analisis-estrutura albañileria confinada

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TRANAJO PARA LA ESPECIALIADAD DE INGENIERIA CIVIL

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  • }

    UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

    CENTRO DEL PER

    INGENIERA CIVIL

    RESOLUCION SEGUNDO

    PARCIAL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    Docente: Ing. Ronald

    Santana Tapia

    Presentado por: Trujillo

    Benito Erik Jos

    Huancayo Per

    2 012

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    CASO I: PORTICO + MURO CONFINADO

    Se analizara considerando 3 grados de libertad (3GDL). Para la viga y columna

    despreciar las deformaciones axiales y de corte. Para el muro despreciar la

    deformacin axial.

    MODELO ESTRUCTURAL:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    SOLUCION MEDIANTE PROGRAMA MATHCAD

    1. MATRIZ DE RIGIDEZ DE LOS ELEMENTOS:

    ELEMENTO (1) :

    DATOS:

    H 3.25 hc1 0.25 bc1 0.25 fm 35kg

    cm2

    fc1 210kg

    cm2

    ton

    m2Ec1 15000 10 fc1

    0.5 2173706.512

    ton

    m2

    Em1 500 10 fm 175000

    y1 0.25Ec1

    Em1 3.105 Ic1 10.4828223830475 m

    4

    Gc 0.4 Em1 70000ton

    m2

    Ac1 3.01844176107638 m2

    km 1.7966 As1 Ac11

    km 1.680086

    c112 Em1 Ic1

    Gc As1 H2

    17.722

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    MATRIZ DEL ELEMENTO 1:

    ELEMENTO (2) VIGA:

    DATOS:

    1 2

    1

    E1

    12 Em1 Ic1

    1 c1 H3

    6 Em1 Ic1

    1 c1 H2

    6 Em1 Ic1

    1 c1 H2

    4 c1 Em1 Ic11 c1 H

    2

    1 2 1

    E134253.579984

    55662.067473

    55662.067473

    654910.526424

    2

    1 2 3 1

    k1

    12 Em1 Ic1

    1 c1 H3

    6 Em1 Ic1

    1 c1 H2

    0

    6 Em1 Ic1

    1 c1 H2

    4 c1 Em1 Ic11 c1 H

    0

    0

    0

    0

    2

    k1

    34253.579984

    55662.067473

    0

    55662.067473

    654910.526424

    0

    0

    0

    0

    3

    3x3

    bv 0.25 hv 0.5 fc2 210

    Ev 15000 10 fc20.5

    2173706.512ton

    m2

    Av bv hv 0.125 m2

    Ivbv hv

    3

    120.002604

    m4

    BR 2.041 m D1 0.4 m

    0.7 0

    a BR 1.429 b D1

    2 0

    L 5.2 0.3a 5.629 m

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    MATRIZ DEL ELEMENTO 2:

    ELEMENTO (3) columna:

    DATOS:

    2 3

    2

    E2

    4 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    2 a12 Ev Iv

    L3

    a2

    2 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    a b( )12 Ev Iv

    L3

    a b

    2 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    a b( )12 Ev Iv

    L3

    a b

    4 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    2 b12 Ev Iv

    L3

    b2

    3

    2 3 2

    E27863.653755

    3543.050787

    3543.050787

    4022.800685

    3

    k2

    0

    0

    0

    0

    4 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    2 a12 Ev Iv

    L3

    a2

    2 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    a b( )12 Ev Iv

    L3

    a b

    0

    2 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    a b( )12 Ev Iv

    L3

    a b

    4 Ev Iv

    L

    6 Ev Iv

    L2

    2 b12 Ev Iv

    L3

    b2

    3x3

    bc2 0.25 hc2 0.40 fc3 210

    Ac2 bc2 hc2 0.1 m2

    Ic2 bc2hc23

    12 0.001333 m

    4

    ton

    m2Ec2 15000 10 fc3

    0.5 2173706.512

    Gc2 0.4 Ec2 869482.604771ton

    m2

    As2 Ac25

    6 0.083

    c212 Ec2 Ic2

    Gc2As2 H2

    0.045

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    MATRIZ DEL ELEMENTO 3:

    2. MATRIZ DE RIGIDEZ DEL SISTEMA:

    3. VECTOR DE FUERZAS EXTERNAS DEL SISTEMA f:

    4. VECTOR DE DESPLAZAMIENTO DEL SISTEMA u :

    Ton.m

    Ton.m

    1 3

    1

    E3

    12 Ec2 Ic2

    1 c2 H3

    6 Ec2 Ic2

    1 c2 H2

    6 Ec2 Ic2

    1 c2 H2

    4 c2 Ec2 Ic21 c2 H

    3

    1 3

    1 E3

    969.103

    1.575 103

    1.575 103

    3.451 103

    3

    k3

    12 Ec2 Ic2

    1 c2 H3

    0

    6 Ec2 Ic2

    1 c2 H2

    0

    0

    0

    6 Ec2 Ic2

    1 c2 H2

    0

    4 c2 Ec2 Ic21 c2 H

    3x3

    1 2 3 1 2

    K k1 k2 k3

    35222.68339

    55662.067473

    1574.793036

    55662.067473

    662774.180179

    3543.050787

    1574.793036

    3543.050787

    7473.616399

    3

    ton

    f

    10

    0

    0

    u K1f

    m 1

    u

    0.00033

    0.000027

    0.000056

    2 3

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    5. VECTOR FUERZAS INTERNAS DE LOS ELEMENTOS f(e) :

    ELEMENTO 01:

    ELEMENTO 02:

    ELEMENTO 03:

    6. FUERZAS EN LOS EXTREMOS DE LA BARRA FLEXIBLE (VIGA) :

    7. DESPLAZAMIENTO EN LOS EXTREMOS DE LA BARRA FLEXIBLE (VIGA) :

    ton

    E11 E1

    u0 0

    u1 0

    9.769

    0.416

    tonxm

    tonxm

    E22 E2

    u1 0

    u2 0

    0.416

    0.324

    tonxm

    ton

    E33 E3

    u0 0

    u2 0

    0.231

    0.324

    tonxm

    T21

    0

    0

    1

    T21 1

    0

    0

    1

    tonxmf2 T2

    1E22

    0.415527

    0.324293

    tonxm

    rad

    f22 T2

    u1 0

    u2 0

    0.000027

    0.000056

    rad

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    DESARROLLO MEDIANTE PROGRAMA SAP2000

    ANALISIS CON COLUMNA ANCHA

    MODELAMIENTO:

    VISUALIZACION DE LA DEFORMADA:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    DIAGRAMA DE FUERZA AXIAL:

    DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE:

    DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    TABLA DE RESULTADOS

    TABLE: Element Forces - Frames

    Frame Station OutputCase CaseType P V2 M3

    Text m Text Text Tonf Tonf Tonf-m

    1 0 DEAD LinStatic 0.125600 -9.691000 -0.485720

    1 3.25 DEAD LinStatic 0.125600 -9.691000 31.010150

    2 0 DEAD LinStatic -0.125600 -0.309000 -0.424020

    2 3.25 DEAD LinStatic -0.125600 -0.309000 0.580110

    3 2.041 DEAD LinStatic 9.691000 0.125600 0.229290

    3 7.241 DEAD LinStatic 9.691000 0.125600 -0.424020

    DESARROLLO MEDIANTE PROGRAMA SAP2000

    ANALISIS CON ELEMENTOS FINITOS

    MODELAMIENTO:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    FUERZA AXIAL ACTUANTE:

    FUERZA CORTANTE ACTUANTE:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    MOMENTO FLECTOR ACTUANTE:

    CONCLUSIONES:

    Los resultados comparados del programa Mathcad y SAP2000 mediante un

    anlisis con columna ancha son relativamente aproximados.

    Es necesario desarrollar un anlisis con elementos finitos considerando las

    propiedades del muro confinado para obtener resultados ms verdicos.

    El muro de confinamiento es un elemento muy fundamental que interviene en

    el comportamiento de la estructura por ello se ha desarrollado su respectivo

    anlisis mediante la opcin shell.

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    CASO II: PORTICO + TABIQUERIA

    Se analizara considerando 9 grados de libertad (9GDL). Para la viga y columna

    despreciar las deformaciones axiales y de corte.

