Pág. 57

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

4.4.- Combinaciones de Carga Las combinaciones de carga que se utilizaron para el prediseño de elementos son las descritas en

los literales 9.2.1 los de 9.2.2 y 9.2.3 del ACI 318 –99, aplicando los criterios descritos en esos artículos.

1.

1.4D+1.7L

2.

0.75(1.4D+1.7L+1.87E)

4.

0.9D +1.43E

3. 5.

0.75(1.4D+1.7L+1.87E) 0.9D -1.43E

Considerando que para las vigas utilizaremos las combinaciones así: Para Flexión Momentos Positivos

Para Flexión Momentos Negativos

1ª Combinación de Carga.

2ª y 3ª Combinaciones de Carga que comparadas con la 1ª no deben ser menores.

Para las columnas debemos utilizar las combinaciones así: Para Flexo compresión Biaxial Para Flexo compresión Biaxial

1ª Combinación de Carga.

4ª y 5ª Combinación de Carga que comparadas con la 1ª no deben ser menores.

Estas combinaciones de carga están incorporadas en las opciones de diseño en concreto en SAP 2000 por la ruta Desing/Concrete Frame Desing, pero en lo personal creo que las combinaciones de

carga estamos obligados a realizarlas manualmente en esta etapa; para además de verificar los resultados, analizar su comportamiento ante carga viva, carga muerta y efectos por sismo.

5.5.- Prediseño según las Disposiciones especiales para el diseño Sísmico ACI 318318-99 Elementos sujetos a Flexión porcentajes máximos y mínimos: Asmin =

0.8 f ' c ×bw × d fy

Asmin =

14 × bw × d fy

ρmin =

0.8 f ' c fy

ρmin =

14 fy

ρmáx = 0.75 × ρb ρb =

0.85 × β1× f ' c 6100 × fy 6100 + fy

ρmáx = 0.025

Por: Patricio M. Vasco L.

Eq. 10.3

ACI 21.3.2.1

ACI 10.3.3 Eq. 8.1 ACI 21.3.2.1

Pág. 58

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Elementos sujetos a Flexión dimensiones máximas y mínimas: bw ≥ 0.3 d

ACI 21.3.1.3

b w ≥ 25 cm

ACI 21.3.1.4

bw ≤

3 ×d 4

ACI 21.3.1.4

Resistencia Nominal y resistencia última:

Mn = q × f ' c × b w × d2 × (1− 0.59 × q) Mu = ø × q × f ' c × b w × d2 × (1− 0.59 × q) ø = 0.9 q = ρ×

ACI 9.3.2

fy f' c

Elementos sujetos a Flexión y Carga Axial porcentajes máximos y mínimos: 0.01 ≤ ρ ≤ 0.06

ACI 21.4.3.1

Elementos sujetos a Flexión dimensiones máximas y mínimas: b ≥ 30 cm

ACI 21.4.1.1

b ≥ 0.4 h

ACI 21.4.1.2

Resistencia Nominal y resistencia última: Pn ≤

1 1 1 1 + − Po x Po y Po

Pu ≤

Ag × f ' c 10

Pn =

Pu ø

ACI 21.4.1

ø = 0.75 Refuerzo con Espirales

ACI 9.3.2

ø = 0.70 Refuerzo con Estribos

ACI 9.3.2

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 59

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

5.1.5.1.- Prediseño de Vigas Viga Eje C Nivel + 2.70 = Nivel + 5.40 Momento máximo de Prediseño Mu= 15.848 Tn-m Calculo los porcentajes mínimo y máximo permitidos:

ρmin =

ρb =

0.8 f ' c = 0.0028 fy

ρmin =

0.85 × β1× f ' c 6100 × = 0.0214 fy 6100 + fy

14 = 0.0033 fy

ρmáx = 0.75 × ρb = 0.016

Asumo un porcentaje de acero que puede ser menor o igual que el máximo: ρmáx = 0.016 Calculo el índice de refuerzo para ese porcentaje y obtengo: qmáx = ρmáx ×

fy f' c

qmáx = 0.320

De la ecuación de momento último resistente despejo la sección buscada: Mu = ø × q × f ' c × b w × d2 × (1− 0.59 × q) b w × d2 =

Mu ø × q × f ' c × (1− 0.59 × q)

b w = 25 cm d=

Mu ø × q × f ' c × b w × (1− 0.59 × q)

d=

15.848 × 105 0.9 × 0.32 × 210 × 25 × (1− 0.59 × 0.32)

d = 35.94 cm

Asumo una sección: bW=25 cm H =40 cm

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 60

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Viga Eje C Nivel + 8.10 = Nivel + 10.80 Momento máximo de Prediseño Mu= 14.007 Tn-m b w × d2 =

Mu ø × q × f ' c × (1− 0.59 × q)

b w = 25 cm d=

Mu ø × q × f ' c × b w × (1− 0.59 × q)

d=

14.007 × 105 0.9 × 0.32 × 210 × 25 × (1− 0.59 × 0.32)

d = 33.79 cm

Asumo una sección:

bW=25 cm H =35 cm

Viga Eje C Nivel + 13.50 = Nivel + 16.20 Momento máximo de Prediseño Mu= 6.950 Tn-m b w × d2 =

Mu ø × q × f ' c × (1− 0.59 × q)

b w = 25 cm d=

Mu ø × q × f ' c × b w × (1− 0.59 × q)

d=

6.950 × 105 0.9 × 0.32 × 210 × 25 × (1− 0.59 × 0.32)

d = 23.80 cm

Asumo una sección:

bW=25 cm

H =25 cm

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 61

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Viga Eje 2 Nivel + 2.70 = Nivel + 5.40 Momento máximo de Prediseño Mu= 15.453 Tn-m

b w × d2 =

Mu ø × q × f ' c × (1− 0.59 × q)

b w = 25 cm d=

Mu ø × q × f ' c × b w × (1− 0.59 × q)

d=

15.453 × 105 0.9 × 0.32 × 210 × 25 × (1− 0.59 × 0.32)

d = 35.50 cm

Asumo una sección:

bW=25 cm H =40 cm

Viga eje 2 Nivel + 8.10 = Nivel + 10.80 Momento máximo de Prediseño Mu= 13.503 Tn-m b w × d2 =

Mu ø × q × f ' c × (1− 0.59 × q)

b w = 25 cm d=

Mu ø × q × f ' c × b w × (1− 0.59 × q)

d=

13.503 × 105 0.9 × 0.32 × 210 × 25 × (1− 0.59 × 0.32)

d = 33.18 cm

Asumo una sección:

bW=25 cm H =35 cm

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 62

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Viga eje 2 Nivel + 13.50 = Nivel + 16.20 Momento máximo de Prediseño Mu= 5.839 Tn-m b w × d2 =

Mu ø × q × f ' c × (1− 0.59 × q)

b w = 25 cm d=

Mu ø × q × f ' c × b w × (1− 0.59 × q)

d=

5.839 × 105 0.9 × 0.32 × 210 × 25 × (1− 0.59 × 0.32)

d = 21.82 cm

Asumo una sección:

bW=25 cm

H =25 cm

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 63

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

5.2.5.2.- Prediseño de Columnas Columna C2 Pu= PC + P2 PuCM= 51.557 + 64.956 Tn

PuCV= 8.503 + 10.979 Tn Pu= 196.24 Tn Calculo el área de concreto Ag: Pn =

Pu ø

Ag × f ' c =

Pu ø

Ag =

Pu ø × f' c

Ag =

196.24 × 1000 0.7 × 210

Ag = 1334.96 cm2

Escojo una sección cuadrada:

ρ = 0.01

b = Ag b = 9344.76 b = 36.54 cm b = 35 cm

Asumo una sección:

b ≥ 30 cm

OK

bW=40 cm H =40 cm

El lector debe predimensionar los pórticos P1 en el sentido XX y PD en el sentido YY y comprobar que las dimensiones a continuación anotadas están asumidas dentro de un rango de tolerancia aceptable de acuerdo con los cálculos. Para este fin deberá elaborar los archivos en SAP 2000, imprimir el reporte, y luego de realizar la combinación de cargas predimensionar los elementos.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 64

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

6.6.- Análisis Estático Espacial del Edificio en Estudio Para realizar el análisis espacial del edificio utilizamos las secciones obtenidas mediante el análisis estático en el plano, la Tabla 6.1 indica las secciones obtenidas en el predimensionamiento antes descrito, estas secciones son las que se someterán al análisis y verificación del comportamiento de

la estructura, en máximo rigor deberíamos calcular los pesos adicionales de las columnas y vigas que ya no fueron considerados en la preparación de pesos por piso para el prediseño.

