MODELAMIENTO DE UNA EDIFICACION UTILIZANDO SAP 2000 Y ETABS.docx

FA

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

INTEGRANTES:

Bernabé Cabrera, Katherine Montoya Ponce, Rider Armando Paredes Chero, Charles

DOCENTE:

PhD. Genner Villarreal Castro

Curso:

Ingeniería Sísmica 2017-01 TRUJILLO - PERÚ

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INDICE

1 INTRODUCCION  .......................................................................................1 2 OBJETIVOS ............................................................................................... 2 3 MATERIALES Y METODOS  ..................................................................... 2 3.1 CONSIDERACIONES INICIALES ................................................... 2 3.2 MATERIALES Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES........................ ............. ........... 4 3.3 MODELAMIENTO ............................................................................ 6 4 RESULTADOS .......................................................................................... 9 4.1 PERIODO INFORMATIVO .................................................................. 9 4.1.1 SAP 200 ........................................................................................ 9 4.1.2 ETABS ........................................................................................ 10 4.2 ANALISIS SISMICO ESTATICO ......................... ............ .......................... .......................... .................. ..... 11 4.2.1 SAP 2000 .................................................................................... 11 4.2.2 ETABS ........................................................................................ 12 4.3 FUERZAS INTERNAS MAXIMAS ..................................................... 13 4.3.1 SAP 2000 .................................................................................... 13 4.3.2 ETABS ........................................................................................ 13 4.4 ANALISIS DINAMICO ........................................................................ 14 4.4.1 MODOS DE VIBRACION ............................................................ 14 4.4.1.1 SAP 2000 ....................................................................... 14 4.4.1.2 ETABS .............................................................................. 14 4.4.2 ANALISIS SISMICO DINAMICO ........................... ............. ........................... ...................... ......... 15 4.4.2.1 SAP 2000 .......................................................................... 15 4.4.2.2 ETABS .............................................................................. 16 4.4.3 FUERZAS INTERNAS ................................................................ 17 4.4.3.1 SAP 2000 .......................................................................... 17 4.4.3.2 ETABS .............................................................................. 17 5 DISCUSIÓN DE RESULTADOS RESULTADOS .......................................................... 18 5.1 PERIODO INFORMATIVO ............................................................ 18 5.2 ANALISIS SISMICO ....................................................................... 18 5.3 ANALISIS SISMICO-FUERZAS INTERNAS MÁXIMAS ................ 19 5.4 ANALISIS SINAMICO-MODOS DE VIBRACION ........................... ............. .............. 20 5.5 ANALISIS DINAMICO-DISTORSION ............................................ 21

1

5.6 ANALISIS DINAMICO-DISTORSION .......................................... 22 5.7 VERIFICACION DEL SISTEMA ESTRUCTURAL ........................ 23 5.7.1 SAP 2000 ......................................................................... 23 5.7.2 ETABS ............................................................................. 24 5.8 VERIFICACION DE CORTANTE DINÁMICO .............................. 24 6. CONCLUSIONES ............................................................................ 25 7. RECOMENDACIONES .................................................................... 25 8. BILIOGRAFÍA .................................................................................. 26

ANALISIS SISMICO ESTATICO-DINAMICO CON SAP 2000 ETABS 1. INTRODUCCION. Todo proyecto de estructuras, antes de ser analizado y diseñado debe ser previamente modelado. La etapa de modelación consiste en la construcción simplificada de los elementos que van a conformar la estructura. Es de vital importancia que se entienda cual es el comportamiento de estos con el fin de evitar que se utilicen más elementos de los que el modelo necesita. En general, los programas de análisis de estructuras permiten realizar el modelaje de una estructura, el procesamiento numérico de los datos y el análisis de los resultados por medio de las etapas de pre procesamiento, procesamiento y post procesamiento, respectivamente.  Actualmente, el modelaje de una estructura por medio de estos programas no es complicado, pues en su etapa de pre procesamiento se cuenta con diversas herramientas que facilitan el dibujo y la visualización del modelo. Posteriormente a la fase de modelaje, se deben determinar y analizar los esfuerzos y deformaciones en la estructura. En vista de la importancia que tienen actualmente estos programas en el análisis de estructuras y a la presencia de dos de los programas más utilizados en nuestro país (SAP 2000, ETABS), nace el presente trabajo de investigación con la finalidad de encontrar cuales son las diferencias existentes en cuanto a la construcción del modelo de análisis, así como en la obtención de resultados en el análisis de una edificación.