    La tabiquera se analizara como un puntal:

    MODELO MATEMATICO:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    SOLUCION MEDIANTE PROGRAMA MATHCAD

    1. MATRIZ DE RIGIDEZ DE CADA ELEMENTO:

    ELEMENTO (1) COLUMNA:

    MATRIZ DE RIGIDEZ DEL ELEMENTO 1:

    D 0.25 b 0.25 H 3.25

    E 2173706.512

    ID3b

    123.255 10

    4

    G 0.4 E 8.695 105

    A b D

    As b D5

    6 0.052

    0

    E1

    12 E I

    1 H3

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    E A

    H

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    4 E I1 H

    1 2 3

    1

    2 E1

    247.349

    0

    401.943

    0

    4.18 104

    0

    401.943

    0

    870.876

    3

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    ELEMENTO (2;3) COLUMNA:

    MATRIZ DE RIGIDEZ DEL ELEMENTO 2,3:

    ELEMENTO 2

    ELEMENTO 3

    D 0.40 b 0.25 H 3.25

    E 2173706.512

    ID3b

    121.333 10

    3

    G 0.4 E 8.695 105

    A b D 0.1

    As b D5

    6 0.083

    0

    E2

    12 E I

    1 H3

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    E A

    H

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    4 E I1 H

    4 5 6

    7 8 9

    7 4

    E2

    1013.143

    0

    1646.358

    0

    66883.277

    0

    1646.358

    0

    3567.108

    8 5

    9 6

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    E3

    12 E I

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    4 E I

    L

    6 E I 2 a

    L2

    12 E I a

    2

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    2 E I

    L

    6 E I a b( )

    L2

    12 E I a b

    L3

    12 E I

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    2 E I

    L

    6 E I a b( )

    L2

    12 E I a b

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    4 E I

    L

    6 E I 2 b

    L2

    12 E I b

    2

    L3

    ELEMENTO (4) VIGA:

    MATRIZ DE RIGIDEZ DEL ELEMENTO 4:

    b 0.25 h 0.5

    E 2173706.512ton

    m2

    A b h 0.125 Ib h3

    122.604 10

    3

    Em 325000.00ton

    m2

    L 4.325 ma 0

    b 0

    2 3 5 6 2

    3 E3

    839.639

    1.816 103

    839.639

    1.816 103

    1.816 103

    5.235 103

    1.816 103

    2.618 103

    839.639

    1.816 103

    839.639

    1.816 103

    1.816 103

    2.618 103

    1.816 103

    5.235 103

    5

    6

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    E4

    12 E I

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    4 E I

    L

    6 E I 2 a

    L2

    12 E I a

    2

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    2 E I

    L

    6 E I a b( )

    L2

    12 E I a b

    L3

    12 E I

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    2 E I

    L

    6 E I a b( )

    L2

    12 E I a b

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    4 E I

    L

    6 E I 2 b

    L2

    12 E I b

    2

    L3

    ELEMENTO (5) VIGA:

    MATRIZ DEL ELEMENTO 5:

    b 0.25 h 0.5

    E 2173706.512ton

    m2

    A b h 0.125 Ib h3

    122.604 10

    3

    Em 325000.00ton

    m2

    L 5.4 ma 0

    b 0

    5 6 8 9

    5

    6

    E4

    431.39

    1.165 103

    431.39

    1.165 103

    1.165 103

    4.193 103

    1.165 103

    2.097 103

    431.39

    1.165 103

    431.39

    1.165 103

    1.165 103

    2.097 103

    1.165 103

    4.193 103

    8

    9

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    CyDY

    L0.601

    E5

    Em A

    LCx2

    Em A

    LCx Cy

    Em A

    LCx Cy

    Em A

    LCy2

    1 2

    E56.99 10

    3

    5.253 103

    5.253 103

    3.947 103

    1

    2

    K

    E10 0

    E50 0

    E51 0

    E12 0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    E50 1

    E11 1

    E30 0

    E51 1

    E31 0

    0

    E32 0

    E33 0

    0

    0

    0

    E10 2

    E30 1

    E12 2

    E31 1

    0

    E32 1

    E33 1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    E20 0

    0

    E22 0

    0

    0

    0

    0

    E30 2

    E31 2

    0

    E21 1

    E32 2

    E40 0

    E33 2

    E41 0

    0

    E42 0

    E43 0

    0

    E30 3

    E31 3

    E20 2

    E32 3

    E40 1

    E22 2

    E33 3

    E41 1

    0

    E42 1

    E43 1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    E20 0

    0

    E22 0

    0

    0

    0

    0

    E40 2

    E41 2

    0

    E21 1

    E42 2

    E43 2

    0

    0

    0

    0

    E40 3

    E41 3

    E20 2

    E42 3

    E22 2

    E43 3

    ELEMENTO (6) PUNTAL:

    MATRIZ DE RIGIDEZ DEL ELEMENTO 6:

    2. MATRIZ DE RIGIDEZ DEL SISTEMA K:

    am 4.325 bm 3.25

    Ld am2

    bm2

    0.5

    Ld 5.41 m L Ld 5.41

    WoLd

    41.353 t 0.25

    fm 35

    Em 500 fm 10

    Em 1.75 105

    ton

    m2

    A Wo t 0.338 m2

    DX 4.325 m DY 3.25 m

    CxDX

    L0.799

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    K

    7.238 103

    5.253 103

    401.943

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    5.253 103

    4.659 104

    1.816 103

    0

    839.639

    1.816 103

    0

    0

    0

    401.943

    1.816 103

    6.106 103

    0

    1.816 103

    2.618 103

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    1.013 103

    0

    1.646 103

    0

    0

    0

    0

    839.639

    1.816 103

    0

    6.815 104

    650.967

    0

    431.39

    1.165 103

    0

    1.816 103

    2.618 103

    1.646 103

    650.967

    1.3 104

    0

    1.165 103

    2.097 103

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    1.013 103

    0

    1.646 103

    0

    0

    0

    0

    431.39

    1.165 103

    0

    6.731 104

    1.165 103

    0

    0

    0

    0

    1.165 103

    2.097 103

    1.646 103

    1.165 103

    7.76 103

    f

    10

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    ton

    U K1f

    U

    0.001519

    0.000177

    0.000157

    0.000015

    0.000002

    0.000009

    0.000006

    0

    0.000003

    3. VECTOR DE FUERZAS EXTERNAS DEL SISTEMA f:

    4. VECTOR DE DESPLAZAMIENTO DEL SISTEMA u :

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    F 12.118

    5. VECTOR FUERZAS INTERNAS DE LOS ELEMENTOS f(e) :

    ELEMENTO 01:

    ELEMENTO 02:

    ELEMENTO 03:

    ELEMENTO 04:

    ELEMENTO 05:

    ELEMENTO 06:

    FUERZA NORMAL ACTUANE EN ARRIOSTRE

    ton

    E11 E1

    U0 0

    U1 0

    U2 0

    0.313

    7.398

    0.474

    ton

    ton m

    ton

    ton mE22 E2

    U3 0

    U4 0

    U5 0

    0

    0.124

    8.297 103

    ton

    ton m

    ton

    ton mE33 E2

    U6 0

    U7 0

    U8 0

    0

    0.00605

    0.00302

    ton

    ton m

    ton

    ton mE44 E3

    U1 0

    U2 0

    U4 0

    U5 0

    0.118

    0.474

    0.118

    0.038

    ton

    ton m

    ton

    E55 E4

    U4 0

    U5 0

    U7 0

    U8 0

    0.00605

    0.02963

    0.00605

    0.00302

    ton

    ton m

    ton

    E66 E5

    U0 0

    U1 0

    9.687

    7.28

    ton

    F E660 0

    2E661 0

    2

    0.5

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    DESARROLLO MEDIANTE PROGRAMA SAP2000

    ANALISIS CON COLUMNA ANCHA

    MODELAMIENTO:

    VISUALIZACION DE LA DEFORMADA:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    DIAGRAMA DE FUERZA AXIAL:

    DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE:

    DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    TABLA DE RESULTADOS

    TABLE: Element Forces - Frames

    Frame Station OutputCase CaseType P V2 M3

    Text m Text Text Tonf Tonf Tonf-m

    1 0 DEAD LinStatic 7.514400000 0.000000346 0.000000581

    1 3.25 DEAD LinStatic 7.514400000 0.000000346 -0.000000544

    2 0 DEAD LinStatic 0.000000264 -0.000001407 -0.000002136

    2 3.25 DEAD LinStatic 0.000000264 -0.000001407 0.000002436

    3 0 DEAD LinStatic -0.000000564 -0.000001296 -0.000001780

    3 3.25 DEAD LinStatic -0.000000564 -0.000001296 0.000002431

    4 0 DEAD LinStatic 10.000000000 0.000000300 0.000000544

    4 4.325 DEAD LinStatic 10.000000000 0.000000300 -0.000000756

    5 0 DEAD LinStatic 10.000000000 0.000000564 0.000001381

    5 5.6 DEAD LinStatic 10.000000000 0.000000564 -0.000001780

    6 0 DEAD LinStatic -12.508700000 0.000000000 0.000000000

    6 5.41 DEAD LinStatic -12.508700000 0.000000000 0.000000000

    CONCLUSIONES:

    Los resultados comparados del programa Mathcad y SAP2000 mediante un

    anlisis con columna ancha son relativamente aproximados.

    En este caso no necesario desarrollar un anlisis con elementos finitos ya que la

    tabiquera no influye mucho en el clculo estructural, pudiendo llevar acabo

    solamente un anlisis como prtico o columna ancha.

    El muro de tabiquera es un elemento muy fundamental que interviene en el

    comportamiento de la estructura por ello se ha optado desarrollar el

    modelamiento como un arriostre biarticulado.

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    CASO III: PLACA + MURO CONFINADO

    Se analizara considerando 3 grados de libertad (que se genera y ubica en la seccin del

    muro). Despreciar la deformacin axial, mas no despreciar la deformacin de corte.

    Para la paca despreciar la deformacin de corte.

    MODELAMIENTO:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    ton

    m2

    Ec

    Em0.25 3.105295

    SOLUCION MEDIANTE PROGRAMA MATHCAD

    1. CALCULOS PREVIOS

    Seccin Transformada

    Momento de Inercia

    Calculo centro de gravedad

    MURO

    fm 35kg

    cm2

    Em 500 fm 10 175000ton

    m2Ec 15000 210 10 2173706.511928

    Am1Ec

    Em0.25 0.25 0.776324

    Am2 4 0.25 1 m2

    Am Am1 Am2 1.776324 m2

    Xm10.25

    20.125 Xm2 0.25

    4

    2 2.25

    XmAm1Xm1 Am2Xm2

    Am1.321291

    I11

    12

    Ec

    Em 0.25 0.25

    3 Am1 Xm Xm1( )

    2 1.11505

    I21

    120.25 4

    3 Am2 Xm Xm2( )

    2 2.195834

    Im I1 I2 3.310883 m4

    Gm 0.4Em 70000

    h 3.25

    km 1.672

    AsmAm

    km1.062395

    m12 Em Im

    GmAsm h2

    8.851412 SIGNIFICATIVO

    m2

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    VIGA

    a Lv b 5.025

    h 3.25

    Av 0.25 0.5 0.125m2 Gv 0.4 Ec 869482.604771

    Iv 0.250.53

    12 0.002604 m4

    a 0.5 4.25 Xm 1.464355 m b 15.8

    2 2.9 m

    Lv5.8

    2

    4.25

    2

    a b( ) 0.660645 m

    v 30.5

    Lv

    2

    1.7184

    PLACA

    Ap 2 0.4 0.25 0.15 5 0.95 m2

    Ip1

    120.43

    0.25 0.40 0.25 2.72

    2

    1

    120.15 5

    3 3.023167 m4

    h 3.25 kp 1.091954

    AspAp

    kp0.87

    Gp 0.4 Ec 869482.604771

    p12 Ec Ip

    Gp Asp h2

    9.86955 SIGNIFICATIVO

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    k2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3a

    12 Ec Iv

    1 v Lv3

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3b

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3a

    4 v Ec Iv1 v Lv

    6 Ec Iv

    1 v Lv22 a

    12 Ec Iv

    1 v Lv3a2

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3a

    2 v Ec Iv1 v Lv

    6 Ec Iv

    1 v Lv2a b( )