Tabla 6.1.- Resumen de Secciones Obtenidas del Predimensionamiento Viga

Viga

Viga

Viga

COLUMNAS

EJE 1 = EJE 3

EJE 2

EJE A = EJE D

EJE B = EJE C

TIPO

Nivel + 16,20

25 x 25

25 x 25

-

25 x 25

35 x 35

Nivel + 13,50

25 x 25

25 x 25

25 x 25

25 x 25

40 x 40

Piso

Nivel + 10,80

25 x 25

25 x 35

25 x 25

25 x 35

40 x 40

Nivel + 8,10

25 x 25

25 x 35

25 x 25

25 x 35

40 x 40

Nivel + 5,40

25 x 30

25 x 40

25 x 30

25 x 40

40 x 40

Nivel + 2,70

25 x 30

25 x 40

25 x 30

25 x 40

40 x 40

Las cargas muertas y sobrecargas que se indican en la Tabla 6.2 son las calculadas anteriormente, y que también se incluyen en el modelo de análisis, más cabe indicar que no ingresaremos para el

análisis la carga muerta, ya que ingresaremos un factor de multiplicación de peso propio igual a uno.

Tabla 6.2.- Cargas y Sobrecargas para el Análisis Estático Espacial Carga Muerta

Carga Viva

CMPARED

Peso

Masa

(Kg/m2)

(Kg/m2)

(Kg/m2)

(Tn)

(Tn s2 /m)

6

430

150

0

7.02

0.72

5

430

150

180

71.10

7.26

4

430

150

460

104.90

10.70

3

430

150

460

104.90

10.70

2

430

150

460

104.90

10.70

1

430

150

460

104.90

10.70

Piso

6.2.6.2.- Determinación del Centro de Masas. El centro de masas de cada piso del edificio debe ser ubicado, para así colocar en planta el punto donde se supone concentrado el corte sísmico que actúe en ese nivel según 6.4.2 CEC 2000. El cálculo de la posición del Centro de Masas se puede realizar descomponiendo la Figura de la planta en rectángulos, ubicando los centros de gravedad de cada uno respecto a dos ejes perpendiculares X, Y, y realizando el producto del área del rectángulo por la distancia del centro a cada eje. Las fórmulas que se aplican en este caso son: X CM =

Por: Patricio M. Vasco L.

∑ Ai × Xi ∑ Ai

YCM =

∑ Ai × Yi ∑ Ai Pág. 65

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En donde XCM , YCM:

Coordenadas del Centro de Masas.

Xi , Yi:

Coordenadas del Rectángulo i

Ai:

Área del Rectángulo i

Para la planta de este ejemplo el Centro de Masa se calcula con el procedimiento descrito

anteriormente, descomponemos la planta en seis rectángulos, para cada uno calculamos su área y determinamos la posición de su centro de gravedad respecto al sistema de coordenadas X,Y. Como se indica en la Figura 6.1.

CM

A3 A1

A6

A5

3.734

A2

7.085

Fig. 6.1.- Ubicación del Centro de Masas en Planta La Tabla 6.3 indica el cálculo del centro de masas para el edificio en estudio, este centro de masas del caso en particular es igual en todos los niveles de piso. Tabla 6.3.- Cálculo del Centro de Masas Área

X

Y

A.X

A.Y

(m2)

(m)

(m)

(m3)

(m3)

A1

4.00

-0.65

1.90

-2.60

7.60

A2

44.80

2.65

3.95

118.73

176.96

A3

9.60

6.45

2.30

61.92

22.08

A4

0.40

6.45

7.80

2.58

3.12

A5

56.80

11.00

3.90

624.81

221.52

A6

1.70

15.05

3.95

25.59

6.72

831.03

438.00

Nº

117.30

X CM = 7.085 m

Por: Patricio M. Vasco L.

YCM = 3.734 m

Pág. 66

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

6.3.6.3.- Determinación del Centro de Rigideces CR El centro de rigideces de cada planta del edificio debe ser ubicado para, así colocar en planta el punto alrededor del cual se supone gira la planta del nivel superior respecto a la planta del nivel inferior. El cálculo de la posición del Centro de Rigideces se puede realizar considerando la rigidez a

cortante de cada elemento sismorresistente según la dirección en que actúa multiplicada por la menor distancia al eje de referencia, la suma de los productos de todos los elementos que actúan

en una dirección, dividida por la suma de las rigideces actuantes en esa dirección nos ubica una de las coordenadas del centro de rigideces. Las fórmulas que se aplican en este caso son:

X CR =

∑ Ki × Xi ∑ Ki

YCR =

∑ Ki × Yi ∑ Ki

En donde XCR , YCR

Coordenadas del Centro de Rigideces

Xi , Yi

Coordenadas del Elemento Sismorresistente i

Ki

Rigidez a Cortante del Elemento Sismorresistente i

Para la planta de este ejemplo el Centro de Rigidez Figura 6.2 se calcula con el procedimiento descrito anteriormente, calculando la Rigidez a Cortante de los Elementos Sismorresistentes que en

este caso particular todos son columnas, debe tomarse muy en cuenta el sentido de para los cuales calculamos el momento de inercia.

3.667

CR

7.175

Fig. 6.2.- Ubicación del Centro de Rigidez en Planta

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 67

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para el calculo del Centro de Rigidez se procede:

Rigidez a cortante en Columnas

K=

Para las columnas de 30 x 30

K=

12 × E × I L3

12 × 218820 × 67500 2703

K = 9005 Kg/ cm

X CR =

(9005 × 4.90) + (9005 × 9.40) + (9005 × 14.40) = 7.175 m 4 × 9005

YCR =

(9005 × 3.2) + (9005 × 7.8) = 3.667 m 3 + 9005

Al igual que en el centro de masas para el edificio en estudio, el centro de rigidez de este caso en particular es igual en todos los niveles de piso.

6.4.6.4.- Corte Sísmico por Torsión Al no coincidir, en cada nivel, los centros de rigideces ( CR ) con el centros de masas ( CM ), aparece en cada nivel un Momento Torsional.

El efecto físico se manifiesta como un giro de la planta i respecto a la planta inferior i-1, el giro se produce alrededor del centro de rigideces CR, como se indica en la Figura 6.3.

ey

CR CM ex

Li

Fig. 6.3.- Ubicación del Centro de Rigidez en Planta Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 68

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Según el CEC 6.5.1 el momento Torsional de diseño de un pisos determinado debe calcularse como

el momento resultante de las excentricidades entre las cargas laterales de diseño en los pisos superiores al piso considerado, y tomando en cuenta la torsión accidental.

El valor del Momento Torsor se calcula realizando el producto del corte en la planta por la distancia

entre el CR y el CM considerando lo estipulado en el CEC 6.4.2. Esta distancia es conocida como excentricidad e.

La excentricidad de cálculo entonces queda definida por: ei = ex + 0.05 × Li En donde: ei

E excentricidad de cálculo

Li

Es la Máxima dimensión en planta del nivel i.

ex

Es la distancia entre el centro de giro CR y el centro de masas de CM

El momento torsor total en el nivel i se calculará usando la expresión: M T i = FX i × ei MTi FXj

ei

Momento torsor en el entrepiso.

Fuerzas sísmicas ubicadas sobre el nivel i. Excentricidad de cálculo en el nivel i.

A continuación se calculan los momentos torsionantes, para esto utilizamos los cálculos anteriormente realizados, esta excentricidad será igual para todos los niveles de piso, excepto en el nivel 6 en el que coinciden el CR y el CM para ese caso se toma la excentricidad mínima. Centro de Masas está ubicado en: X CM = 7.085 m

YCM = 3.734 m

Centro de Rigideces está ubicado en: X CR = 7.175 m YCR = 3.667 m

Las excentricidades se calculan son: eix = (7.175 − 7.085) + 0.05 × 14.40 eix = 0.81 m

eix = (3.734 − 3.667) + 0.05 × 14.40 eix = 0.79 m

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 69

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La Tabla 6.4 indica los momentos torsores producidos por la acción de un sismo para el sentido XX y el sentido YY.

Tabla 6.4.- Momentos Torsores Generados por Acción Sísmica Piso

Fx

ei XX

ei YY

Torsión XX

Torsión YY

(Tn)

(m)

(m)

(Tn(Tn-m)

(Tn(Tn-m)

6

1,62

0.22

0.22

0.36

0.36

5

13,70

0.81

0.79

11.10

10.82

4

16,17

0.81

0.79

13.10

12.77

3

12,13

0.81

0.79

9.83

9.58

2

8,08

0.81

0.79

6.54

6.38

1

4,04

0.81

0.79

3.27

3.19

En este momento tenemos todos los datos necesarios para realizar el análisis, entonces procedemos a realizar la modelación en SAP 2000.

7.7.- Modelación Estructura Tridimensional Utilizando la ruta File/New Model y verificamos las unidades con las que ingresaremos datos al programa en este ejemplo Ton,m,C escogemos la opción Grid Only, editamos la malla en la ventana

“Modify Grid Lines”, que es donde ingresaremos las coordenadas necesarias para conFigurar la estructura, a lo largo del eje X, el eje Y y el eje Z este último es el eje vertical.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 70

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Luego de haber ingresado las coordenadas procedemos a guardar el archivo que tenemos hasta el momento, con la ruta File/Save As..; con el nombre “Estático Espacial”

Dibujamos la estructura, con el comando Define/Quick Draw Frame Cable, el cual muestra la ventana Propierties of Object

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 71

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Utilizamos el puntero del mouse indicando todo el sector donde se dibujará la estructura.

