informe trabajo final_sismo resistente_v1

PROYECTO FINAL

ANLISIS MODAL ESPECTRAL Y CRONOLGICO DEL EDIFICIO

350

DISEO SISMO RESISTENTE

JUAN JOS CARVAJAL

MARCOS OMAR QUIMBAYO

UNIVERSIDAD DEL VALLE

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL Y GEOMNTICA

ESPECIALIZACIN EN ESTRUCTURAL

2014

TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCIN ................................................................................................................ 3

2. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIN ESTRUCTURAL .......................................................... 4

2.1. Pre-Dimensionamiento ............................................................................................ 4

2.2. Evaluacin De Cargas ............................................................................................... 4

2.2.1. Cargas muertas ................................................................................................. 4

2.2.2. Carga viva .......................................................................................................... 4

3. ESPECTRO NEWMARK HALL ............................................................................................. 6

3.1. Caractersticas Geotcnicas Consideradas .............................................................. 6

3.2. Seales Ssmicas Consideradas ................................................................................ 6

3.3. Procedimiento .......................................................................................................... 7

3.4. Resultados Obtenidos .............................................................................................. 7

3.5. Mtodo De Newmark-Hall ....................................................................................... 8

4. ANLISIS CRONOLGICO ............................................................................................... 12

5. RESULTADOS ................................................................................................................... 16

5.1. Mtodo De NewMark-Hall ..................................................................................... 18

5.1.1. Ajuste de los resultados ................................................................................. 19

5.1.2. Chequeo de la deriva con las fuerzas ajustadas ............................................ 21

5.1.3. Calculo de las irregularidades ........................................................................ 22

5.2. Mtodo De Anlisis Cronolgico ............................................................................ 27

5.2.1. Ajuste de los resultados ................................................................................. 28

5.2.2. Chequeo de la deriva con las forzar ajustadas .............................................. 30

5.2.3. Calculo de las irregularidades ........................................................................ 32

6. DISEO DE LOS ELEMENTOS .......................................................................................... 34

6.1. Mtodo De Newmark-Hall ..................................................................................... 34

6.2. Mtodo De Anlisis Cronolgico ............................................................................ 41

7. CONCLUCIONES .............................................................................................................. 49

1. INTRODUCCIN

De acuerdo a lo propuesto para el proyecto final de diseo sismo resistente se

obtuvo la arquitectura del bloque 350 y se realizaron los pasos propuestos por

medio de anlisis modal espectral usando el espectro de NewMark Hall y el anlisis

cronolgico utilizando los registros de los acelero-gramas de la microzonificacin

ssmica de Cali con el objetivo de llevar la estructura propuesta a cumplir las derivas

mximas permitidas por la Norma Sismo Resistente Colombiana (NSR-10).

2. PROCEDIMIENTO Y DESCRIPCIN ESTRUCTURAL

La estructura se cheque para tener la resistencia y rigidez adecuada ante las

solicitaciones mnimas exigidas en las NSR-10; adems se verific que se dispone de

la rigidez necesaria para limitar la deformabilidad ante cargas de servicio, de tal

manera que no se vea afectado el funcionamiento de la estructura. A continuacin

se especifican las etapas que se llevaron a cabo para la realizacin del anlisis y

diseo estructural.

2.1. Pre-Dimensionamiento

Para evaluar las solicitaciones que puedan afectar la estructura, tales como el peso

propio de la estructura (PP), las cargas muertas de cubierta y de entrepiso (DL),

carga viva cubierta (Lr), carga viva de entrepiso (L), cargas de viento en la cubierta y

fachadas (W) y cargas ssmicas (E). De esta manera se pre-dimensiona la estructura

de acuerdo a las cargas estticas a las que se ver sometida.

El sistema estructural empleado para resistir cargas verticales y horizontales

(ssmicas) es de tipo Prticos Arriostrados Excntricamente, tal como se describe

en el Captulo A.3 de Reglamento Colombiano de Construccin Sismo Resistente

(NSR10).

2.2. Evaluacin De Cargas

2.2.1. Cargas muertas

La carga muerta cubre todas las cargas de elementos permanentes de construccin

incluyendo el peso propio, muros, pisos, cubiertas, cielos rasos, acabados y todas

aquellas cargas que son causadas por la ocupacin y su uso (NSR-10 Cap. B.3).

2.2.2. Carga viva

Las cargas vivas son aquellas cargas producidas por el uso y ocupacin de la

edificacin y no deben incluir cargas ambientales tales como viento y sismo. Las

cargas vivas en la cubierta son aquellas causadas por materiales, equipos y

trabajadores utilizados en el mantenimiento de la cubierta y durante la vida de la

estructura causada por objetos mviles y por las personas que tengan acceso a ellas.

A continuacin se presenta una relacin se las cargas vivas y muertas empleadas en

el diseo segn NSR-10.

CARGAS DE PISO

Tabla B.4.2.1-1 Salones de clase

Tabla B.4.2.1-1 Corredores y escaleras

Carga Muerta

Tabla B.34.3-1

Tabla B.34.3-1

Total Carga Muerta:

CARGAS DE CUBIERTA

Tabla B.4.2.1-2

Carga Muerta

Total Carga Muerta:

Carga Viva:

Acabados De piso:

Muros Y particiones:

Carga Viva:

2.00 kN/m2

2.00 kN/m2

1.50 kN/m2

3.50 kN/m2

0.50 kN/m2

Carga Viva: 5.00 kN/m2

Teja: 0.40 kN/m2

Cielo Raso: 0.10 kN/m2

0.50 kN/m2

3. ESPECTRO NEWMARK HALL

A continuacin se presenta un resumen de los resultados obtenidos al desarrollar un

espectro de diseo elstico mediante el uso del mtodo de Newmark-Hall y el

programa EFE-SIO desarrollado en la Universidad del Valle.