1

2. OBJETIVOS 

Determinar las diferencias existentes en la obtención de resultados de la modelación de una edificación utilizando SAP 2000 y ETABS.



Conocer las diferencias en la modelación de cada uno de los elementos estructurales.

3. MATERIALES Y METODOS. Para hacer uso de los programas de análisis, se contó con la siguiente edificación, cuyas características son las siguientes.

3.1.

Consideraciones iniciales. Se ha proyectado un establecimiento penitenciario, con regularidad tanto en planta como en altura, ubicada en la ciudad de Trujillo sobre un suelo rígido.

La edificación cuenta con elementos cuyo material predominante es concreto, con una resistencia a la compresión de 280 kg/cm2. Se ha dispuesto que la altura entre piso es de 3.3 m y con una profundidad de 1m. La estructuración comprende columnas transversales de 40x50 cm, vigas longitudinales de 40x60 cm, columnas en “L” y columnas en “Tee”, así mismo se cuenta con muros

cuyo espesor es de 20 cm y tienen una longitud de 1.9 m.

2

5.00

5.00

5.00

       0         1  .        5 

       0         0   .        7

       0         9   .        1

       0         0   .        5 

       0         0   .        5 

       0         9   .        1        0         0   .        5 

       0         1  .        3 

3.10

1.90

5.00

1.90

Fig. nº1. Configuración en planta de la edificación

3

3.10

3.2.

Materiales y elementos estructurales. El material a utilizar y a definir en los programas es el concreto. Cuyas características son las siguientes.

Concreto: Resistencia a la compresión del concreto: f´c=2800 Tn/m2 Módulo de elasticidad del concreto: E=2509980.08 Tn/m2 Coeficiente de Poisson del concreto: µc=0.2

Vigas y columnas: Vigas transversales.

40

Material: concreto 50

Dimensiones: 40x50 cm

Vigas longitudinales. Material: concreto

40 50

Dimensiones: 40x60 cm

Columnas “Tee” y “L”

4

Losas aligeradas: Losa de techo aligerada:

e=20 cm (pisos 1,2,3)

Losa de techo aligerada:

e=17 cm (piso 4)

Muros estructurales: Material: concreto Espesor: 20 cm Longitud X,Y : 1.9 m

Zapatas: Las dimensiones de las zapatas se muestran en las tablas siguientes.

Tabla nº1. Características zapata esquinada zapata esquinada P servicio= 60.35 Tn K= 0.9 suelo rígido q adm = 40 Tn/m2  Área = 1.68 m2 B 1.2 m L 1.4 m h 0.6 m

5

Tabla nº2. Características zapata excéntrica

zapata excéntrica P servicio= 87.41 Tn K= 0.9 suelo rígido. Q adm. = 40 Tn/m2  Área = 2.43 m2 B 1.2 m L 2.2 m h 0.6 m

3.3.

Modelamiento. Para la modelación de la edificación, es necesario calcular los siguientes datos. Cálculo del periodo fundamental.

 = 

.hn. altura del edificio. (13.2 m) Ct: 60 (muros estructurales). T=0.220 s. Calculo del peso sísmico de la edificación. De acuerdo al uso de la edificación de, esta corresponde a una edificación del tipo B, según norma E-0.30, por lo que para el cálculo del peso sísmico se consideró.

 = 100%  +50%.

Tabla nº. 3. Pesos sísmicos. PISO 1 2 3 4

P.SISMICO (Tn) 210.269 194.525 194.525 176.766

6

Tabla nº 5: cálculo de la cortante del suelo. Factor de Zona: “Z” Factor de Uso: “U” Factor de Amplificación Sísmica: “C”

Factor de Suelo: “S” Factor de Reducción Sísmica: “R”

Z= U= C= S= R=

0.45 1.3 2.5 1 6

Ro= Ip= Ia= P.ed=

6 1 1 776.084

De los datos mostrados en las tablas y de la formula siguiente calculamos la fuerza cortante en la base:

 =  ∗ = 189.71  Tabla nº 6. Fuerzas sísmicas. F1=

21.046 tn

F2=

38.941 Tn

F3=

58.411 Tn

F4=

70.772 Tn

7

Tabla nº 7. Masas rotacionales y traslacionales PISO

M t (x,y)

M r (z)

1

21.434

964.393

2

19.829

892.183

3

19.829

892.183

4

18.019

810.733

Tabla nº 8. Factor de escala. FSC:

0.95648

Tabla nº 8. Espectro de diseño.