Automáticamente esta opción traza Elementos Frame en cada espacio de la malla, luego podemos editar este dibujo borrando los elementos innecesarios en planta y elevación.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 72

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Colocando la vista en el plano XY en Z=0, borramos los elementos frames que no corresponden a nuestro modelo, Luego indicamos las restricciones de los nudos de la edificación señalándolos con el puntero del mouse.

Después de que estos son marcados escogemos la opción Assing/Joint/Restraints

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 73

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En el cuadro que aparece, “Joint Restraints” podemos escoger el tipo de apoyo de los que están ya

predefinidos, o definir las características de alguno en particular; en nuestro caso todos tienen la condición de empotramiento.

Después definimos las propiedades mecánicas de los materiales que se utilizarán en la Estructura, tomando en cuenta las unidades con las que ingresamos estos datos.

En Define Material/CONC/Modify/Show Material.. para el Hormigón estructural indicamos que sus propiedades según la Tabla indicada a continuación; para el Módulo de Elasticidad se aplica lo descrito en la sección 8.5 del ACI.

Tabla 7.1.- Propiedades del Hormigón Masa por unidad de Volumen

m = γ/g = 2.49 E-7 Kg seg2/cm4

Peso por unidad de Volumen

γ = 0.0024 Kg/cm3

Módulo de Elasticidad

E = 15100

Relación de Poisson

µ = 0.20

Por: Patricio M. Vasco L.

f ' c = 218820 Kg/cm2

Pág. 74

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La Masa por piso es un valor que ya calculamos y lo integraremos al análisis más adelante por esta razón el valor asignado en “Material Property Data” para le masa es igual a cero.

Definimos las secciones que asignaremos a los elementos frame para realizar el análisis, estas secciones son las que determinamos en el prediseño.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 75

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En la ventana “Frame Properties” escogemos la la opción Add Rectangular para definir las secciones de los miembros frame de la estructura.

Luego de escoger Add Rectangular pulsamos “Add New Property”, en la ventana “Rectangular

Section” en nombre de sección escribimos uno de fácil y rápida identificación, es aquí también en donde se define el material de la sección y sus dimensiones.

Las dimensiones son definidas perpendicularmente a los ejes locales 2 y 3 que están en el gráfico

de “Rectangular Section”, la dimensión t3 que indica la altura del elemento es perpendicular a 3 y la dimensión t2 que indica la base del elemento es perpendicular a 2.

El botón “Section Properties...” contiene las propiedades de la sección tales como el área, inercias, radios de giro y más propiedades que son calculadas por el programa automáticamente. El botón “Set Modifiers...”

sirve para modificar las propiedades de sección que el programa ha

calculado, por ejemplo es aquí podemos ingresar los valores para realizar los cálculos con inercias agrietadas, decidir si tomamos o no en cuenta el peso del elemento al cual le estamos asignando propiedades independientemente del multiplicador 1 en la carga muerta.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 76

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para elementos de concreto debemos especificar el acero de refuerzo, el cual identificará si son elementos que trabajan a compresión o elementos que trabajan a flexión, esto lo definimos

haciendo click en el botón “Reinforcement...”, aquí escogemos como trabaja nuestro elemento frame.

En la ventana “Reinforcement Data” asignamos propiedades de refuerzo para vigas y columnas,

para estas últimas si son rectangulares o circulares, además del refuerzo transversal si son estribos “Ties”, o si es un zuncho “Spiral”. Como la sección que definimos fue especificada como columna el resultado en la ventana es el indicado, algunas veces los aceros de refuerzo marcados en rojo quedan fuera de la sección en ese

caso está mal definido el recubrimiento que se asigna en “Cover to Rebar Center” que se asigna en la ventana anterior.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 77

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

De manera similar procedemos para los elementos frame restantes, para el caso de vigas el

programa no presenta ninguna distribución de acero de refuerzo, pero al igual que en las columnas debemos tener cuidados en el recubrimiento que se asigna en “Concrete Cover to Rebar Center” escogiendo la opción “Beam”.

Luego de ingresar todas las secciones para este ejemplo luego la ventana “Frame Properties” queda como se indica luego, para este modelo modelaremos un diafragma de piso en dos direcciones es por esto que se incluye un Frame denominados NERVIOS.

Después de definir cada sección presiono con el puntero del mouse “OK” dos veces; en ese instante la sección creada ha sido añadida a la lista de secciones del programa.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 78

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para asignar las propiedades al sistema de piso sigo la ruta Define/Area Section aquí asignamos las secciones y propiedades a los elementos Shell.

En la ventana “Area Sections” escogemos la opción “Add New Section...” o podriamos modificar la existente pulsando en “Modify/Show Section...” para modificar el elemento que el programa trae por omisión como área o shell.

Luego de escoger “Modify/Show Section...” aparece la ventana ”Area Section”, en nombre de sección escribimos uno de fácil y rápida identificación, es aquí también en donde se define el material de la placa o membrana y sus dimensiones. Las dimensiones son definidas por el espesor total del elemento área, además se debe especificar el

tipo de elemento resistente que es en las opciones, Shell Cascara; Membrane Membrana; Plate Placa.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 79

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para nuestro caso la loseta viene a ser un elemento Shell de concreto rigidizada con verdaderas viguitas llamadas nervios.

El botón “Set Modifiers...”

calculado automáticamente.

sirve para modificar las propiedades del área que el programa ha

Hasta el momento ya hemos ingresado todos los elementos que intervendrán en el análisis, nuestro siguiente procedimiento será asignar las secciones para cada uno de estos elementos y las cargas.

Pero antes definimos el modelo incluyendo los sistemas de piso, los volados, los ductos, y más elementos que traten de asemejar el modelo de análisis a la realidad.

Para lo indicado pulsamos botón derecho sobre la pantalla escogemos la ruta Edit Grid Data/GLOBAL/Modify Show Sistem y en la ventana “Modify Grid Lines” y defino las dimensiones de los volados de la estructura, también los pozos de luz en este caso en particular.

Además en este momento es conveniente ingresar también las coordenadas de los centros de masas para cada piso, en este ejemplo todos los pisos son simétricos por lo que la ubicación en planta de los centros de masa es común. Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 80

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Ahora debemos definir el sistema de piso que existe en nuestro ejemplo, para lo cual escogemos la

vista en el plano XY en Z=2.70, utilizando la opción Draw/Quick Draw Area, dibujamos los tableros que existen.

Luego definimos las condiciones de losa bidireccional para lo cual, dividiremos a cada tablero en los nervios que este tenga, debemos tomar en cuenta que en el prediseño de losa se definió que el

espaciamiento entre ejes de nervios es 0.50 m, y para saber en cuantas partes debo dividir mi elemento “Área”, relaciono el largo o ancho del tablero para el espaciamiento entre nervios.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 81

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Una vez que he definido en cuantas partes se dividirá el tablero lo selecciono haciendo click con le puntero del mouse y utilizo la ruta Edit/Mesh Areas...

En la ventana “Mesh Selected Shells” ingreso el número de partes en que se dividirá el elemento seleccionado.

En este caso el tablero seleccionado se dividirá en diez partes en el eje XX y en seis partes a lo largo

del eje YY, luego este proceso se realiza para todos los tableros que deseamos mallar o que como en este ejemplo servirán para modelara luna losas bidireccional, prestando importancia en que todos los elementos deben estar conectados entre sí por los nudos de conexión.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 82

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Luego de dividir el primer tablero obtengo el resultado que se presenta a continuación:

Al final luego de dividir los elementos área de todo el pisos nos queda:

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 83

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En ese momento definimos los volados aproximadamente, suprimo los elementos área en donde están ubicados en los ductos obteniendo el siguiente modelo de piso.

Es hora entonces de ubicar el centro de masas de este piso Nivel +2.70, siguiendo la ruta Draw/Draw Special Joint

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 84

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Realizando un Zoom en las coordenadas del centro de masas dibujo mi nudo especial .

Restaurando la vista la pantalla me indica todos los nudos que existen en esa vista.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 85

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Definida la malla de piso dibujamos los nervios, para lo cual seguimos la ruta Draw/Draw Frame/Cable, y los dibujamos de extremo a extermo en los dos sentidos.

Una vez dibujados los nervios debemos dividir los miembros en cada conexión o intersección que existe entre nervios para lo cual seleccionamos la planta.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 86

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Utilizamos la ruta Edit/Divide Frames...

Nos aparece la ventana “Divide Selected Frames” escogemos la opción “Break at Intersections with Selected Frames and Joints” que como su traducción indica realiza la división de elementos frame en cada conexión o intersección.