El espectro contempla los efectos de amplificacin generados por las caractersticas

dinmicas del suelo subyacente al Edificio 350 de la Universidad del Valle, por lo que

puede considerarse un espectro de diseo vlido nicamente en este sitio

especfico. Adicionalmente, el modelo considera la respuesta del suelo ante seales

ssmicas en escenarios Corticales, de Subduccin Superficial y de Subduccin

Profunda.

3.1. Caractersticas Geotcnicas Consideradas

La siguiente tabla relaciona las caractersticas geotcnicas consideradas durante el

anlisis de efectos de sitio.

H Vs Datos en roca:

[m] [m/s] [kN/m3] [%]

3.50 176.8 17.95 6.0 Vs= 1500 m/s

2.70 172.4 21.58 10.0 = 26 kN/m3

4.30 187.6 15.94 6.0 = 5 %

7.50 138.0 17.17 6.0

12.0 174.4 21.09 10.0

3.2. Seales Ssmicas Consideradas

Con el objetivo de considerar un amplio rango de comportamientos ssmicos, se

utilizaron los acelero gramas correspondientes a 10 sismos histricos, con diferentes

caractersticas y diferentes fuentes.

A continuacin se presenta una tabla donde se presentan los sismos considerados.

Escenario Pas Ao Mes Da Hora Minuto Segundo

Cortical

Irn 2002 Junio 22 2 58 20

Japn 2005 Marzo 20 1 53 48

N. Zelanda

1991 Enero 28 18 0 57

Italia 1997 Septiembre 26 9 40 30

Subduccin Profunda

Japn 2003 Mayo 26 9 24 39

Per 1974 Enero 5 8 33 51

Chile 2005 Junio 13 22 44 33

Subduccin Superficial

Mxico 1985 Septiembre 19 13 17 43

Mxico 1985 Septiembre 21 1 37 19

N. Zelanda

2003 Agosto 21 12 12 59

3.3. Procedimiento

El proceso de construccin del siguiente espectro comienza con la adquisicin de los

acelero gramas antes mencionados, dada su variedad de orgenes, es necesario

estandarizar el sistema de unidades que manejan los datos para poder compararlos;

para esta tarea se escogi de la unidad [g].

Eventualmente, se procede a determinar la mxima aceleracin de todos los

registros y a normalizar los datos de todos los acelero gramas con respecto a dicho

valor.

Por ltimo, se ingresan los registros normalizados al programa EFE-SIO y se registran

las respuestas mximas en superficie en trminos de Aceleracin, Velocidad y

Desplazamiento.

3.4. Resultados Obtenidos

Respuestas mximas de los sismos del decreto de microzonificacin

Sismo Acel. Vel. Desp.

g m/s m para = 5%

Chile 0.028 0.007 0.008

Irn 0.140 0.055 0.571 A= 2.71

Italia 0.001 0.001 0.005 V= 2.3

Japn Fukuoka 0.830 0.444 105.400 D= 2.01

Japn Honshu 0.459 3.180 2293.900

N. Zelanda Inangahua

0.389 0.532 96.740

N. Zelanda Jackson Bay

0.138 0.142 16.930

Per 0.517 0.296 12.900

Mxico PAPD 0.001 0.001 0.059

Mxico Union 1.215 1.470 16.330

Valores Mximos 1.215 3.180 2293.900

Valores Amplificados 3.293 7.314 4610.739

Respuestas mximas de los sismos retirando valores no representativos

Sismo Acel. Vel. Desp.

g m/s m

Chile 0.028 0.007 0.008

Irn 0.140 0.055

Italia 0.001 0.001 0.005

Japn Fukuoka

Japn Honshu

N. Zelanda Inangahua

0.389

N. Zelanda Jackson Bay

0.138 0.142

Per 0.517 0.296

Mxico PAPD 0.001 0.001 0.059

Mxico Union

Valores Mximos 0.517 0.296 0.059

Valores Amplificados 1.401 0.680 0.118

3.5. Mtodo De Newmark-Hall

El mtodo de Newmark-Hall es uno de distintos mtodos utilizados para la

generacin de espectros de diseo con base en seales ssmicas existentes.

Dicho mtodo consiste en graficar en un diagrama tripartita (Aceleracin, Velocidad

y Desplazamiento) las respuestas mximas obtenidas del anlisis de efectos de sitio

y generar unas lneas envolventes siguiendo criterios geomtricos. Adicionalmente,

se escalan los valores obtenidos por los factores A,V,D

A partir del espectro generado en el diagrama tripartita en escala logartmica, se

procede a leer distintos valores sobre el diagrama para generar un espectro en

escala lineal ms fcil de interpretar y utilizar.

Una vez se obtiene el espectro de pseudo-velocidad, se pueden calcular los

espectros de pseudo-aceleracin y desplazamientos simplemente modulando por el

valor .

T Acel. Vel. Desp.