    12 Ec Iv

    1 v Lv3a b( )

    12 Ec Iv

    1 v Lv3

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3a

    12 Ec Iv

    1 v Lv3

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3b

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3b

    2 v Ec Iv1 v Lv

    6 Ec Iv

    1 v Lv2a b( )

    12 Ec Iv

    1 v Lv3a b( )

    6 Ec Iv

    1 v Lv2

    12 Ec Iv

    1 v Lv3b

    4 v Ec Iv1 v Lv

    6 Ec Iv

    1 v Lv22 b

    12 Ec Iv

    1 v Lv3b2

    k1

    20559.597363

    0

    33409.345715

    0

    95648.202152

    0

    33409.345715

    0

    232568.526679

    k2

    86662.684614

    155531.549968

    86662.684614

    279948.440217

    155531.549968

    287697.366428

    155531.549968

    493848.672161

    86662.684614

    155531.549968

    86662.684614

    279948.440217

    279948.440217

    493848.672161

    279948.440217

    912892.23993

    0

    2

    0

    3

    (2)

    2 0 3

    A. ELEMENTO 1 (muro)

    2. MATRIZ DE RIGIDEZ DE LOS ELEMENTOS

    B. ELEMENTO 2 (viga)

    k1

    12 EmIm

    1 m h3

    0

    6 EmIm

    1 m h2

    0

    EmAm

    h

    0

    6 EmIm

    1 m h2

    0

    Em Im4 m 1 m h

    3X3

    1 0 1 2 3

    0

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    k3

    211340.429824

    0

    343428.198465

    0

    635391.134256

    0

    343428.198465

    0

    2580063.767114

    k3

    12 EcIp

    1 p h3

    0

    6 EcIp

    1 p h2

    0

    EcAp

    h

    0

    6 EcIp

    1 p h2

    0

    Ec Ip4 p 1 p h

    k

    k10 0

    k30 0

    k12 0

    k32 0

    k10 2

    k21 1

    k12 2

    k23 1

    k30 2

    k21 3

    k32 2

    k23 3

    231900.027187

    33409.345715

    343428.198465

    33409.345715

    520265.893107

    493848.672161

    343428.198465

    493848.672161

    3492956.007044

    C. ELEMENTO 3 (placa)

    3. MATRIZ DE RIGIDEZ DEL SISTEMA

    1 2 3

    1

    2

    3

    4. VECTOR DE FUERZAS INTERNAS

    1

    2

    3

    5. VECTOR DE DESPLAZAMIENTO DEL SISTEMA

    m. 1

    Rad. 2

    Rad. 3

    6. VECTOR DE FUERZAS-DESPLAZAMIENTO EN LOS ELEMENTOS

    3

    1

    2

    3

    f

    10

    0

    0

    u k1f

    0.000051

    0.000002

    0.000005

    MURO u1

    u0 0

    0

    u1 0

    0.000051

    0

    0.000002

    VIGA

    u2

    0

    u1 0

    0

    u2 0

    0

    0.000002

    0

    0.000005

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    u3

    u0 0

    0

    u2 0

    0.000051

    0

    0.000005

    PLACA

    f2 k2 u2

    1.195487

    2.086244

    1.195487

    3.921076

    f3 k3 u3

    8.902821

    0

    3.921076

    f1 k1 u1

    1.097179

    0

    2.086244

    FUERZAS ACTUANTES EN CADA ELEMENTO

    7. FUERZAS-DESPLAZAMIENTOS EN LOS EXTREMOS DE LA BARRA FLEXIBLE

    Fuerzas en los extremos de la barra

    Desplazamientos en los extremos de la barra

    VIGA PLACAMURO

    f21

    1

    a

    0

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    1

    b

    0

    0

    0

    1

    f2

    1.195487

    0.335628

    1.195487

    0.454165

    u21

    1

    0

    0

    0

    a

    1

    0

    0

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    b

    1

    u2

    0.000002

    0.000002

    0.000015

    0.000005

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    DESARROLLO MEDIANTE PROGRAMA SAP2000

    ANALISIS CON COLUMNA ANCHA

    MODELAMIENTO:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    VISUALIZACION DE LA DEFORMADA:

    DIAGRAMA DE FUERZA AXIAL:

    DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR:

    TABLA DE RESULTADOS

    TABLE: Element Forces - Frames

    Frame Station OutputCase CaseType P V2 M3

    Text m Text Text Tonf Tonf Tonf-m

    1 0 DEAD LinStatic 0.782400 -0.755100 -1.345640

    1 3.25 DEAD LinStatic 0.782400 -0.755100 1.108360

    2 0 DEAD LinStatic -0.782400 9.244900 27.460070

    2 3.25 DEAD LinStatic -0.782400 9.244900 -2.585920

    3 1.464 DEAD LinStatic 0.755100 0.782400 0.200210

    3 2.125 DEAD LinStatic 0.755100 0.782400 -0.316960

    DESARROLLO MEDIANTE PROGRAMA SAP2000

    ANALISIS CON ELEMENTOS FINITOS

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    MODELAMIENTO:

    FUERZA AXIAL ACTUANTE:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    FUERZA CORTANTE ACTUANTE:

    MOMENTO FLECTOR ACTUANTE:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    CONCLUSIONES:

    Los resultados comparados del programa Mathcad y SAP2000 mediante un

    anlisis con columna ancha son relativamente aproximados.

    Es necesario desarrollar un anlisis con elementos finitos considerando las

    propiedades del muro confinado para obtener resultados ms verdicos.

    El muro de confinamiento es un elemento muy fundamental que interviene en

    el comportamiento de la estructura por ello se ha desarrollado su respectivo

    anlisis mediante la opcin shell.

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    CASO IV: PLACA + TABIQUERIA

    Se analizara considerando 5 grados de libertad. Para la viga despreciar la deformacin

    axial y de corte, para la columna despreciar la deformacin de corte.

    MODELO ESTRUCTURAL:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    SOLUCION MEDIANTE PROGRAMA MATHCAD

    1. MATRIZ DE RIGIDEZ DE LOS ELEMENTOS:

    ELEMENTO (1) : MURO

    MATRIZ DE RIGIDEZ DEL ELEMENTO 1:

    H 3.25

    E 217370

    I 0.000326 m4

    G 0.4 E 86948

    A 0.0625

    As A5

    6 0.052

    12 E I

    GAs H2

    0.018

    E1

    12 E I

    1 H3

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    E A

    H

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    4 E I1 H

    1 2 3 1 2

    E1

    24.303383

    0

    39.492997

    0

    4180.192308

    0

    39.492997

    0

    85.947899

    3

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    b 1D1

    2 2.9

    E2

    12 E I

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    4 E I

    L

    6 E I 2 a

    L2

    12 E I a

    2

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    2 E I

    L

    6 E I a b( )

    L2

    12 E I a b

    L3

    12 E I

    L3

    12 E I a

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    2 E I

    L

    6 E I a b( )

    L2

    12 E I a b

    L3

    12 E I b

    L3

    6 E I

    L2

    4 E I

    L

    6 E I 2 b

    L2

    12 E I b

    2

    L3

    A b h 1.74 Ib h3

    120.0522

    ELEMENTO (2) VIGA:

    MATRIZ DE RIGIDEZ DEL ELEMENTO 2:

    b 0.25 h 0.6

    E 2173706.512ton

    m2

    A b h 0.15

    Ib h3

    120.0045

    D 0 D1 5.80

    0.9 1

    b 0.25 h 0.6a

    D

    2 0 0.9

    E 2173706.512ton

    m2L 7.025 a b 4.125

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    ELEMENTO (3) : PLACA

    DATOS

    MATRIZ DE RIGIDEZ DEL ELEMENTO 3:

    2 3 4 5 2

    3 E2

    1.94 104

    4.001 104

    1.94 104

    9.627 104

    4.001 104

    1.1 105

    4.001 104

    1.71 105

    1.94 104

    4.001 104

    1.94 104

    9.627 104

    9.627 104

    1.71 105

    9.627 104

    5.052 105

    4

    5

    H 3.25

    A 0.95

    I 3.0232

    E 2.174 106

    G 0.4 E 8.695 105

    As A 1 0.95

    12 E I

    GAs H2

    9.039

    E3

    12 E I

    1 H3

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    E A

    H

    0

    6 E I

    1 H2

    0

    4 E I1 H

    1 4 5 1

    4 E3

    228838.359092

    0

    371862.333525

    0

    635391.134277

    0

    371862.333525

    0

    2626291.531079

    5

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    2.MATRIZ DE RIGIDEZ DEL SISTEMA K :