Luego pulsamos “OK”

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 87

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El modelo está listo para asignar las secciones, entonces seleccionando con el puntero del mouse la planta del nivel 2.70 asigno las secciones.

Asigno entonces en ese piso la sección NERVIOS.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 88

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Luego replico el piso del nivel +2.70 a todos los pisos comunes, para lo que borramos las vigas de los niveles superiores para que no se dupliquen.

En la ventana “Replicate” indicamos la distancia a la que se replicaran los elementos seccionados y su dirección en ejes globales.

Al ingresar los datos indicados todos los elementos seleccionados se replicarán cada 2.70 en el eje z en un número de cinco, Esta operación puede tardar un poco ya que de pende de la versatilidad del computador.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 89

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El modelo completo queda:

Utilizando la vista del plano XY asigno los tipos de secciones para todas las vigas de los diferentes niveles, para lo cual selecciono las vigas comunes de cada eje.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 90

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

A más de identificar por el nombre a las secciones, en las nuevas versiones de SAP 2000 se las puede identificar por color asignado para cada sección.

Por el camino View/Set Elements.. puedo escoger esta opción.

En al ventana “Set Element Display Option For Active Window” activo “Shade Elements” y escojo la opción Sections en “View by Colors of” y presiono OK.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 91

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La ventana activa muestra las secciones de todos los elementos diferenciándolos por colores, de esta manera podemos identificar miembros que han sido mal asignados su sección.

Otras opciones que son importantes para verificar las asignaciones a nuestro modelo, son por ejemplo el tener ocultos algunos elementos.

Por el camino View/Set Elements.. oculto todos los elementos Área; para esto selecciono “Hide All” y presiono OK.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 92

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El resultado de la ejecución de este comando oculta todos los elementos área y presenta en la pantalla activa el siguiente resultado.

Por Didáctica también ocultaremos los elementos Frame para lo cual en la ventana “Set Element Display Option For Active Window” selecciono “Hide All”, para los elementos que deseo ocultar.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 93

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El resultado es el siguiente, ya que desactivamos Hide All de los elementos Área.

En el modelo podemos incluir además la geometría de la grada, modelar la grada en este archivo, resultaría muy complejo por lo que modelamos la grada en otro archivo y luego la importamos.

Al igual que en los volados ajustaremos la geometría, para que al momento de importar la grada exista conectividad entre los nudos, como referencia consideramos la esquina superior que en el modelo será la columna C2 ubicada en planta en X=9.40 y en Y=3.2, referencia que debo tomar en cuenta para exportar el modelo.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 94

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para realizar el modelo de la grada inicio dando la geometría que tienen la misma.

Por la ruta Draw/Frame Cable grafico la grada grada, ubicando la ventana en un plano que me permita controlar su dibujo.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 95

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Las gradas suponemos que son ortopoligonales para eso debo darle esas características; selecciono los elementos frame antes dibujados.

Por la ruta Edit/Extrude/Extrude Lines to Areas indico el ancho que tiene la grada.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 96

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En este ejemplo la grada tiene un ancho de 1 metro el valor de “dx”, y aplicaremos el extrude 1 vez

en por eso el valor indicado está en “Number”; también escogemos la opción “Delete Source Objects” para borrar los elementos frames.

Al presionar OK y seleccionar una vista 3d, mi modelo es:

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 97

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Algunos peldaños son triangulares, para definir esto escojo el camino Draw/Draw Quad Area

Esta opción me permite dibujar polígonos irregulares de elementos área.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 98

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El modelo de la grada terminada me queda de la manera indicada, selecciono todos los elementos de la grada, y por la ruta Edit/Mesh Areas;

En la ventana “Mesh Selectes Shells” divido las áreas en 4, esto para garantizar la conectividad de nudos con el modelo del edificio.

En la opción “mesh into” indico el número de divisiones que deseo hacer a los elementos área; para este ejemplo 2 por 2.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 99

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La grada me queda entonces como se indica, selecciono nuevamente todos los elementos de la grada y por la ruta Edit/Replicate, replico el modelo.

Para este ejemplo la grada debe replicarse distancia de 2.7 metros.

Por: Patricio M. Vasco L.

cuatro veces en la dirección del eje vertical, a una

Pág. 100

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La grada está completa y lista para exportarla, por el camino File/Export/SAP2000 V8.s2k Text File procedo a exportarla.

El programa despliega la ventana “Database Input Tables”; en esta ventana debo maracar lo que deseo exportar a un archivo de texto.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 101

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En nuestro modelo espacial, por el camino File/Import/SAP2000 V8.s2k Text File importo la grada; abriendo el archivo en el cual se grabó la exportación de la grada.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 102

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La importación debe hacerse en el mismo archivo seleccionando la opción “Add to Existing Model”; el programa despliega la ventana “Access Database Import Log”; en la cual reporta datos importantes sobre la importación

Luego procedo a borra todos elementos que obstruirían la comunicación de los pisos por medio de la grada, selecciono cada uno y presiono la tecla Supr.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 103

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Esto realizo para cada uno de los pisos, el modelo de la planta me queda así:

Una vista en tres dimensiones del modelo idealizado del edificio es la siguiente:

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 104

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Ahora colocamos las cargas que están cuantificadas para el en el análisis de predimensionamiento

para la estructura, pero a diferencia del pórtico plano esta carga será distribuida uniformemente en cada piso.

Para esto defino las cargas que se involucran en el análisis por la ruta Define/Loads, para identificar

rápidamente en los reportes del análisis indicaremos los nombres de las cargas así: CM para denominar la carga muerta, CV para la carga viva, SX para denominar el sismo en el sentido XX y SY para denominar el sismo en el sentido YY.

Como las cargas de sismo las calculamos nosotros ubicamos en cada sentido de sismo SX y SY la opción User Loads, del menú “Auto Lateral Load”. El factor 1 en “Self Weigth Multiplier” en la carga muerta indica que consideraremos el peso propio de los elementos de la estructura. Seleccionamos los pisos para asignar la carga viva que es común

en este caso para todos los niveles, Select/Select/Area Section escogemos LOSA y presionamos OK, por la ruta Assing/Area Loads/Uniform (Sell)...” ubicamos el valor de la carga.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 105

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En la ventana”Area Uniform Loads” ubicamos el valor de la carga sea esta CM o sobrecarga CV, teniendo cuidado de no duplicar las mismas o omitir algún piso.

Presionando “OK” los elementos área son cargados con el tipo y valor de carga especificada, luego

el programa indica en pantalla en cada elemento cargado el valor de la carga y su sentido para las direcciones globales. La carga en los elementos área aplicado la carga se presentan en el formato que se indica en la Figura, muestra en que eje global se aplica la carga y su sentido.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 106

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Debemos tomar en cuenta que la carga de las gradas es diferente para esto seleccionaremos las gradas, por la ruta Select/Select/Area Sections...

Selecciono los elementos área, en este caso son las gradas.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 107

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

La selección se muestra automáticamente, ahora procedo a asignarle le carga respectiva, por camino Area Loads/Unifor (Shell)...

En este caso debemos seleccionara la dirección de aplicación de las cargas, la opción “Gravity Proyected” .

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 108

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Para colocar las cargas de sismo; debo asignar la condición de piso rígido a cada nivel de piso, selecciono el piso del nivel 2.70 y por la ruta Assign/Joint/Constraints..

En la ventana “Constraints” selecciono Diaphragm en el tipo de constricción y presiono Add New Constraint.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 109

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Se aparece la ventana “Diapragm Constraint”, escribo el nombre de la constricción, para este ejemplo Piso 1 por ser el primer piso, selecciono el eje de constricción, para modelos espaciales de piso rígido es el eje Z.

Presionando OK y OK se ha creadao la constriccón para el piso del nivel 2.70; procedo de foma igual para los otros pisos. La ventana “Constraints” finalmente me queda así:

Una vez que hemos asignado la propiedad para los pisos ubicamos las cargas por sismo con uno de los tres criterios descritos en el Anexo 1. En este ejemplo se introducen las cargas de sismo en cada nudo del centro de masas; seleccionando el nudo y por la ruta Assing/Joint Loads/Forces..

especificamos la dirección del sismo que ingresamos y su valor además del momento producido alrededor del eje vertical por efectos explicados anteriormente.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 110

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Lo indicado realizo para todos los pisos, no debemos olvidar que las cargas son asignadas al centro de masas. Al terminar el modelo esta listo para ser analizado en el programa a las solicitaciones de carga ingresadas.

Para el análisis definimos los grados de libertad del pórtico por la ruta Analyze/Set Análisis Options

En la vantana “Análisis Options” escogemos los grados de libertad para el análisis del pórtico en el espacio, el mismo que consta en la plantilla Fast DOFs.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 111

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Definimos también los casos de análisis

por la ruta Define/AnalysisCases..

programa entregará los resultados del calculo.

para los cuales el

En la ventana “Analysis Cases” nos aparecen los casos que por omisión los incluye SAP 2000 no necesitaremos el análisis de P-Delta, y tampoco el análisis Modal.