[s] [g] [m/s] [m]

0.00 0.000 0.008 0.000

0.01 0.544 0.009 0.000

0.03 0.528 0.025 0.000

0.05 0.769 0.060 0.000

0.10 1.089 0.170 0.003

0.13 1.332 0.260 0.005

0.20 1.329 0.415 0.013

0.30 1.324 0.620 0.030

0.33 1.320 0.680 0.036

0.50 0.871 0.680 0.054

0.75 0.581 0.680 0.081

1.00 0.436 0.680 0.108

1.50 0.290 0.680 0.162

2.00 0.218 0.680 0.216

2.70 0.161 0.680 0.292

3.00 0.128 0.600 0.286

4.00 0.074 0.460 0.293

5.00 0.049 0.380 0.302

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Acele

rac

in

[g

]

Perodo T [s]

Espectro de diseo elstico (Aceleracin)

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Velo

cid

ad

[m

/s]

Perodo T [s]

Espectro de diseo elstico (Velocidad)

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00

Desp

lazam

ein

to [

m]

Perodo T [s]

Espectro de diseo elstico (Desplazamiento)

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50

Acele

rac

in

[g

]

Perodo T [s]

Espectro de diseo elstico (Aceleracin)

Newmark-Hall

NSR-10

4. ANLISIS CRONOLGICO

Para realizacin del anlisis cronolgico utilizaron 7 registros de acelero gramas, los

cuales se procesaron por el programa EFE-SIO para obtener la respuesta del suelo

frente a cada uno de dichos sismos en unidades de gravedad, los sismos utilizados

para el anlisis cronolgico son los siguientes:

Iran

Japon F.

Fapon H.

Mexico U.

Nueva Zelanda I.

Nueva Zelanda JB.

Peru

A continuacin se muestran las grficas que representan las respuestas del suelo

frente a los registros sismogrficos estudiados, todos estn en unidades de

gravedad:

Registro Sismo de Irn

Registro Sismo de Japn F.

Registro Sismo de Japn H.

Registro Sismo de Mxico U.

Nueva Zelanda I.

Nueva Zelanda JB.

5. RESULTADOS

Se realiz la modelacin del edificio 350 por medio del software Etabs y se

realizaron los chequeos de las derivas mximas permitidas por la NSR-10 realizando

un anlisis modal utilizando el espectro de NewMark Hall y el anlisis cronolgico.

Modelo Utilizado para el anlisis estructural

Una vez definido el sistema estructural a utilizar (Prticos de acero arriostrados

excntricamente) se procedi a hacer el anlisis modal para obtener las propiedades

dinmicas de la estructura.

Periodos Modales de la estructura

Case Mode Period UX UY Sum UX Sum UY

sec

Modal 1.0 0.292 0.964 0.000 0.964 0.000 Modal 2.0 0.188 0.000 0.953 0.964 0.953

Modal 3.0 0.166 0.000 0.045 0.964 0.998

Como se observa en la tabla anterior la participacin de la masa supera el 90% lo

cual es satisfactorio, adems se observa que el modo fundamental es 0.292 seg.

Modo 1

Modo 2

Modo 3

5.1. Mtodo De NewMark-Hall

Tomando el espectro obtenido por el mtodo de NewMark Hall para el perfil de

suelo analizado se realiz un anlisis modal espectral del edificio 350.

Espectro obtenido por el mtodo NewMark Hall

De acuerdo al periodo fundamental de la estructura se obtiene el Sa para realizar el

analisis por el metodo de Fuerza Horizontal Equivalente.

Con base en el espectro de NewMark Hall se obtiene el Sa =1.324 como se observa

en la tabla anterior.

5.1.1. Ajuste de los resultados

Load Case/Combo

FX FY FZ MX MY MZ

kN kN kN kN-m kN-m kN-m

Dead 0.0 0.0 7317.3 84561.5 -177385.0 0.0 FHEX -9554.3 0.0 0.0 0.0 -31191.1 115499.8 FHEY 0.0 -9554.3 0.0 31191.1 0.0 -242054.0 EX_NH Max 9207.3 129.4 0.0 409.6 29724.7 102538.1

EY_NH Max 129.4 9264.5 0.0 29414.3 418.1 209374.0

Tabla de reacciones en la base sin ajustar

De la tabla anterior se puede observar que la masa del edificio es de 7317 KN y el

cortante basal por medio del mtodo de FHE es de 9554 KN lo cual es coherente de

acuerdo al Sa utilizado.

Con este dato se puede realizar el ajuste del cortante en la base para el mtodo

modal espectral (EX y EY) para cada una de las direcciones, asumiendo que se

ajustara a un 90% de la FHE.

Realizando el caculo para el ajuste de los resultados se obtiene que el factor de

modificacin para EX=0.94 y EY=0.93.

Load Case/Combo

FX FY FZ MX MY MZ


Dead 0.0 0.0 7317.3 84723.0 -177737.0 0.0 FHEX -9554.3 0.0 0.0 0.0 -31255.0 115681.5 FHEY 0.0 -9554.3 0.0 31255.0 0.0 -242450.0 EX_NH Max 8666.9 13.8 0.0 43.2 28020.5 99691.4

EY_NH Max 13.7 8670.9 0.0 27051.7 44.4 194669.8

Tabla de reacciones en la base ajustados

Realizado el ajuste se verifica que el 90% de FHE es 8598 KN y como se observa en la

tabla anterior los valores de EX y EY estn muy prximos a dicho valor, lo cual es

satisfactorio en cuanto al ajuste de los resultados.

