UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN AREQUIPA FACULTA DE INGENIERIA CIVIL Curso: Análisis Estructural II. Trabajo Final: Análisis Sísmico de un Pabellón Educativo de dos niveles por medio del método Pseudo- Tridimensional. Docente: Ing. Herber Calla Aranda Alumnos: Cuno Huaracha Rubén Darío Huamanchoque Puma Edin Holber Soto Guillen Marco Justo Montoya Ramírez Lisette Fecha: 18/01/12
ANÁLISIS SÍSMICO POR MEDIO DEL METODO PSEUDO – TRIDIMENSIONAL 1.- OBJETIVOS.La razón fundamental para el desarrollo de este método, es el cálculo de la fuerza cortante sísmica que actúa en una edificación y su importancia y relevancia en el diseño de los elementos estructurales. El objetivo principal del desarrollo de este trabajo es el de poder analizar una edificio con todas las fuerzas a la que estaría sometida durante su vida útil, dentro de ellas primordialmente la fuerza sísmica.
2.- DESCRIPCION DE LA EDIFICACION.2.1.- TIPO DE EDIFICACION.El edificio a analizar es un pabellón educativo de 2 niveles, destinado para su uso como aulas, edificación del tipo esencial. 2.2.- UBICACIÓN.Distrito: Selva Alegre. Provincia: Arequipa. Departamento: Arequipa 2.3.- ESQUEMA ESTRUCTURAL.- Sistema Aporticado. Aporticado. 2.4.- ARQUITECTURA DE LA EDIFICACION.-
3.- ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA.3.1.- PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES: VIGAS: Ln 6. 50 h
Ln 12
h
0.60
b
se considerara un h = 0.60m
h 2
0.3m
LOSAS UNIDIRECCIONALES (Aligerados): Para luz hasta 5.00m
h
0.20
Para luz mayor a 5.00m
h
0.25
3.2.- CALCULO DEL PESO DE LA ESTRUCTURA: PISO 1: CARGA MUERTA DEL PISO 1 a) COLUMNAS:Todas tienen una altura de 3.50m
PESO TOTAL DE LA CARGA MUERTA DEL PRIMER NIVEL: 235.429ton
CARGA VIVA DEL PISO 1 Sobrecarga: Centro Educativo
SC 300
kg 2
m PCV1 SC AreaAlig1
68.737tonn
PESO TOTAL DE LA CARGA VIVA DEL PRIMER NIVEL: 68.737ton
PISO 2: CARGA MUERTA DEL PISO 2 a) COLUMNAS: PC2
PC1 2
12.6tonne
b) VIGAS: PV2 PV1 45.576tonn
c) ALIGERADOS: PAlig2 PAlig1 80.194tonne
d) ACABADOS:
acab2 1 50
kg 2
m
PAcab2 AreaAlig1 acab2
34.369tonne
e) MUROS: PMuros2
PMuros1 2
27.3tonne
P CM2 P C2 P V2 PAlig2 PAcab2
PMuros2
200.039to nn
PESO TOTAL DE LA CARGA MUERTA DEL SEGUNDO NIVEL: 200.039 ton.
CARGA VIVA DEL PISO 2 SC 100
kg 2
m
PCV2 SC AreaAlig1
22.913tonn
PESO TOTAL DE LA CARGA VIVA DEL SEGUNDO NIVEL: 22.913 ton.
MODELO IDEALIZADO CON MASAS CONCENTRADAS P 1 P CM1 5 0% P C V1 269.798t onn P 2 P CM2 2 5% P C V2 205.767t onn
PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA: P P1 P2 475.56 5t onne
3.3.- DETERMINACION DE LA FUERZA CORTANTE BASAL: a) FACTOR DE ZONA (Z): Edificacion ubicada en la ciudad de Arequipa perteneciente a la zona sismica 3, cuyo factor sera: Z 0.
b) FACTOR DE CATEGORIA DE LA EDIFICACION (U): Edificacion que servira como centro educativo perteneciente a la clasificacion: edificacion esencial categoria "A", cuyo factor sera: U 1.
c) FACTOR DE LAS CONDICIONES LOCALES (S): Edificacion cuyo suelo de fundacion o cimentacion es del tipo: suelo arenoso mal graduado que sera considerado como suelo intermedio, cuyo factor sera: S 1.2
T p 0.
d) FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA (C1): De acuerdo a las caracteristicas del sitio, el factor de amplificacion sera calculado mediante la siguiente expresion:: PERIODO FUNDAMENTAL: Altura del Edificio: Ct 3
T
C
Hn Ct
Hn
7.0
Para edificios cuyos elementos resitentes sean unicamente porticos.