Debo también definir las combinaciones de carga para que me el programa me entregue los resultados ya factorizados. Por la ruta Define/Response Combination... defino mis combinaciones de carga, las mismas están descritas en los literales 9.2.1 los de 9.2.2 y 9.2.3 del ACI 318 –99

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 112

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Selecciono “Add New Combo”, en la ventana “Response Combination Data” ingreso las combinaciones de carga, nombrándola, y seleccionando las cargas y los factores que intervienen en esa combinación.

Luego de realizar todas las combinaciones de carga Obtengo el siguiente resultado en la ventana “Define Response Combinations”

Asigno una combinación más la que me entregará la envolvente de esfuerzos, fuerzas y desplazamientos de las anteriores para lo cual escogemos “Envelope” en Combination Type; aquí intervienen todas las combinacionesdefinidas con un factor igual a uno.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 113

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Por la Ruta Analize/Run Analysis o presionando F5 del Teclado escojemos los todos los casos a ser analizados por el programa y pulsamos “Run Now”

Una vez analizada la estructura revisamos el reporte de análisis “Analysis Complete” para verificar si durante el proceso existieron errores luego de haber completado el análisis.

Toda esta información se genera en un archivo *.$og, en este caso en particular se llama Estático Espacial.$og

Luego del análisis por la ruta Show Element Forces/Stesses/Frames podemos ver los diagramas de Axial, Corte, Torsión y Momento para elementos frame para todos los casos de carga.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 114

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Las deformadas por carga muerta, por carga viva sismo en el sentido XX y sismo en el sentido YY se presentan así:

Para continuar con el análisis sísmico necesito conocer los desplazamientos del centro de masas tanto en el sentido en xx y el yy para lo cual selecciono los centros de masa.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 115

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Por la ruta File/Print/Tables/Analysis Output en la ventana “Printed Output Tables” selecciono la información que requiero, en este caso únicamente los desplazamientos en los nudos seleccionados.

La información del reporte solicitado se presenta en una Tabla, guardada en el archivo Desplazamientos CM.rtf

Joint

OutputCas e

CaseType

Step

U1

U2

U3

R1

R2

R3

Text

Text

Text

Text

cm

cm

cm

Radians

Radians

Radians

597

Envolven

Combination

Max

0.690481

0.612756

0.000000

0

0

1.454551E-04

597

Envolven

Combination

Min

-0.686638

-0.619199

0.000000

0

0

-1.27557E-04

1403

Envolven

Combination

Max

1.879082

1.636098

0.000000

0

0

4.051237E-04

1403

Envolven

Combination

Min

-1.877251

-1.628632

0.000000

0

0

-3.54458E-04

2209

Envolven

Combination

Max

3.116371

2.685966

0.000000

0

0

6.768337E-04

2209

Envolven

Combination

Min

-3.113644

-2.655850

0.000000

0

0

-5.959732E-04

3015

Envolven

Combination

Max

4.185130

3.570625

0.000000

0

0

9.115197E-04

3015

Envolven

Combination

Min

-4.161795

-3.544109

0.000000

0

0

-8.053068E-04

3817

Envolven

Combination

Max

4.939736

4.147208

0.000000

0

0

1.076542E-03

3817

Envolven

Combination

Min

-4.860808

-4.204814

0.000000

0

0

-9.481077E-04

4081

Envolven

Combination

Max

5.656182

4.616801

0.000000

0

0

1.206179E-03

4081

Envolven

Combination

Min

-5.499775

-4.593908

0.000000

0

0

-1.021189E-03

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 116

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

8.8.- Características de Deformación de los Elementos Resistentes Con los desplazamientos obtenidos de mi primer análisis determino las características de los

elementos resistentes para lo cual me ayudo con la Hoja Electrónica “Fuerzas por Sismo.xls”, esta Tabla 8.1 determina el periodo real de la estructura. Tabla 8.1.- Características de Deformación de los Elementos Resistentes dx

Wi.dx2

Fx.dx

dy

Wi.dy2

Fx.dy

(cm)

(Tn cm2)

(Tn cm)

(cm)

(Tn cm2)

(Tn cm)

6

5.656

224.57

9.18

4.617

149.64

7.49

5

4.940

1735.10

67.67

4.147

1222.75

56.81

4

4.185

1837.24

67.67

3.571

1337.69

57.74

3

3.116

1018.52

37.79

2.686

756.81

32.57

2

1.879

370.36

15.19

1.636

280.76

13.23

1

0.690

49.94

2.79

0.613

39.42

2.48

Ʃ

5235.74

200.29

3787.08

170.32

Piso

∑ Wi × di2 g × ∑ Fx × di

T = 2π ×

Método 1

T1= 0.65 seg.

Método 2

T2= 0.99 seg.

Se debe determinar el Cortante Basal de Diseño con el Periodo de Vibración del Edificio Calculado,

para esto nos ayudamos con el archivo “Fuerzas por Sismo.xls” en la Hoja "2.- Fuerzas Horizontales" la Tabla 8.2 indica su desarrollo. T = 0.99 seg.

C = 2.80

V = 46.35 Tn

Ft = 11.59 Tn

C ≤ 2.80

Tabla 8.2.- Fuerzas Horizontales de Sismo Para el Periodo T2 Piso

Nivel hi

Peso Wi

Wi x hi

Fx

(m)

(Tn)

(Tn(Tn-m)

(Tn)

6

16.20

7.02

113.72

12.60

5

13.50

71.10

959.85

8.54

4

10.80

104.90

1132.92

10.08

3

8.10

104.90

849.69

7.56

2

5.40

104.90

566.46

5.04

1

2.70

104.90

283.23

2.52

Ʃ

497.72

3905.87

46.35

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 117

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Con las fuerzas anteriormente calculadas realizamos nuevamente un análisis estático, luego verificamos si en la estructura consideramos efectos P – ∆, las cargas para el nuevo análisis son: Tabla 8.3.- Solicitaciones por Sismo Para el Periodo T2 Fx

ei XX

ei YY

Torsión XX

Torsión YY

(Tn)

(m)

(m)

(Tn(Tn-m)

(Tn(Tn-m)

6

12.60

0.22

0.22

2.77

2.77

5

8.54

0.81

0.79

6.92

6.75

4

10.08

0.81

0.79

8.16

7.96

3

7.56

0.81

0.79

6.12

5.97

2

5.04

0.81

0.79

4.08

3.98

1

2.52

0.81

0.79

2.04

1.99

Piso

8.1.8.1.- Análisis para el Periodo Verdadero de la Estructura Ahora analizo la estructura para las nuevas cargas calculadas, para esto asigno las mismas en los centros de masa, tomando en cuenta que debemos reemplazar las cargas existentes, seleccionando en la ventana de asignación “Joint Forces”, la opción Replace Existing Loads.

Los nuevos resultados de desplazamiento en los centros de masa son los indicados: Joint

OutputCas e

CaseType

Step

U1

U2

U3

R1

R2

R3

Text

Text

Text

Text

cm

cm

cm

Radians

Radians

Radians

597

Envolven

Combination

Max

0.583029

0.517039

0.000000

0

0

1.820865E-04

597

Envolven

Combination

Min

-0.579187

-0.523482

0.000000

0

0

-1.649066E-04

1403

Envolven

Combination

Max

1.611514

1.404570

0.000000

0

0

5.106846E-04

1403

Envolven

Combination

Min

-1.609684

-1.397103

0.000000

0

0

-4.620887E-04

2209

Envolven

Combination

Max

2.746762

2.370844

0.000000

0

0

8.856573E-04

2209

Envolven

Combination

Min

-2.744036

-2.340729

0.000000

0

0

-8.088913E-04

3015

Envolven

Combination

Max

3.843642

3.285818

0.000000

0

0

1.270984E-03

3015

Envolven

Combination

Min

-3.820307

-3.259303

0.000000

0

0

-1.17182E-03

3817

Envolven

Combination

Max

4.804126

4.056259

0.000000

0

0

1.640292E-03

3817

Envolven

Combination

Min

-4.725199

-4.115614

0.000000

0

0

-1.522912E-03

4081

Envolven

Combination

Max

6.515037

5.294132

0.000000

0

0

2.053693E-03

4081

Envolven

Combination

Min

-6.375471

-5.271239

0.000000

0

0

-1.885321E-03

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 118

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

8.2.Máximas áximas 8.2.- Efecto PP-∆ y Derivas M Con estos desplazamientos obtenidos evalúo la estructura para saber si se requiere considerar los efectos

P-∆ y controlara las derivas máximas de piso, otra vez recurro a la hoja Electrónica

“Fuerzas por Sismo.xls”, Tabla 8.4.- Verificación del Efecto P-∆ Sentido XX Pi . ∆ i