5.1.2. Chequeo de la deriva con las fuerzas ajustadas

Deriva Mxima En la Direccin X=0.83%

Deriva Mxima En la Direccin Y=0.43%

5.1.3. Calculo de las irregularidades

Con base a los resultados obtenidos se calcularon las deformaciones en la esquinas

debidos a las fuerzas ssmicas corregidas para el clculo de las deformaciones,

adems la geometra de la estructura para el clculo de las irregularidades

Desplazamiento Debido al sismo EY

Clculo de coeficiente de reduccin por irregularidades en planta ( p)

Descripcin grfica de irregularidades:

1 = 15.00 mm

2 = 9.60 mm

p= 0.9

Hay retrocesos en las esquinas? SI

A= 43.20 m

B= 54.60 m

C= 17.00 m

D= 26.70 m

p= 0.9

Hay Irregularidad interna del diafragma? SI

A= 43.20 m

B= 28.80 m

C= 26.70 m

D= 7.02 m

p= 1.0

Hay Irregularidad de borde del diafragma? NO

A= 0.00 m

B= 0.00 m

C= 0.00 m

D= 0.00 m

E= 0.00 m

p= 1.0

IRREGULARIDAD TORSIONAL

Evaluacin en el par de nudos ms criticos

Hay Desplazamiento de los planos de accin? NO

p= 1.0

Hay Sistemas no paralelos? NO

p= 1.0

Clculo de coeficiente de reduccin por irregularidades en altura (a)


Hay cambios de flexibilidad de piso? NO

KC= 0.00 kPa 1

KD= 0.00 kPa 1

KE= 0.00 kPa

KF= 0.00 kPa

a= 1.0

Hay cambios de distribucin de masa? NO

mC= 0.00 kN

mD= 0.00 kN

mE= 0.00 kN

a= 1.0

Hay cambios de geometra en altura? NO

a= 0.00 m

b= 0.00 m

a= 1.0

Hay desplazamiento dentro del plano de accin? NO

a= 0.00 m

b= 0.00 m

a= 1.0

5.2. Mtodo De Anlisis Cronolgico

Una vez cargados los sismos tomados para realizar el anlisis cronolgico se

definieron los casos de carga tomando como factor de carga la gravedad 9.81

m/seg2. Ademar se realizara el ajsute de los resultados tomando como base el

mismo resultado del mtodo de FHE utilizado en el mtodo anterior, es decir,

Sa=1.324.

Hay cambios de resistencia por piso? NO

Resist. B= 0.00 kN

Resist. C= 0.00 kN

a= 1.0

Clculo de coeficiente de reduccin por ausencia de redundancia ssmica ( r)

r= Consultar NSR-10 A.3.3.8.2

r= 1.0

5.2.1. Ajuste de los resultados

Del anlisis de la estructura se obtiene los cortantes en la base para cado uno de los

registros utilizados, como se observa en la siguiente tabla:

Load Case/Combo FX FY FZ MX MY MZ


Dead 0.0 0.0 7317.3 84723.0 -177737.0 0.0

FHEX -9554.3 0.0 0.0 0.0 -31255.0 115681.5 FHEY 0.0 -9554.3 0.0 31255.0 0.0 -242450.0 EX_Iran Max 3093.5 6.5 0.0 23.6 10047.9 30053.5 EX_Iran Min -2654.2 -7.5 0.0 -20.2 -8582.6 -35329.8 EY_Iran Max 6.5 4233.3 0.0 12870.7 21.0 101154.6 EY_Iran Min -7.5 -4116.4 0.0 -13272.8 -24.5 -95896.6 EX_Japon_F Max 13818.3 41.4 0.0 140.0 44826.3 130190.5 EX_Japon_F Min -11460.2 -44.8 0.0 -129.5 -37037.4 -158500.0 EY_Japon_F Max 41.4 27838.4 0.0 93644.5 134.5 675113.5 EY_Japon_F Min -44.8 -29991.3 0.0 -87073.2 -145.5 -713851.0 EX_Japon_H Max 7551.8 18.7 0.0 62.7 24221.8 111393.8 EX_Japon_H Min -9647.1 -20.1 0.0 -58.4 -31127.8 -87109.8

EY_Japon_H Max 18.7 12262.9 0.0 40941.7 60.7 258892.3 EY_Japon_H Min -20.1 -13164.7 0.0 -38230.8 -65.1 -291747.0 EX_Mexico_U Max 32416.4 48.9 0.0 158.0 104666.7 373761.2 EX_Mexico_U Min -32452.6 -50.6 0.0 -152.9 -104721.0 -373846.0 EY_Mexico_U Max 48.9 31556.0 0.0 78300.8 158.8 721256.4 EY_Mexico_U Min -50.6 -25145.0 0.0 -98536.9 -164.3 -568982.0

EX_NZ_I Max 6528.6 16.3 0.0 54.7 21115.5 70757.6 EX_NZ_I Min -6216.2 -17.5 0.0 -50.8 -20227.2 -75215.5 EY_NZ_I Max 16.3 10198.2 0.0 28895.9 52.8 248130.9 EY_NZ_I Min -17.5 -9251.4 0.0 -31830.2 -56.8 -218311.0 EX_NZ_JB Max 3971.6 4.4 0.0 13.7 12852.1 36725.0

EX_NZ_JB Min -3186.3 -4.4 0.0 -13.7 -10297.2 -45642.9 EY_NZ_JB Max 4.4 3649.9 0.0 9143.7 14.2 81238.4 EY_NZ_JB Min -4.4 -2920.0 0.0 -11385.4 -14.2 -68247.7 EX_Peru Max 18674.8 32.6 0.0 89.2 60413.6 221328.0 EX_Peru Min -19314.7 -28.6 0.0 -101.9 -62544.5 -215846.0 EY_Peru Max 32.6 16707.0 0.0 48291.4 105.8 398922.1

EY_Peru Min -28.6 -15387.2 0.0 -52213.5 -92.9 -380568.0

Tabla de reacciones en la base sin ajustar

Con este dato se puede realizar el ajuste del cortante en la base para el mtodo

modal espectral (EX y EY) para cada una de las direcciones y cada registro,

asumiendo que se ajustara a un 90% de la FHE.

