Análisis Estático De Una Edificación De 6 Niveles PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ESTRUCTURAS

QUINTA PRÁTICA CALIFICADA ANÁLISIS ESTÁTICO DE UNA EDIFICACIÓN DE 6 NIVELES PRESENTADO POR: PACHECO VARGAS, Joel Alfredo

20151108J

CURSO: INGENIERÍA SISMORRESISTENTE Y PREVENCIÓN DE DESASTRES CÓDIGO: (ES831 – H) DOCENTE: Dr. Ing. OLARTE NAVARRO, Jorge Milciades Dr. Ing. REYNA SALAZAR, Roy Ericksen Ing. INGA GUTIERREZ, Waldo José LIMA – LIMA – PERÚ 2020 – II 1

ÍNDICE ÍNDICE ............................................................................................................................................... 2 RESUMEN .......................................................................................................................................... 9 OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 10 CAPÍTULO I: DETALLES DEL MODELO ESTRUCTURAL ...................................................... 11 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ............................................................................................. 11 Concreto .................................................................................................................................... 11 Cargas Permanentes Y No Permanentes ................................................................................... 11 ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA............................................................................................ 11 Planta ......................................................................................................................................... 11 Elevación ................................................................................................................................... 12 CAPÍTULO II: PREDIMENSIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES ....... 13 VIGAS........................................................................................................................................... 13 LOSAS .......................................................................................................................................... 15 COLUMNAS ................................................................................................................................ 17 Cálculo De Pesos En Columna ................................................................................................. 19 Columna Central (C1) ........................................................................................................... 19 Carga Muerta:.................................................................................................................... 19 Carga Viva: ....................................................................................................................... 19 Carga Total De Gravedad: ................................................................................................ 19 2

Columna Externas (C2) ......................................................................................................... 19 Carga Muerta:.................................................................................................................... 19 Carga Viva: ....................................................................................................................... 20 Carga Total De Gravedad: ................................................................................................ 20 Columna En La Esquina (C3) ............................................................................................... 20 Carga Muerta:.................................................................................................................... 20 Carga Viva: ....................................................................................................................... 20 Carga Total De Gravedad: ................................................................................................ 20 CAPÍTULO III: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO SEGÚN LA NORMA E.030 2018 ................ 21 ZONIFICACIÓN (Z) .................................................................................................................... 21 SUELO (S) .................................................................................................................................... 21 USO (U) ........................................................................................................................................ 21 FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA (C) ......................................................................... 21 FACTOR DE REDUCCIÓN SÍSMICA (R) ................................................................................. 22 METRADO DE CARGAS PARA EL ANÁLISIS SÍSMICO ..................................................... 22 CARGA MUERTA (CM) ......................................................................................................... 22 Vigas ..................................................................................................................................... 22 Vigas De Sección 0.30 m x 0.60 m ................................................................................... 23 Vigas De Sección 0.35 m X 0.70 m .................................................................................. 23 Losas ..................................................................................................................................... 24 3

Columnas............................................................................................................................... 24 Columna De 0.75 m x 0.75 m ........................................................................................... 24 Columna De 0.60 m x 0.60 m ........................................................................................... 25 Acabados Y Tabiquería ......................................................................................................... 25 Fachada Y Parapeto............................................................................................................... 26 CARGA VIVA (CV)................................................................................................................. 26 Sobrecarga ............................................................................................................................. 26 CUADRO RESUMEN .............................................................................................................. 27 CÁLCULO DEL CORTANTE BASAL ................................................................................... 27 DISTRIBUCIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA Y CORTANTE EN ALTURA ...................... 27 CAPÍTULO IV: ANÁLISIS DE RIGIDECES ................................................................................. 29 MÓDULO DE ELASTICIDAD ................................................................................................... 29 RIGIDEZ LATERAL DE UNA COLUMNA BIEMPOTRADA ................................................ 29 RIGIDEZ POR MUTO ................................................................................................................. 30 Caso (A) .................................................................................................................................... 31 Caso (B) ................................................................................................................................ 31 Caso (C) ................................................................................................................................ 32 Eje X.......................................................................................................................................... 32 Primer Piso ............................................................................................................................ 33 Pórticos Externos .............................................................................................................. 33 4

Pórticos Internos................................................................................................................ 34 Pisos Restantes ...................................................................................................................... 36 Pórticos Externos .............................................................................................................. 36 Pórticos Internos................................................................................................................ 37 Modelo De Masa Acopladas ................................................................................................. 39 Eje Y.......................................................................................................................................... 39 Primer Piso ............................................................................................................................ 40 Pórticos Externos .............................................................................................................. 40 Pórticos Internos................................................................................................................ 42 Pisos Restantes ...................................................................................................................... 43 Pórticos Externos .............................................................................................................. 43 Pórticos Internos................................................................................................................ 45 Modelo De Masa Acopladas ................................................................................................. 47 RIGIDEZ POR WILBUR - BIGGS .............................................................................................. 47 Caso (A) .................................................................................................................................... 48 Caso (B) .................................................................................................................................... 48 Caso (C) .................................................................................................................................... 48 Eje X.......................................................................................................................................... 48 Primer Piso ............................................................................................................................ 49 Pórticos Externos .............................................................................................................. 49 5

