Análisis c Ruaumoko

7/24/2019 Anlisis c Ruaumoko

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ANLISIS DINMICO DE UN EDIFICIO DE 3 NIVELES C/RUAUMOKO

I.INTRODUCCIN

Ruaumoko es un conjunto de programas especializados y diseados para llevar a cabo el anlisis

dinmico elstico e inelstico de estructuras que puede reproducir eventos ssmicos y otros tipos de

cargas dinmicas.

Ruaumoko tiene dentro del conjunto a Ruaumoko 3D, basado en las caractersticas de la versin original

en 2D y que proporciona un modelado tridimensional de estructuras. Esta suite proporciona al ingeniero

diseador e investigador una amplia disponibilidad de aplicaciones para el modelado de sistemas con

63 reglas de histresis para describir el comportamiento de un elemento.

Ruaumoko es un programa mundialmente empleado tanto en la investigacin acadmica como en la

prctica profesional, tanto en el estudio del comportamiento dinmico de estructuras de concreto, acero

y madera, tales como edificios y puentes. Una aplicacin de la cual dispone es tambin la evaluacin

de los sistemas de aislamiento ssmico de edificios cuando se somete a las excitaciones del suelo.

El presente informe empleara este valioso programa Ruaumoko2D.exe en el modelado y Dynaplot.exe

en la muestra en pantalla de los resultados obtenidos del anlisis dinmico de un edificio aporticado detres niveles.

Una descripcin y definicin preceder al anlisis con el objetivo de mostrar las opciones elegidas y

que regirn el procesamiento de la informacin ingresada.

II.PROCEDIMIENTO DE DEFINICIN DE OPCIONES DE ANLISIS

2.1.DESCRIPCIN DEL ANALISIS

Descripcin de la estructura: Dynamic Analysis of Three Story Frame Building

2.2.PRINCIPALES OPCIONES DE ANLISIS

La estructura fue definida con las siguientes caractersticas:


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

SECCIN DE POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

INGENIERIA SISMORRESISTENTE

1

Tabla 1: Opciones de anlisis establecidas

2.3.PARMETROS DE CONTROL DEL PRTICO

La cantidad de nudos, elementos, tipo de secciones, modos de vibracin y amortiguamientos

asignados al edificio de tres niveles se definen aqu. Tambin se establecer el intervalo de tiempo

que ser analizado con el registro, as como su factor de escalamiento que depender de las

unidades en las que se defina el sismo, lneas abajo.

Tabla 2: Nmero de nudos, elementos, secciones tipo, modos, gravedad, amortiguamiento, etc.

Donde:

NNP: Nmero de nudos en la estructura (I)

NMEM: Nmero de elementos de la estructura (I)

NTYPE: Nmero de tipos de secciones tipo en la estructura (I)

M: Nmero de modos de anlisis (entero)

MODE1: Nmero de modo al cual se le aplica el primer amortiguamiento (I)

MODE2: Nmero de modo al cual se le aplica el segundo amortiguamiento (I)

GRAV: Aceleracin de la gravedad (F)

C1: Porcentaje de amortiguamiento crtico en el MODO1 (F)

C2: Porcentaje de amortiguamiento crtico en el MODO2 (F)

DT: Intervalo de tiempo (F)

TIME: Tiempo de ser analizado (F)

FACTOR: Factor de escala del registro tiempo historia (F)

IPANAL IFMT IPLAS IPCONM ICTYPE IPVERT INLGEO IPNF IZERO ORTHO IMODE

2 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0

DYNAMIC

TIME

HISTORY

ANALYSIS

BINARY POST

PROCESSOR

FILE.RES

IN-ELASTIC

TIME

HISTORY

ANALYSIS

DIAGONAL

MASS MATRIX

USED IN T.H.