Load Case/Combo

FX FY FZ MX MY MZ


Dead 0.0 0.0 7317.3 84723.0 -

177737.0 0.0

FHEX -9554.3 0.0 0.0 0.0 -31255.0 115681.5

FHEY 0.0 -9554.3 0.0 31255.0 0.0 -

242450.0

EX_Iran Max 8878.4 18.5 0.0 67.7 28837.4 86253.4

EX_Iran Min -7617.6 -21.6 0.0 -58.0 -24632.2 -

101397.0 EY_Iran Max 13.1 8593.6 0.0 26127.5 42.6 205343.8

EY_Iran Min -15.3 -8356.3 0.0 -26943.7 -49.7 -

194670.0

EX_Japon_F Max 8705.5 26.1 0.0 88.2 28240.6 82020.0 EX_Japon_F Min -7219.9 -28.2 0.0 -81.6 -23333.6 -99854.9 EY_Japon_F Max 11.9 7989.7 0.0 26876.3 38.6 193759.6

EY_Japon_F Min -12.9 -8607.6 0.0 -24990.3 -41.7 -

204877.0

EX_Japon_H Max 6721.1 16.6 0.0 55.8 21557.4 99140.5 EX_Japon_H Min -8585.9 -17.9 0.0 -52.0 -27703.8 -77527.8 EY_Japon_H Max 12.1 7970.9 0.0 26612.1 39.4 168280.0

EY_Japon_H Min -13.0 -8557.0 0.0 -24850.1 -42.3 -

189636.0

EX_Mexico_U Max

8590.5 13.0 0.0 41.9 27737.2 99048.6

EX_Mexico_U Min

-8600.1 -13.4 0.0 -40.5 -27751.6 -99071.1

EY_Mexico_U Max

13.2 8520.1 0.0 21141.2 42.9 194739.2

EY_Mexico_U Min

-13.7 -6789.1 0.0 -26605.0 -44.4 -

153625.0

EX_NZ_I Max 8598.2 21.4 0.0 72.1 27809.2 93188.0

EX_NZ_I Min -8186.8 -23.1 0.0 -66.9 -26639.3 -99059.0 EY_NZ_I Max 13.7 8597.1 0.0 24359.2 44.5 209173.6

EY_NZ_I Min -14.8 -7798.9 0.0 -26832.7 -47.9 -

184036.0

EX_NZ_JB Max 8598.6 9.5 0.0 29.6 27824.8 79509.7 EX_NZ_JB Min -6898.3 -9.5 0.0 -29.7 -22293.6 -98817.1 EY_NZ_JB Max 10.3 8599.1 0.0 21542.6 33.6 191398.0

EY_NZ_JB Min -10.3 -6879.6 0.0 -26824.1 -33.4 -

160792.0

EX_Peru Max 8310.4 14.5 0.0 39.7 26884.3 98492.1 EX_Peru Min -8595.1 -12.7 0.0 -45.3 -27832.6 -96052.5 EY_Peru Max 16.7 8587.4 0.0 24821.6 54.4 205044.3

EY_Peru Min -14.7 -7909.0 0.0 -26837.5 -47.7 -

195611.0

Tabla de reacciones en la base Ajustada

Realizado el ajuste se verifica que el 90% de FHE es 8598 KN y como se observa en la

tabla anterior los valores de EX y EY estn muy prximos a dicho valor, lo cual es

satisfactorio en cuanto al ajuste de los resultados.

5.2.2. Chequeo de la deriva con las forzar ajustadas

Una vez realizado el ajuste de los resultados del cortante basal se realiz el chequeo

de las derivas utilizando la mxima una combinacin envolvente de los registros de

los sismos utilizados para obtener la mxima deriva del sistema estructural de

edificio 350.

Deriva Mxima En la Direccin X=0.86%

Deriva Mxima En la Direccin Y=0.43%

5.2.3. Calculo de las irregularidades

Se obtuvieron los desplazamiento en los columnas de esquina para calcular las

irregularidades debido a las fuerzas ssmicas de la envolvente de los registros de los

acelero gramas y se obtuvieron los siguientes resultados.



Por el mtodo de anlisis cronolgico la estructura no presenta irregularidad

torsional, a diferencia del mtodo con el espectro calculado con NewMark Hall que

si presenta esta irregularidad.

Clculo de coeficiente de reduccin por irregularidades en planta ( p)


1 = 14.50 mm

2 = 11.10 mm

p= 1.0

Hay retrocesos en las esquinas? SI

A= 43.20 m

B= 54.60 m

C= 17.00 m

D= 26.70 m

p= 0.9

Hay Irregularidad interna del diafragma? SI

A= 43.20 m

B= 28.80 m

C= 26.70 m

D= 7.02 m

p= 1.0

Hay Irregularidad de borde del diafragma? NO

A= 0.00 m

B= 0.00 m

C= 0.00 m

D= 0.00 m

E= 0.00 m

p= 1.0

No se presenta irregularidad

torsional

Evaluacin en el par de nudos ms criticos

6. DISEO DE LOS ELEMENTOS

Utilizando el mdulo de diseo del programa Etabs para estructuras de acero se

chequearon cada uno de los elementos del sistema, y se chuequeo que no

presentaran ningn tipo de falla por cada uno de los mtodos realizados.

6.1. Mtodo De Newmark-Hall

A continuacin se presentan los resultados del diseo de los elementos metlicos utilizando

las fuerzas obtenidas del espectro de diseo de NewMark Hall.