    3. VECTOR DE FUERZAS EXTERNAS DEL SISTEMA f:

    4. VECTOR DE DESPLAZAMIENTO DEL SISTEMA u :

    K

    E10 0

    E30 0

    E11 0

    E12 0

    E31 0

    E32 0

    E10 1

    E11 1

    E20 0

    E12 1

    E21 0

    E22 0

    E23 0

    E10 2

    E11 2

    E20 1

    E12 2

    E21 1

    E22 1

    E23 1

    E30 1

    E20 2

    E21 2

    E22 2

    E31 1

    E23 2

    E32 1

    E30 2

    E20 3

    E21 3

    E22 3

    E31 2

    E23 3

    E32 2

    1 2 3 4 5

    K

    228862.662475

    0

    39.492997

    0

    371862.333525

    0

    23579.257245

    40010.571434

    19399.064938

    96267.859754

    39.492997

    40010.571434

    110115.019342

    40010.571434

    171045.192881

    0

    19399.064938

    40010.571434

    654790.199215

    96267.859754

    371862.333525

    96267.859754

    171045.192881

    96267.859754

    3131528.052967

    ton

    f

    10

    0

    0

    0

    0

    U K1f

    1 m

    2 m

    U

    0.000056

    0.000029

    0.000001

    0

    0.000008

    rad 3 m

    4 rad

    5

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    Se puede apreciar que las deformaciones son muchos menores que el espesor de la

    junta ssmica por ello en esta oportunidad se ha despreciado en el anlisis.

    DESARROLLO MEDIANTE PROGRAMA SAP2000

    ANALISIS CON COLUMNA ANCHA

    5. VECTOR FUERZAS INTERNAS DE LOS ELEMENTOS f(e) :

    ELEMENTO 01:

    ELEMENTO 02:

    ELEMENTO 03:

    ton

    E11 E1

    U0 0

    U1 0

    U2 0

    0.001414

    0.120134

    0.002327

    ton

    ton m

    ton

    ton mE22 E2

    U1 0

    U2 0

    U3 0

    U4 0

    0.120134

    0.002327

    0.120134

    0.841617

    ton

    ton m

    ton

    E33 E3

    U0 0

    U3 0

    U4 0

    9.998586

    0.120134

    0.841617

    ton

    ton m

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    MODELAMIENTO:

    VISUALIZACION DE LA DEFORMADA:

    DIAGRAMA DE FUERZA AXIAL:

  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE:

    DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR:

    TABLA DE RESULTADOS

    TABLE: Element Forces - Frames

    Frame Station OutputCase CaseType P V2 M3

    Text m Text Text Tonf Tonf Tonf-m

    1 0 DEAD LinStatic 0.02410 0.01760 0.02717

    1 3.25 DEAD LinStatic 0.02410 0.01760 -0.02999

    2 0 DEAD LinStatic 0.01760 0.02410 0.02999

    2 4.125 DEAD LinStatic 0.01760 0.02410 -0.06962

    3 0 DEAD LinStatic -0.02410 -9.98240 -0.13964

    3 3.25 DEAD LinStatic -0.02410 -9.98240 32.30320

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    FAC. INGENIERA CIVIL

    ANALISIS ESTRUCTURAL II

    CONCLUSIONES:

    Los resultados comparados del programa Mathcad y SAP2000 mediante un

    anlisis con columna ancha son relativamente aproximados.

    En este caso se ha despreciado el efecto de la tabiquera ya que los

    desplazamientos son mucho menores que la dimensin de la junta ssmica, es

    decir este tipo de estructura presenta una considerable resistencia a la

    deformacin

    La placa de concreto armado es un elemento muy fundamental que interviene

    en el comportamiento de la estructura por ello se ha desarrollado su respectivo

    anlisis mediante la opcin shell.