T 0 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2

C 2.5 2.5 2 1.67 1.43 1.25 1.11 1 0.91 0.83

T 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 2.2

SUELO RIGIDO C T 0.77 2.3 0.71 2.4 0.67 2.5 0.63 2.6 0.59 2.7 0.56 2.8 0.53 2.9 0.5 3 0.48 3.5 0.45 4

8

C 0.43 0.42 0.4 0.37 0.34 0.32 0.3 0.28 0.2 0.16

T 4.5 5 5.5 6 6.5 7 8

C 0.12 0.1 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04

4. RESULTADOS

4.1

PERIODO INFORMATICO: 4.1.1. SAP 2000 PISO 4 3 2 1

Desplazamiento X (mm) 6.618 6.497 6.287 6.013

Desplazamiento Y (mm) 6.618 6.497 6.287 6.013

     1   +  2   +  3   +  4      = 0.85[2√ (1+2+3+4) ] Tx=0.256 s

     1   +  2   +  3   +  4     √   = 0.85[2 (1+2+3+4) ] Ty=0.256 s

De esta manera podemos apreciar que el periodo x,y tienen una variación próxima al 16 %.

9

4.1.2 ETABS

PISO 4 3 2 1 .

Desplazamiento X (mm) 6.566 6.449 6.234 5.955

Desplazamiento Y (mm) 6.523 6.223 6.145 5.921

     1   +  2   +  3   +  4      = 0.85[2√ (1+2+3+4) ] Tx=0.255 s

     1   +  2   +  3   +  4      = 0.85[2√ (1+2+3+4) ] Ty=0.253 s

De esta manera podemos apreciar que para el análisis del periodo x,y mediante el programa ETABS, se tienen valores muy próximos al periodo fundamental, con una variación máxima de 16 %.  A s í mis mo los res ultados obtenidos por ambos prog ramas s on  s emejantes .

10

4.2 ANALISIS SISMICO ESTATICO. 4.2.1. SAP 2000

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

SISMO X  A DISTORCION 45.512 0.004 33.301 0.004 20.481 0.004 8.68 0.002

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

B 72.4 55.877 36.635 17.17

DISTORCION 0.005 0.006 0.006 0.004

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

C 72.4 55.877 36.635 17.17

DISTORCION 0.005 0.006 0.006 0.004

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

D 45.512 33.301 20.481 8.68

DISTORCION 0.004 0.004 0.004 0.002

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

SISMO Y  A DISTORCION 47.105 0.004 35.432 0.004 22.574 0.004 10.117 0.002

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

B 47.105 35.432 22.574 10.117

DISTORCION 0.004 0.004 0.004 0.002

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

C 58.843 44.809 29.168 13.514

DISTORCION 0.004 0.005 0.005 0.003

PISO 4 PISO 3 PISO 2 PISO 1

D 58.843 44.809 29.168 13.514

DISTORCION 0.004 0.005 0.005 0.003

DISTORSION DE ENTRE PISO EN X EXTREMO EXTREMO EXTREMO EXTREMO DISTORCION PISO  A B C D ENTRE PISO 4 0.004 0.005 0.005 0.004 0.004 3 0.004 0.006 0.006 0.004 0.005 2 0.004 0.006 0.006 0.004 0.005 1 0.002 0.004 0.004 0.002 0.003

11

CUMPLE CUMPLE CUMPLE CUMPLE CUMPLE

DISTORSION DE ENTRE PISO EN Y EXTREMO EXTREMO EXTREMO EXTREMO DISTORCION PISO  A B C D ENTRE PISO 4 0.004 0.004 0.004 0.004 0.004 3 0.004 0.004 0.005 0.005 0.004 2 0.004 0.004 0.005 0.005 0.004 1 0.002 0.002 0.003 0.003 0.003

CUMPLE CUMPLE CUMPLE CUMPLE CUMPLE

De los resultados obtenidos se comprueba que cumple en ambas direcciones



(x,y) la distorsión máxima.  Max