Table 6.3 - Steel Column Envelope

Label Story Section Moment Interaction

Check PMM Combo

V22

Ratio

V33

Ratio Class

Cont.

Plate

mm

Dbl.

Plate

mm

B/C

Ratio

Major

B/C

Ratio

Minor

C16 Story3 W12X96 0.025 = 0.001 + 0.022 +

0.002 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.009 0.002 Seismic HD 2299.5 1.4 0 0

C17 Story3 W12X96 0.027 = 0.001 + 0.022 +


C20 Story3 W12X96 0.054 = 0.001 + 0.018 +


C21 Story3 W12X96 0.047 = 0.001 + 0.011 +


C24 Story3 W12X96 0.025 = 0.001 + 0.02 +


C25 Story3 W12X96 0.018 = 0.001 + 0.017 +


C28 Story3 W12X96 0.049 = 0.001 + 0.014 +


C29 Story3 W12X96 0.049 = 0.001 + 0.012 +


C32 Story3 W12X96 0.03 = 0.001 + 0.026 +


C33 Story3 W12X96 0.029 = 0.001 + 0.025 +


C11 Story2 W12X96 0.311 = 0.002 + 0.115 +

0.195 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.035 0.01 Seismic HD 2299.5 1.4 0 0

C12 Story2 W12X96 0.2 = 0.002 + 0.159 + 0.04 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.051 0.002 Seismic HD 2299.5 1.4 0 0

C13 Story2 W12X96 0.202 = 0.001 + 0.158 +


C14 Story2 W12X96 0.283 = 0.002 + 0.111 +


C15 Story2 W12X96 0.345 = 0.002 + 0.009 +


C16 Story2 W12X96 0.072 = 0.002 + 0.034 +

0.036 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.021 0.002 Seismic HD 989.6 22.5 0.474 0

C17 Story2 W12X96 0.073 = 0.002 + 0.034 +



Check PMM Combo

V22

Ratio

V33

Ratio Class

Cont.

Plate

mm

Dbl.

Plate

mm

B/C

Ratio

Major

B/C

Ratio

Minor

C18 Story2 W12X96 0.3 = 0.002 + 0.008 + 0.29 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.008 0.015 Seismic HD 2299.5 22.6 0 0

C19 Story2 W12X96 0.355 = 0.002 + 0.013 +


C20 Story2 W12X96 0.168 = 0.002 + 0.029 +


C21 Story2 W12X96 0.142 = 0.002 + 0.002 +


C22 Story2 W12X96 0.304 = 0.002 + 0.006 +


C23 Story2 W12X96 0.36 = 0.002 + 0.022 +

0.336 1.2D+1.6L 0.012 0.017 Seismic HD

C24 Story2 W12X96 0.09 = 0.002 + 0.052 +


C25 Story2 W12X96 0.04 = 0.002 + 0.003 +


C26 Story2 W12X96 0.295 = 0.002 + 0.006 +


C27 Story2 W12X96 0.346 = 0.002 + 0.001 +

0.343 1.2D+1.6L 0.008 0.018 Seismic HD

C28 Story2 W12X96 0.143 = 0.002 + 0.007 +


C29 Story2 W12X96 0.14 = 0.002 + 0.005 +


C30 Story2 W12X96 0.301 = 0.002 + 0.006 +


C31 Story2 W12X96 0.34 = 0.002 + 0.002 +

0.336 1.2D+1.6L 0.008 0.017 Seismic HD

C32 Story2 W12X96 0.092 = 0.002 + 0.058 +


C33 Story2 W12X96 0.088 = 0.002 + 0.056 +


C34 Story2 W12X96 0.292 = 0.002 + 0.006 +


C35 Story2 W12X96 0.297 = 0.002 + 0.115 +


C36 Story2 W12X96 0.219 = 0.001 + 0.21 +

0.008 1.2D+1.6L 0.063 0.002 Seismic HD

C37 Story2 W12X96 0.153 = 0.001 + 0.149 +

0.002 1.2D+1.6L 0.048 0.001 Seismic HD

C38 Story2 W12X96 0.311 = 0.002 + 0.043 +

0.266 1.2D+1.6L 0.021 0.014 Seismic HD

C41 Story2 W12X96 0.041 = 0.001 + 0.04 +


C42 Story2 W12X96 0.235 = 0.002 + 0.005 +


C45 Story2 W12X96 0.084 = 0.001 + 0.053 +


C46 Story2 W12X96 0.206 = 0.001 + 0.071 +


C11 Story1 W12X96 0.331 = 0.021 + 0.142 +

0.168 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.101 0.016 Seismic HD 989.6 1.2 0.241 0.564

C12 Story1 W12X96 0.263 = 0.023 + 0.215 +

0.025 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.123 0.005 Seismic HD 989.6 2.1 0.241 0

C13 Story1 W12X96 0.261 = 0.024 + 0.216 +


C14 Story1 W12X96 0.316 = 0.02 + 0.195 + 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.102 0.015 Seismic HD 989.6 1.2 0.241 0.569


Check PMM Combo

V22

Ratio

V33

Ratio Class

Cont.

Plate

mm

Dbl.