0.2
2.5 Tp if 2.5 Tp 2.5 T T Tp 2.5 2.5 if 2.5 T
C 2.5
e) FACTOR DE REDUCCION DE FUERZA SISMICA (R): Este factor depende del sistema estructural empleado en la edificacion, en este caso la edificacion es de Concreto Armado sistema Aporticado, cuyo factor sera el siguiente:
R 8
FINALMENTE SE TIENE TODAS LAS EXPRESIONES NECESARIAS PARA CALCULAR LA CORTANTE BASAL: V
Z U C S R
P 107. 002t onne
3.4.- DISTRIBUCION DE LA FUERZA SISMICA EN CADA NIVEL: La distribucion de la fuerza sismica sera por cada nivel y sera aplicada al centro de masa de cada nivel, se calculara según la siguiente expresión:
3.7.3.- ANALISIS DE LOS DIFERENTES CASOS DE SISMO A) ANALISIS DEL SISMO EN LA DIRECCION XX CASO I: Solo la fuerza cortante sismica Desplazamientos Globales:
3.8.- DETERMINACION DE LAS FUERZAS SISMICAS PARA CADA PORTICO: Para el portico A: UA4 GA U04
1.611 10 3 3
FA 4 k LA UA 4
3.145 6.589
FA 5 k LA UA 5
0.903 3.149
FA 6 k LA UA 6
5.387 10.03
3.532 10 UA5 GA U05
6.886 10 4 3
1.557 10 UA6 GA U06
2.533 10 3 3
5.507 10 Para el portico B: UB4 GB U04
0.012 0.024
FB4 kLBUB4
25.489 38.354
UB5 GB U05
0.011 0.022
FB5 kLBUB5
23.077 34.994
UB6 GB U06
0.013 0.026
FA6 kLBUB6
27.9 41.714
UC4 GC U04
0.012 0.024
FC4 kLCUC4
24.568 38.751
UC5 GC U05
0.011 0.022
FC5 kLCUC5
22.291 35.333
UC6 GC U06
0.013 0.026
FA6 kLCUC6
26.845 42.17
Para el portico C:
Para el portico D: UD4 GDU04
1.672 10 3 3
FD4 kLDUD4
4.541 5.885
FD5 kLDUD5
2.095 2.547
FD6 kLDUD6
6.987 9.222
3.532 10 UD5 GDU05
7.413 10 4 3
1.557 10 UD6 GDU06
2.603 10 3 3
5.507 10 Para el portico 1: U11 G1U01
3.754 10 3 3
F11 kL1U11
13.62 20.999
F12 kL1U12
14.166 21.584
F13 kL1U13
13.074 20.414
7.996 10 U12 G1U02
3.873 10 3 3
8.239 10 U13 G1U03
3.635 10 3 3
7.753 10 Para el portico 2: U21 G2 U01
0.011 0.024
F21 kL2U21
16.922 30.502
U22 G2 U02
0.011 0.022
F22 kL2U22
15.635 28.34
U23 G2 U03
0.012 0.025
F23 kL2U23
18.208 32.664
Para el portico 3: U31 G3U01
2.632 10 3 3
F31 kL3U31
11.829 13.13
F32 kL3U32
12.57 14.707
F33 kL3U33
11.089 11.553
5.407 10 U32 G3U02
U33 G3U03
2.89 10 3 3
5.973 10 2.375 10 3 3
4.841 10
3.9.- PORTICOS CON SUS FUERZAS DE SISMO CRÍTICAS: PORTICO 1
PORTICO 2
PORTICO 3
PORTICO A
PORTICO B
PORTICO C
PORTICO D
4.- DISEÑO EN CONCRETO ARMADO.Luego de haber calculado la fuerza sísmica que se repartió para cada pórtico se procede a hacer el diseño de uno de los elementos estructurales de la edificación, el elemento escogido fue la viga del segundo nivel del pórtico “2”. 4.1.- Procedimiento de diseño:
DISEÑO EN CONCRETO ARMADO DE LA VIGA 201, PORTICO 3 METRADO DE CARGAS: Viga 101:
Aligerado:
b
0. 30
h
0.60
h ali g 0 .2 5 a 5.00
concreto 2.4
tonne 3
alig 350
m
ppt erm 100
2
kg 2
m
kg 2
m
kg m
t echo 150
ancho efectivo:
SC1 300
kg 2
m
SC2 100
kg 2
m
1º NIVEL CARGA MUERTA ppvi g1 concreto b h
0.432
ppalig1 alig a
tonne
1.75
ppt erm1 ppt erm a
tonne m
m
0.5
tonne m
WCM1 ppvig1 ppalig1 ppterm1 2.682
tonne m
CARGA VIVA psc1
SC1 a 1.5
W CV1 p sc1
tonne m
1. 5
tonne m
2º NIVEL CARGA MUERTA ppvi g2 concreto b h
0.432
ppalig2 alig a
tonne
1.75
ppt echo techo a
tonne m
m
0.75
tonne m
WCM2 ppvig2 ppalig2 pptecho
CARGA VIVA psc2
SC2 a 0.5
W CV2 p sc2
tonne
0. 5
m
tonne m
2.932
tonne m
La viga estará sometida a estas cargas, en diferentes distribuciones, esto debido a las hipótesis de carga con las trabajaremos, que son las siguientes: HIPOTESIS DE CARGA 1º HIPOTESIS:
1.4*CM + 1.7*CV
2º HIPOTESIS:
1.25*(CM + CV) ±1.0*S
3º HIPOTESIS:
0.9*CM ± 1.0*S
La distribución es como se muestra continuación: CARGA MUERTA
DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES PARA CARGA MUERTA
CARGA VIVA 1
DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES PARA CARGA VIVA 1
CARGA VIVA 2
DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES DE LA CARGA VIVA 2
CARGA VIVA 3
DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES DE LA CARGA VIVA 3
CARGA SISMICA
DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES DE LA CARGA SISMICA
Con cada diagrama procedemos a amplificar y aplicar las combinaciones de carga mencionadas en las hipótesis. Se hizo en una hoja de Excel la variación del momento para cada diagrama, con esto se hizo más fácil la determinación de la envolvente de momentos flectores, como se muestra a continuación:
ENVOLVENTE DE MOMENTOS FLECTORES PARA LA VIGA 201, PORTICO 2.
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