Pórticos Internos................................................................................................................ 50 Pisos Restantes ...................................................................................................................... 51 Pórticos Externos .............................................................................................................. 51 Pórticos Internos................................................................................................................ 52 Modelo De Masa Acopladas ................................................................................................. 54 Eje Y.......................................................................................................................................... 54 Primer Piso ............................................................................................................................ 55 Pórticos Externos .............................................................................................................. 55 Pórticos Internos................................................................................................................ 56 Pisos Restantes ...................................................................................................................... 57 Pórticos Externos .............................................................................................................. 57 Pórticos Internos................................................................................................................ 58 Modelo De Masa Acopladas ................................................................................................. 60 CAPÍTULO V: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO USANDO EL PROGRAMA ETABS ............ 61 CÁLCULO DEL NUEVO ZUCS/R Y K ..................................................................................... 63 Dirección X ............................................................................................................................... 63 Dirección Y ............................................................................................................................... 63 CORTANTE BASAL ................................................................................................................... 63 Dirección X ............................................................................................................................... 63 Dirección Y ............................................................................................................................... 63 6

DISTRIBUCIÓN DE FUERZAS SÍSMICAS .............................................................................. 64 Dirección X ............................................................................................................................... 64 Dirección Y ............................................................................................................................... 65 DIAGRAMA DE CORTANTES .................................................................................................. 66 Dirección X ............................................................................................................................... 66 Dirección Y ............................................................................................................................... 67 DEFORMACIÓN DE LOS DIAFRAGMAS RÍGIDOS .............................................................. 68 Dirección X ............................................................................................................................... 68 Dirección Y ............................................................................................................................... 69 CALCULO DE LAS RIGIDECES ............................................................................................... 70 Dirección X ............................................................................................................................... 70 Dirección Y ............................................................................................................................... 70 Comparación Con Las Fórmulas De Muto Y Wilbur ............................................................... 71 Eje X...................................................................................................................................... 71 Eje Y...................................................................................................................................... 71 ANÁLISIS DE DESPLAZAMIENTOS Y DERIVAS ................................................................. 72 Dirección X ............................................................................................................................... 73 Dirección Y ............................................................................................................................... 73 CAPÍTULO VI: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO ADICIONANDO MUROS DE CORTE ....... 74 VERIFICACIÓN DEL SISTEMA ESTRUCTURAL .................................................................. 75 7

Dirección X ............................................................................................................................... 75 Dirección Y ............................................................................................................................... 76 NUEVA MASA PARTICIPATIVA ............................................................................................. 77 CÁLCULO DEL NUEVO ZUCS/R Y K CON EL NUEVO SISTEMA ESTRUCTURAL ....... 77 Dirección X ............................................................................................................................... 77 Dirección Y ............................................................................................................................... 77 ANÁLISIS DE DESPLAZAMIENTO Y DERIVAS CON PLACAS ......................................... 78 Dirección X ............................................................................................................................... 78 Dirección Y ............................................................................................................................... 80

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RESUMEN El presente trabajo se centra principalmente en realizar un Análisis Sísmico Estático a una estructura que representa un Hospital, el cual es de concreto armado, el trabajo inicia realizando el predimensionamiento de los elementos estructurales como vigas, columnas y losas, metrado de cargas para poder obtener el Peso Sísmico y obtener el Cortante Basal. Finalmente se analizará las distorsiones de cada uno de los entrepisos y se verificará si cumple con la norma. Para este trabajo se usará la Norma E.030 de Diseño Sismorresistente 2018, así como también las normas ACI para el predimensionamiento y la norma E.020 de Cargas.

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OBJETIVOS •

Predimensionamiento de la estructura.

•

Metrado de cargas

•

Determinación de las fuerzas cortantes y fuerzas de inercia en cada nivel mediante el uso del análisis estático.

•

Cálculo de las rigideces de los entrepisos mediante el método de MUTO y WILBUR – GISS

•

Modelamiento de la estructura usando el programa ETABS.

•

Comparación de los resultados obtenidos manualmente y lo brindado por el programa.

•

Control de las distorsiones laterales según la Norma E.030 – 2018 mediante la utilización del programa ETABS.

10

CAPÍTULO I: DETALLES DEL MODELO ESTRUCTURAL ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Concreto Para esta edificación utilizaremos un concreto de f’c = 245 kg/cm2. Cargas Permanentes Y No Permanentes •

Peso acabado = 80 kg/m2

•

Peso tabiquería = 100 kg/m2

•

Peso de muros de fachada = 250 kg/m

•

Peso de parapeto = 160 kg/m

•

Sobrecarga (Azotea) = 100 kg/m2

•

Sobrecarga (otros niveles) = según uso de la estructura de acuerdo al # de orden de lista (26) se trata de un colegio = 350 kg/m2 (tomando el máximo valor de los ítems, debido a que no tenemos áreas detalladas por ambientes, además no todo el edificio puede ser de escaleras)

ESQUEMA DE LA ESTRUCTURA Planta Se presenta el esquema general de la estructura.

Vista En Planta De La Estructura De Manera General 11

De acuerdo a las indicaciones. 5 < L1 y L2...