Plate

mm

B/C

Ratio

Major

B/C

Ratio

Minor

0.101

C15 Story1 W12X96 0.415 = 0.041 + 0.053 +


C16 Story1 W12X96 0.235 = 0.046 + 0.166 +


C17 Story1 W12X96 0.23 = 0.046 + 0.164 + 0.02 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.072 0.004 Seismic HD 989.6 22.6 0.493 0

C18 Story1 W12X96 0.366 = 0.04 + 0.051 +


C19 Story1 W12X96 0.42 = 0.038 + 0.056 +


C20 Story1 W12X96 0.269 = 0.032 + 0.164 +


C21 Story1 W12X96 0.255 = 0.034 + 0.149 +


C22 Story1 W12X96 0.365 = 0.037 + 0.048 +


C23 Story1 W12X96 0.425 = 0.038 + 0.067 +


C24 Story1 W12X96 0.224 = 0.037 + 0.168 +


C25 Story1 W12X96 0.213 = 0.044 + 0.15 +


C26 Story1 W12X96 0.362 = 0.039 + 0.048 +


C27 Story1 W12X96 0.414 = 0.038 + 0.05 +


C28 Story1 W12X96 0.257 = 0.034 + 0.154 +


C29 Story1 W12X96 0.257 = 0.034 + 0.151 +


C30 Story1 W12X96 0.364 = 0.037 + 0.048 +


C31 Story1 W12X96 0.412 = 0.041 + 0.051 +


C32 Story1 W12X96 0.239 = 0.05 + 0.174 +


C33 Story1 W12X96 0.243 = 0.05 + 0.173 + 0.02 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.083 0.004 Seismic HD 2201.2 30.1 0.583 0

C34 Story1 W12X96 0.362 = 0.04 + 0.049 +


C35 Story1 W12X96 0.332 = 0.021 + 0.202 +


C36 Story1 W12X96 0.279 = 0.028 + 0.236 +


C37 Story1 W12X96 0.265 = 0.034 + 0.212 +


C38 Story1 W12X96 0.37 = 0.034 + 0.086 + 0.25 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.077 0.022 Seismic HD 989.6 22.6 0.491 0.576

C41 Story1 W12X96 0.186 = 0.019 + 0.152 +


C42 Story1 W12X96 0.314 = 0.032 + 0.155 +


C45 Story1 W12X96 0.197 = 0.01 + 0.169 +


C46 Story1 W12X96 0.262 = 0.018 + 0.176 +


Table 6.4 - Steel Beam Envelope

Label Story Section Moment

Interaction Check PMM Combo V22 Ratio V33 Ratio Class

Conn. V I-

End

N

Conn. V J-

End

N

B5 Story3 W10X45 0.011 = 0 + 0.011 + 0 1.4D 0.007 0 Seismic HD 111672.02 111650.69


B29 Story3 W10X45 0.036 = 0 + 0.036 + 0 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.01 0 Seismic HD 111765.57 111949.39








B1 Story2 W10X45 0.09 = 0 + 0.09 + 0 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.053 0 Seismic HD -7007.9 8564.36







B9 Story2 W10X45 0.072 = 0 + 0.072 + 0 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.037 0 Seismic HD -6403.07 6927.38
















B27 Story2 W10X45 0.072 = 0 + 0.072 + 0 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.015 0 Seismic HD 110774.96 112940





B32 Story2 W10X45 0.049 = 0 + 0.049 + 0 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.012 0 Seismic HD 112079 111635.96











Conn. V I-

End

N

Conn. V J-

End

N







B47 Story2 W10X45 0.065 = 0 + 0.065 + 0 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.044 0 Seismic HD -6554.85 -4320.98





B52 Story2 W10X45 0.036 = 0 + 0.036 + 0 1.4D 0.012 0 Seismic HD 331699.43 0








B60 Story2 W10X45 0.03 = 0 + 0.03 + 0 1.4D 0.01 0 Seismic HD 331105 0









B69 Story2 W10X45 0.04 = 0 + 0.04 + 0 1.4D 0.012 0 Seismic HD 0 305643.97













B1 Story1 W10X45 0.457 = 0.005 + 0.449

+ 0.003 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.233 0.001 Seismic HD -45306.97 46916.96

B2 Story1 W10X45 0.204 = 0 + 0.204 + 0 1.2D+1.6L 0.056 0 Seismic HD 26645.7 26645.7

B3 Story1 W10X45 0.46 = 0.005 + 0.452 +

0.003 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.237 0.001 Seismic HD -45020.22 47131.61






Conn. V I-

End

N

Conn. V J-

End

N

B7 Story1 W10X45 0.413 = 0.005 + 0.406


B9 Story1 W10X45 0.417 = 0.004 + 0.41 +





B13 Story1 W10X45 0.373 = 0.004 + 0.366


B15 Story1 W10X45 0.37 = 0.004 + 0.364 +





B19 Story1 W10X45 0.335 = 0.004 + 0.328



B21 Story1 W10X45 0.345 = 0.004 + 0.338










B30 Story1 W10X45 1.2D+1.6L 0.248 0 Seismic HD 209098.79 202483.78



B33 Story1 W10X60 0.872 = 0 + 0.872 + 0 1.2D+1.6L 0.456 0 Seismic MD 364777.36 357431.74






B39 Story1 W10X60 0.862 = 0 + 0.862 + 0 1.2D+1.6L 0.453 0 Seismic MD 363129.56 359079.54








B47 Story1 W10X45 0.318 = 0.004 + 0.312








Conn. V I-

End

N

Conn. V J-

End

N

B52 Story1 W10X45 0.38 = 0 + 0.38 + 0 1.2D+1.6L 0.117 0 Seismic HD 375947.08 0









B61 Story1 W10X45 0.286 = 0 + 0.286 + 0 1.2D+1.6L 0.079 0 Seismic HD 0 0








B69 Story1 W10X45 0.446 = 0 + 0.446 + 0 1.2D+1.6L 0.126 0 Seismic HD 0 353580.55

















B252 Story1 W10X45 Lb/ry > 0.086*E/Fy

(AISC 341-PartI 9.8) 1.2D+1.6L 0.128 0 Seismic HD 60215.79 47922.86


Table 6.5 - Steel Brace Envelope

Label Story Section Moment Interaction Check PMM Combo V22

Ratio

V33

Ratio Class

Conn. P I-

End

N

Conn. P J-

End

N

D1 Story2 PIPE6SCH40 0.047 = 0.033 + 0.014 + 0 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.003 0 Seismic HD -36778.31 -35879.66