H Piso

Vi

PiCM

PiCV

d

d=dn-dn-1

∆

(m)

(Tn)

(Tn)

(Tn)

(cm)

(cm)

d/H

TnTn-m

TnTn-m

6

2.70

15.09

7.02

2.45

6.515

1.711

0.006

0.16

5

2.70

25.32

78.12

18.50

4.804

0.960

0.004

4

2.70

37.39

183.02

18.50

3.844

1.097

3

2.70

46.44

287.92

18.50

2.747

1.135

2

2.70

52.48

392.82

18.50

1.612

1

2.70

55.50

497.72

18.50

0.583

Piso

Vi . hi

Qi

Cálculo

204.13

0.001

OK

1.00

0.93

285.44

0.003

OK

1.00

0.004

2.21

337.26

0.007

OK

1.00

0.004

3.48

314.20

0.011

OK

1.00

1.029

0.004

4.23

236.69

0.018

OK

1.00

0.583

0.002

3.01

125.15

0.024

OK

1.00

Qi

Cálculo

Fp - ∆

Fp - ∆

No se requiere considerar el Efecto P-∆

Tabla 8.5.- Verificación del Efecto P-∆ Sentido YY Pi . ∆ i

Vi . hi

d/H

TnTn-m

TnTn-m

1.238

0.005

0.12

204.13

0.001

OK

1.00

4.056

0.770

0.003

0.74

285.44

0.003

OK

1.00

18.50

3.286

0.915

0.003

1.84

337.26

0.005

OK

1.00

18.50

2.371

0.966

0.004

2.96

314.20

0.009

OK

1.00

392.82

18.50

1.405

0.888

0.003

3.65

236.69

0.015

OK

1.00

497.72

18.50

0.517

0.517

0.002

2.67

125.15

0.021

OK

1.00

H Piso

Vi

PiCM

PiCV

d

d=dn-dn-1

∆

(m)

(Tn)

(Tn)

(Tn)

(cm)

(cm)

6

2.70

15.09

7.02

2.45

5.294

5

2.70

25.32

78.12

18.50

4

2.70

37.39

183.02

3

2.70

46.44

287.92

2

2.70

52.48

1

2.70

55.50

Piso

No se requiere considerar el Efecto P-∆ Tabla 8.6.- Verificación de las Derivas Máximas de Pisos

Piso

H Piso

dx

∆M

dy

d=dn-dn-1

∆ M < 0.01

Deriva

∗

(m)

(cm)

(cm)

X- X

Y- Y

X- X

Y- Y

X- X

Y- Y

X- X

Y- Y

6

2.70

6.515

5.294

6.515

5.294

1.711

1.238

0.006

0.005

OK

OK

5

2.70

4.804

4.056

4.804

4.056

0.960

0.770

0.004

0.003

OK

OK

4

2.70

3.844

3.286

3.844

3.286

1.097

0.915

0.004

0.003

OK

OK

3

2.70

2.747

2.371

2.747

2.371

1.135

0.966

0.004

0.004

OK

OK

2

2.70

1.612

1.405

1.612

1.405

1.029

0.888

0.004

0.003

OK

OK

1

2.70

0.583

0.517

0.583

0.517

0.583

0.517

0.002

0.002

OK

OK

* NSR 98 Sección A.6.2 Las secciones de la estructura pasan los requerimientos de sismorresistencia entonces se procede al diseño en Hormigón Armado. Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 119

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

9.9.- Diseño en Hormigón Armado 9.1.9.1.- Diseño a Flexión Secciones simplemente armadas.

ɛc

b

0.85 f'c

a

c

C

d d - a/2

T

ɛs Equilibrio de Fuerzas C=T 0.85 × f ' c × b × a = As × fy = ρ × b × d × fy a=

As × fy ρ × d × fy = 0.85 × f ' c × b 0.85 × f ' c

Equilibrio de Momentos a  Mn = [C ó T ] ×  d −  2  0.5 × ρ × d fy   × Mn = ρ × b × d × fy × d − 0.85 f ' c  

El coeficiente de resistencia nominal K se obtienen cuando ambos lados de la ecuación se dividen para b × d2 tenemos: K=

Mn 0.5 × ρ × fy   = ρ × fy × 1−  0.85 × f ' c  b × d2 

La ecuación anterior puede usarse para determinar la porcentaje de acero ρ dado un valor Mu o vice-versa si las propiedades de la sección b y d son conocidas. Sustituyendo Mn= Mu/ø en la ecuación (3) y dividiendo todo para f´c tenemos: Mu ρ × fy  0.5 × p × fy  = 1−  f' c  0.85 × f ' c  ø × f ' c × b × d2

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 120

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Definiendo el índice de refuerzo como w=

ρ × fy f' c

Sustituyendo w en ecuación anterior me queda Mu = w × (1− 0.59 × w ) ø × f ' c × b × d2

Mu = ø × q × f ' c × b w × d2 × (1− 0.59 × q)

Secciones doblemente armadas.

ɛc

b

d'

ɛs’

c

0.85 f'c

Cs a

C

d d - a/2

T

ɛs Equilibrio de Fuerzas C + Cs = T 0.85 × f ' c × b × a + As'×fy = As × fy a=

( As − As' ) × fy 0.85 × f ' c × b

Si el acero Fluye

ρ − ρ' ≥

0.85 × f ' c × d' 6100 ×β× fy × d 6100 − fy

Mn = 0.85 × f`c × a × b × (d − a / 2) + As'×fy × (d − d' ) Mu = ø × 0.85 × f`c × a × b × (d − a / 2) + As'×fy × (d − d' )

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 121

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Si el acero no Fluye calculo c

c2 +

6100 × As'− As × fy 6100 × As'×d' c − = 0 0.85 × f ' c × b × β1 0.85 × f ' c × b × β1

d'   fs = 6100 × 1 −  c  Mn = 0.85 × f`c × a × b × (d − a / 2) + As'×fs'×(d − d' ) Mu = ø × 0.85 × f`c × a × b × (d − a / 2) + As'×fs'×(d − d' )

Para todas las secciones rectangulares la resistencia de diseño øMn debe ser igual o mayor que el

esfuerzo requerido Mu. Además, los requisitos de servicio para deflexiones deben controlarse con

ACI 318-99 sección 9.5 y la distribución de refuerzo debe cumplir lo especificado en ACI 318-99 sección 10.6.

Reportes para Diseño Viga del Eje C Nivel + 16.20 [Tn-m] -5.24

-4.87 0.53 3.20

1

2

Asumo un porcentaje de acero que puede ser menor o igual que el máximo: ρmáx = 0.016 Calculo el índice de refuerzo para ese porcentaje y obtengo: qmáx = ρmáx ×

fy f' c

qmáx = 0.320

Calculo el Momento Último Resistente para le sección de la Viga. Mu = ø × q × f ' c × bw × d2 × (1 − 0.59 × q) Mu = 0.9 × 0.32 × 210 × 25 × 222 × (1− 0.59 × 0.32) Mu = 593642.65 Kg − cm Mu = 5.95 Tn − m

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 122

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Comparo el Momento Resistente con el Momento Solicitante para la viga Mu > Ms 5.95 > 5.24

[Tn-m]

Viga Rectangular Simplemente Armada

Calculo la constante K para calcular el porcentaje de acero en la sección K=

Mu ø × f ' c × b × d2

K=

5.24 × 105 0.9 × 210 × 25 × 222

K = 0.229

K max = 0.424

Calculo el porcentaje de acero, este debe ser menor que el máximo permitido y mayor que el mínimo.

ρ=

f´c 1− 1− 2.36 × K × fy 1.18

ρ=

210 1− 1− 2.36 × 0.229 × 4200 1.18

ρ = 0.014

ρmin = 0.0033

ρmáx = 0.016

ρ = 0.014

Calculo el Área de Acero en la sección As = ρ × b × d

As = 0.014 × 25 × 22 As = 7.70 cm2

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 123

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Calculo la constante K para calcular el porcentaje de acero en la sección K=

Mu ø × f ' c × b × d2

K=

4.87 × 105 0.9 × 210 × 25 × 222

K = 0.213

ρ=

f´c 1 − 1 − 2.36 × K × fy 1.18

ρ=

210 1− 1− 2.36 × 0.213 × 4200 1.18

K max = 0.424

ρ = 0.012

ρmin = 0.0033

ρmáx = 0.016

ρ = 0.012 As = ρ × b × d

As = 0.012 × 25 × 22 As = 6.60 cm2

Calculo la constante K para calcular el porcentaje de acero en la sección K=

Mu ø × f ' c × b × d2

K=

0.53 × 105 0.9 × 210 × 25 × 222

K = 0.051

ρ=

f´c 1 − 1 − 2.36 × K × fy 1.18

ρ=

210 1− 1− 2.36 × 0.213 × 4200 1.18

K max = 0.424

ρ = 0.0026

ρmin = 0.0033

ρmáx = 0.016

ρ = 0.0033 Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 124

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

As = ρ × b × d

As = 0.0033 × 25 × 22 As = 1.82 cm2

Áreas de acero requeridas en la Viga Eje C Nivel + 16.20 en cm2

7.70

6.60 1.82 3.20

1

2

Según el ACI 319-99 en la sección 21.3.2.2, debe cumplirse los siguientes requerimientos de resistencia:  As−   2   As+ ≥ ρmin    As  4

Las áreas de acero en la viga Eje C Nivel + 16.20 que cumplen con lo especificado en el código son:

7.70

1.93

6.60

3.85

1.93

3.30

3.20

1

2

Acero de refuerzo en Varillas comerciales es: 3 ø 14 2 ø 12 2 ø 12 + 1 ø 14

3 ø 14

2 ø 12

2 ø 12

2 ø 12

2 ø 12 + 1 ø 14

3.20

1

Por: Patricio M. Vasco L.