D5 Story2 PIPE6SCH40 0.03 = 0.017 + 0.014 + 0 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.003 0 Seismic HD -18530.26 18494.54


Label Story Section Moment Interaction Check PMM Combo V22

Ratio

V33

Ratio Class

Conn. P I-

End

N

Conn. P J-

End

N

D7 Story2 PIPE6SCH40 0.027 = 0.014 + 0.014 + 0 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.003 0 Seismic HD 19392.97 20291.61





















D10 Story1 PIPE6SCH40 0.286 = 0.274 + 0.012 + 0 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.003 0 Seismic HD -150253 -149354.36









6.2. Mtodo De Anlisis Cronolgico

A continuacin se presentan los resultados del diseo de los elementos metlicos utilizando

las fuerzas obtenidas de los registros ssmicos del anlisis cronolgico.

Table 2.3 - Steel Column Envelope (Part 1 of 2)

Label Story Section Moment Interaction Check PMM Combo V22 Ratio V33 Ratio Class

Cont.

Plate

mm

C16 Story3 W12X96 0.025 = 0.001 + 0.022 + 0.002 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.009 0.002 Seismic HD 2299.5



Cont.

Plate

mm









C11 Story2 W12X96 0.311 = 0.002 + 0.115 + 0.194 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.035 0.01 Seismic HD 2299.5












C23 Story2 W12X96 0.36 = 0.002 + 0.022 + 0.336 1.2D+1.6L 0.013 0.017 Seismic HD





























Cont.

Plate

mm

























Table 2.4 - Steel Beam Envelope (Part 1 of 2)


B5 Story3 W10X45 0.011 = 0 + 0.011 + 0 1.4D 0.007 0 Seismic HD


B29 Story3 W10X45 0.036 = 0 + 0.036 + 0 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.01 0 Seismic HD








B1 Story2 W10X45 0.088 = 0 + 0.088 + 0 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.051 0 Seismic HD






























B1 Story1 W10X45 0.45 = 0.004 + 0.443 + 0.003 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.227 0.001 Seismic HD

B2 Story1 W10X45 0.204 = 0 + 0.204 + 0 1.2D+1.6L 0.056 0 Seismic HD
















B20 Story1 W10X45 0.238 = 2.826E-04 + 0.238 + 0 1.2D+1L+1EX+0.3EY 0.082 0 Seismic HD














B33 Story1 W10X60 0.872 = 0 + 0.872 + 0 1.2D+1.6L 0.456 0 Seismic MD






B39 Story1 W10X60 0.862 = 0 + 0.862 + 0 1.2D+1.6L 0.453 0 Seismic MD
















































B252 Story1 W10X45 Lb/ry > 0.086*E/Fy (AISC 341-PartI 9.8) 1.2D+1.6L 0.128 0 Seismic HD


Table 2.5 - Steel Brace Envelope


Check PMM Combo

V22

Ratio

V33

Ratio Class

Conn. P I-

End

N

Conn. P J-

End

N





D5 Story2 PIPE6SCH40 0.031 = 0.017 + 0.014 + 0 1.2D+1L+0.3EX+1EY 0.003 0 Seismic HD -18809.07 18700.94































Check PMM Combo

V22

Ratio

V33

Ratio Class

Conn. P I-

End

N

Conn. P J-

End

N



7. CONCLUCIONES

Realizados los dos anlisis, espectral y cronolgico se puede decir que

la respuesta de la estructura frente a la derivas presento un

comportamiento similar ya que nicamente se observa una diferencia

de 3.5% entre las derivas mximas, que en este caso se dieron en la

direccin X del modelo.

Tipo de Anlisis

Deriva Mxima

X Y

Espectral 83% 43%

Cronolgico 86% 43%

3.5% 0.0%

Otro de los parmetros calculados fue las irregularidades, en el caso

del anlisis espectral se present una irregularidad torsional, por otro

lado, en el anlisis cronolgico este tipo de irregularidad no se

present, lo que se podra ver representado en el diseo ya que se

puede usar un factor de modificacin ssmico mayor permitiendo

reducir las fuerzas ssmicas un poco ms en comparacin con el

anlisis espectral, sin embargo para este caso no es un factor

determinante ya que la estructura presenta una irregularidad en

planta del tipo 2P.

En cuanto a los ajustes del cortante basal se observa una gran

diferencia en los factores de modificacin ya que en el caso del

anlisis espectral estos factores son muy prximos a 1.00. En el caso

del anlisis cronolgico estos factores varan entre 0.26 y 2.77 lo cual

se debe a las magnitudes de la gravedad de los registros de los

sismos.

El mtodo de NewMark Hall es uno de los muchos mtodos

disponibles para elaborar un espectro de diseo a partir de una

familia de acelero gramas conocidas. Vale la pena resaltar que para

que el mtodo sea confiable se debe escoger adecuadamente los

registros acelero grficos para que estos representen los

movimientos ssmicos en el sitio analizado.

El mtodo de anlisis cronolgico teniendo en cuenta los resultados

no representan una diferencia significativa en el clculo de las derivas

de la estructura.

informe trabajo final_sismo resistente_v1

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