2

Pág. 125

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

9.2.9.2.- Diseño a Corte El diseño de secciones transversales sujetas a cortante se basa en la resistencia nominal al cortante calculada debe ser mayor a la fuerza cortante factorizada en la sección considerada.

Eq. 11.1

ø Vn ≥ Vu

Vn = Vc + Vs

Av × fy × d s

Contribución a Cortante por el refuerzo de Corte

Vs =

Contribución a Cortante por la sección de Hormigón

Vc = 0.55 × f ' c × bw × d

Los reporte para cortante en la viga Eje C Nivel + 16.20 están indicados en la figura siguiente.

↑ 4.51

4.19 ↑ 3.20

1

2

Calculo la capacidad de corte del concreto Vc = 0.55 × f ' c × bw × d Vc = 0.55 × 210 × 25w × 22 Vc = 4383.64 Kg Vc = 4.38 Tn

Necesita refuerzo para corte calculo el espaciamiento para estribos. El ø del acero para refuerzo por cortante el ACI recomienda 10 mm Vs =

Vu − Vc ø

Vs =

4.51 − 4.38 0.85

Vs = 0.153 Tn

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 126

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

s=

Av × fy × d Vs

s=

1.58 × 4200 × 22 153

s = 954.19 cm.

Reviso los espaciamientos mínimos de estribos d / 4   8 dvL  s≤ 24 dv T    30 cm

     s≤     

5.5 cm 9.6 cm 24 cm

s = 5 cm

30 cm

Calculo la capacidad a corte de los estribos Vs =

Av × fy × d s

Vs =

1.58 × 4200 × 22 5

Vs = 29198.40 Kg Vs = 29,20 Tn

Calculo el cortante último resistente Vu = øVc + øVs Vu = 0.85 × 4.38 + 0.85 × 29.20 Vu = 28.54 Tn

Diseño Final de la Viga 0.25 4 ø 12 Mc 0.25

4 ø 14 Mc E ø 10 @ 5 y 10

El lector debe diseñar los demás elementos estructurales siguiendo el proceso descrito.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 127

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Todos los valores tomados para el diseño se han tomado en el tope de los elementos es decir al

inicio y al final de la longitud del elemento, según el ACI 318-99 sección 8.7.3 se puede diseñar con los valores de borde.

Esta opción podemos integrarla en el análisis en en SAP 2000, de la manera conocida selección y

asignación; seleccionamos los elementos frames y por la ruta Asing/Frame/Cable/End (Length) Offsets... asignaremos los extremos de rigidez infinita a los elementos.

Seleccionando la opción Automatic from Connectivity, rigidizamos los extremos con un valor recomendado en 0.5, así el programa entrega los reportes tomando en cuenta la rigidez indicada en Rigid zone factor, otra opción tambien es ingresar las distancia en el nudo inicial y nudo final.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 128

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

10.10.- Análisis Modal Espectral El análisis Modal es un procedimiento de análisis dinámico por medio del cual la respuesta dinámica de la estructura se obtiene como la superposición de las respuestas de los diferentes modos de vibración. El análisis Espectral es un tipo de análisis dinámico, en el cual la respuesta dinámica máxima de cada modo se obtiene utilizando la ordenada de un espectro correspondiente al periodo de vibración del modo. El análisis Dinámico es un procedimiento matemático para resolver las ecuaciones de equilibrio dinámico, y así obtener las deformaciones y esfuerzos de la estructura a ser sometida a una excitación que varía en el tiempo. El Espectro expresa las características de los movimientos sísmicos, es la aceleración horizontal en fracción de la aceleración de la gravedad para un periodo de vibración dado; estos se definen por medio de acelerogramas.

Para realizar el análisis modal espectral debemos tomar en cuenta la masa de cada piso y su inercia polar para lo cual realizamos los cálculos de la inercia polar en el CM o trasladarlo ahí.

b b

a

CM

a

CM

MI =

m × (a 2 + b 2 ) 12

d

MICM = MI + m × d

Figura 10.1.- Calculo del Momento de Inercia Polar Figuras Regulares En donde:

MI

Momento de Inercia Polar

m

Masa de la Figura Rectangular

ayb

Dimensiones de la Figura Rectangular

d

Distancia al CM

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 129

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En el caso de Figuras irregulares podemos subdividirla en Figuras regulares y trasladar el momento de Inercia polar al CM tal como se indica en la Figura 10.2; para nuestro caso el cálculo para los entrepisos se realiza con las cargas cuantificadas en el prediseño, así tenemos:

CM

2

6

5

3

1

Figura 10.2.- Figuras para el Cálculo de Momento de Inercia Polar La Tabla 10.1 indica el calculo del Momento Polar de cada subdivisión y su traslación al centro de masas para este ejemplo los valores no se anotaron en la Figura anterior pero son los que se indican.

Tabla 10.1.- Cálculo de Momento de Inercia Polar Nivel de Entrepisos a

b

Masa

MI

d

MICM

Nº

(m)

(m)

(Tn s2 /m)

(Tn s2 m)

(m)

(Tn s2 m)

1

1.00

4.00

0.365

0.517

8.05

24.163

2

5.60

8.00

4.087

32.477

4.44

113.044

3

2.00

4.80

0.876

1.973

1.94

5.269

4

2.00

0.20

0.036

0.012

3.72

0.517

5

7.10

8.00

5.182

49.402

3.92

129.024

6

1.00

1.70

0.155

0.050

7.97

9.901

10.70

281.918

La Tabla 10.2 contiene los valores de las masas y los momentos de inercia polar en el centro de masas, valores que serán ingresados para el análisis modal espectral.

Tabla 10.2.- Masas y Momento de Inercia Polar por Piso

Piso

Masa

MICM

s2

(Tn s2 m)

(Tn

/m)

Nivel + 16,20

0.72

2.08

Nivel + 13,50

7.26

191.14

Nivel + 10,80

10.70

281.92

Nivel + 8,10

10.70

281.92

Nivel + 5,40

10.70

281.92

Nivel + 2,70

10.70

281.92

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 130

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El espectro que utilizamos es el Espectro Inelástico de Diseño, que se encuentra en la hoja electrónica “Fuerzas por Sismo.xls”; el mismo está definido en normativa del CEC 2000, los factores que se utilizan para el calculo y conversión son: Zona Sísmica

IV

Z=

0.4

Perfil de Suelo S3

S=

1.5

Importancia Estructuras

I=

Respuesta Estructural Configuración Elevación

R= ΦP = ΦE =

Configuración Planta

1.0

C=

10 1.0

1.25 SS T

1.0

Es pec tr o In elás tic o de Dis eñ o 1.20

A=

Aceleración A

1.00

0.99

Z ×I× g× C R × ΦP × ΦE

0.91

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00 0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

Per io do T

Fig. 10.2 Espectro Inelástico de Diseño CEC 2000 Los valores de la hoja electrónica deben ser exportados como un archivo de texto, para luego ser

ingresados al programa de análisis en este caso el SAP 2000, el archivo Espectro.txt contiene los datos en formato de texto para ser ingresados. Para escoger el tipo de espectro para el análisis debe tomarse en cuenta las recomendaciones detalladas en los criterios descritos en el Anexo 2.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 131

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

10.1 Modelación Análisis Espectral El modelo inicial, lo guardo como Dinámico Espacial.sbd para realizar el análisis modal espectral.

Las masas y los momentos polares deben concentrarse en los centros de masa.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 132

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Seleccionado el centros de masa, por la ruta Assing/Joint/Masses.. asignaremos las caragas de masa y los momentos polares para cada piso.

En la ventana “Joint Masses” asigna la masa para la dirección X y la dirección Y, ya que en nuestro

análisis consideramos el sismo para esas dos direcciones, el momento de inercia polar actúa alrededor del eje vertical y se asigna en el eje Z.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 133

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Una vez que hemos ingresado todos los valores de la masa e inercia en todos los pisos defino mi espectro, por la ruta Define/Response Spectrum Functions..

En la ventana “Define Response Spectrum Funtions” selecciono la opción Spectrum from File, ya que el espectro está definido en el archivo Espectro.txt

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 134

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En la ventana “Response Spectrum Funtions Definition” selecciono Browse para buscar el archivo Espectro.txt.

Cargado el archivo seleccionamos la opción “Period vs Value” y presionamos “Display Graph”

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 135

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El programa grafica el espectro que contiene el archivo de texto.

Definiendo el nombre de la función selecciono “Convert to User Defined” y se presenta la siguiente ventana, aquí puedo modificar el espectro añadiendo o borrando valores.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 136

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El espectro ya ha sido guardado por el programa, presiono OK y queda definido para utilizarlo en el análisis.

Luego definimos los casos de análisis por la ruta Define/Analysis Cases.. añadiremos nuetros casos para el análisis.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 137

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

En la ventana “Analysis Cases” selecciono “Add New Case”.

En la ventana “Analysis Case Data – ” agrego un análisis Modal de nombre Modal

Ingresos el número de modos de vibración, en este caso tres por planta y presiono OK

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 138

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

El caso de análisis Modal ha sido añadido al programa, ahora necesitamos ingresar el caso del esoectro de respuesta, para lo cual presiono “Add New Case...”

En la ventana “Analysis Case Data – ” agrego un análisis Response Spectrum de nombre Espectral.

Luego definimos las direcciones en donde se aplicará el terremoto, esto lo definimos en Loads Applied. Como se consideran el sismo en el sentido X y en el sentido Y.

Añadimos las cargas para la dirección U1 y U2, con la función Espectro, el factor de escala es 1 porque estamos trabajando con el espectro de diseño, más información adicional se presenta en el Anexo 2.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 139

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Finalmente selecciono la Combinación Modal SRSS y presiono el botón OK

La ventana “Analysis Cases” me queda asi:

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 140

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

Por la Ruta Analize/Run Analysis o presionando F5 del Teclado escogemos los todos los casos a ser analizados por el programa y pulsamos “Run Now”

Una vez analizada la estructura revisamos el reporte de análisis “Analysis Complete” para verificar si durante el proceso existieron errores luego de haber completado el análisis.

Toda esta información se genera en un archivo *.$og, en este caso en particular se llama Estático Espacial.$og Luego del análisis por la ruta Show Element Forces/Stesses/Frames podemos ver los diagramas de Axial, Corte, Torsión y Momento para elementos frame para todos los casos de carga.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 141

Guía para Análisis y Diseño Estructural de Edificios de Hormigón Armado

11.- Bibliografía Bibliografía

1.

Agustín Reboredo, Proyecto de La Estructura de Un Edificio

2.

Building Code Requeriments for Reinforced Concrete ACI-318. 1999.

3.

Código Ecuatoriano de la Construcción Peligro Sísmico, Espectros de Diseño y Requisitos Mínimos de Calculo para Diseño Sismo-Resistente.

4.

Jiménez Montoya P., Hormigón Armado

5.

Moisset de Espanés M., Intuición y Razonamiento en el Diseño Estructural

6.

Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR 98.

7.

Park R., Paulay T., Estructuras de Concreto Reforzado

8.

Reitherman R., Arnold C., Configuración y Diseño Sísmico de Edificios

9.

SAP 2000 Structural Analysis Program Computers & Structures Inc. 2002.

Por: Patricio M. Vasco L.

Pág. 142

ANEXO 1 APLICACIÓN DE FUERZAS SÍSMICAS Se aplican las fuerzas sísmicas calculadas en el centro de masas dando características de piso rígido, luego se utiliza las opciones del programa para verificar sus resultados.

Fig.1 Estructura en Estudio 1.- Al aplicar las fuerzas y el momento torsor en el nudo del centro masas definidos por el usuario archivo “Ejemplo Sismo CM.sdb”

Fig. 1.1.- Aplicación de Fuerzas y Resultados

2.- Al aplicar las fuerzas y el momento torsor en el nudo del centro masas definidos en fuerzas sísmicas en SAP 2000 archivo “Ejemplo Sismo CM-SAP.sdb”

Fig. 1.1.- Aplicación de Fuerzas y Resultados

ANEXO 2 ESPECTRO DE RESPUESTA Se analiza una estructura con el espectro elástico del código CEC 2000, luego se analiza con el espectro inelástico y finalmente se analiza con el espectro del UBC 94, para la verificación de sus resultados. 1.- Espectro Elástico archivo “Ejemplo Espectro E.sdb”

Fig. 1.1 Ingreso del Espectro de Respuesta

Fig. 1.2 Resultados del Análisis

El factor de escala está afectado por el factor que convierte al espectro elástico en espectro de diseño.

2.1.- Espectro Inelástico archivo “Ejemplo Espectro I.sdb”

Fig. 2.1 Ingreso del Espectro de Respuesta

Fig. 2.2 Resultados del Análisis

El factor de escala es 1 ya que el espectro inelástico es el de diseño.

3.- Espectro del UBC archivo “Ejemplo Espectro UBC.sdb”

Fig. 3.1 Ingreso del Espectro de Respuesta

Fig. 3.2 Resultados del Análisis

Para todos los ejemplos los resultados son positivos por escoger la opción SRSS “Square Root of Sum of the Squares”; combinación estadística de las respuestas modales máximas. Los datos de los espectros inelástico y elástico, han sido calculados en la hoja electrónica “Fuerzas por Sismo.xls”

3.- Al aplicar las fuerzas y el momento torsor en el centro masas incluido por omisión en fuerzas sísmicas en SAP 2000 archivo “Ejemplo Sismo CM-SAP-OM.sdb”

Fig. 1.1.- Aplicación de Fuerzas y Resultados

1

2

3

4.60

3.20

0.60 0.20

2.60

0.60

1.60

2.40

1.00

B

0.30

DORMITORIO 2

0.30

2.70

DORMITORIO 1

4.60

4.90

1.30

1.10

POZO DE LUZ

S

0.40

4.20

4.50

0.60

A

A

0.40

0.70

0.30

BAÑO

COCINA

0.30

C

0.70

PLANTA BAJA NIVEL + 0.00

1.90

DORMITORIO 3

BAÑO

0.30

B

3.00

SALA

COMEDOR

4.70

5.00

1.00

PORCHE

0.30

0.30

D

B

0.20 3.20 1.40 3.00 0.20

A

ANEXO 3

1

2

3

4.60

3.20

0.60 0.20

2.60

0.60

1.60

2.40

1.00

B

2.70

DORMITORIO 1

4.60

4.90

1.90

DORMITORIO 3

BAÑO

0.30

B

1.50

0.60

POZO DE LUZ

0.60

4.20

4.50

0.60

A

s

A

0.60

b

0.60

0.30

COCINA

0.30

C

0.70

3.00

SALA

COMEDOR

4.70

5.00

1.00

PLANTA ALTA NIVELES +2.70, +5.40, +8.10, +10.80

0.30

DORMITORIO 2

0.30

A

0.30

BAÑO

0.30

D

B

0.20 2.90 1.70 3.00 0.20

3

2 3.20

1 4.60

0.20

0.20

16.20

1.00 1.85 0.40

1.30

0.85 0.20

0.18

1.65

13.50

1.47

0.10 0.75

0.85 COCINA 0.18

0.20

0.27

1.65

10.80

1.43

0.10 0.75 16.40

0.82 COCINA 0.18

0.20

0.27

1.65

8.10

1.43

0.10 0.75

0.82 COCINA 0.18

0.20

0.27

1.65

5.40

1.43

0.10 0.75

0.82 COCINA

0.20

0.18 0.18

1.65

1.49

2.70

0.67

0.85 COCINA 0.18

CORTE TRANSVERSAL A - A

0.18 0.18

0.00

14.53

0.18

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

A

DORMITORIO 1

DORMITORIO 1

DORMITORIO 1

DORMITORIO 1

DORMITORIO 1

4.90

TERRAZA

0.20 0.10

1.45

0.20

0.75

0.20 0.10

1.45

0.20

0.75

0.20 0.10

1.45

0.20

0.75

0.20 0.10

1.45

0.20

0.75

0.20 0.10

1.45

0.20

0.85

0.18

0.18

0.75 POZO DE LUZ

1.80

0.70

0.20

1.80

0.70

0.20

1.80

0.70

0.20

1.80

0.70

0.20

1.80

0.70

0.20

0.85

4.50

COCINA

COCINA

COCINA

COCINA

COCINA

C

CORTE LONGITUDINAL B - B

BAÑO

BAÑO

BAÑO

BAÑO

BAÑO

B

COMEDOR

TERRAZA

5.00

COMEDOR

COMEDOR

COMEDOR

COMEDOR

PORCHE

D

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

1.65

0.20

0.85

0.18

0.00

2.70

5.40

8.10

10.80

13.50

FACHADA LATERAL IZQUIERDA