INITIAL

STIFFNESS

RAYLEIGH

DAMPING

X-DIRECTION

EARTHQUAKE

ONLY

SMALL

DISPLACEME

NT

MODAL

ANALYSIS

AFTER STATIC

ANALYSIS

ALL ZERO

OUTPUT IS

OMITTED

ORTHOGONA

LITYEIGENVALUES

NNP NMEN NTYPE M MODE1 MODE2 GRAV C1 C2 DT TIME FACTOR

25 30 15 15 1 2 9.81 5.00 5.00 0.001 10.00 1.00


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2

2.4.PARMETROS DE CONTROL DE LOS INTERVALOS DE SALIDA E IMPRESIN

Los parmetros ingresados en esta seccin son importantes en el reporte de resultados que se desea obtener.

Tabla 3: Parmetros de impresin DYNAPLOT

Donde:

KP: 0; no se reporta la salida del tiempo historia (I)

K; la salida del tiempo historia es c/k segundo.

KPA: 0; Post-processor DYNAPLOT no reporta salida (I)

k; Post-processor DYNAPLOT reporta salida c/k segundos.

KPLOT: 0; Muestra las rotulas plsticas en dada momento (I)

k; Muestra rotulas plsticas c/k segundos.

JOUT: Not used any longer, supply 0 (zero) I

DSTORT: Not used any longer, supply 1.0 (one) F

DFACT: Factor de escala en vista en pantalla del desplazamiento (F)

XMAX: Mximo desplazamiento en X en vista en pantalla (F)

YMAX: Mximo desplazamiento en Y en vista en pantalla (F)

2.5.CONTROL DE ITERACIN Y VELOCIDAD DE ONDA

Solo MAXIT Y MAXCIT son necesarios en el anlisis que pretende desarrollar.

Tabla 4: Parmetros de control de iteracin

Donde:

MAXIT: Mximo nmero de ciclos de Newton Raphson por paso de tiempo (I)

0; no iteracin.

MAXCIT: Mximo nmero de ciclos de iteracin, pasos para modelos amortiguados (I)

Para ICTYPE = 2, 3 4 que tienen coeficientes fuera del contorno de la matriz de rigidez,para otras condiciones de ICTYPE usar 0.

KP KPA KPLOT JOUT DSTORT DFACT XMAX YMAX NLEVEL NUP IRESID KDUMP

0 5 10 3 1.0 10.0 0.7 0.1 4 2 1 0

MAXIT MAXCIT FEST WAVEX WAVEY THETA DXMAX DYMAX D OMEGA F

0 0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.002 0.002 0 0 0.1


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3

2.6.INGRESO DE NUDOS

Los nudos sern ingresados segn la distribucin que muestra en la siguiente ilustracin 1.

Ilustracin 1: Distribucin de nudos de la estructura

Tabla 5: Lista de nudos de la estructura

N X(N) Y(N) NF1 NF2 NF3 KUP1 KUP2 KUP3 IOUT

1 0.0 9.5 0 0 0 0 0 0 0

2 3.0 9.5 0 0 0 1 0 0 0

3 6.0 9.5 0 0 0 2 0 0 0

4 9.0 9.5 0 0 0 3 0 0 0

5 12.0 9.5 0 0 0 4 0 0 0

6 15.0 9.5 0 0 0 5 0 0 0

7 18.0 9.5 0 0 0 6 0 0 0

8 0.0 6.5 0 0 0 0 0 0 0

9 3.0 6.5 0 0 0 8 0 0 0

10 6.0 6.5 0 0 0 9 0 0 0

11 9.0 6.5 0 0 0 10 0 0 0

12 12.0 6.5 0 0 0 11 0 0 0

13 15.0 6.5 0 0 0 12 0 0 0

14 18.0 6.5 0 0 0 13 0 0 0

15 0.0 3.5 0 0 0 0 0 0 0

16 3.0 3.5 0 0 0 15 0 0 0

17 6.0 3.5 0 0 0 16 0 0 0

18 9.0 3.5 0 0 0 17 0 0 0

19 12.0 3.5 0 0 0 18 0 0 0

20 15.0 3.5 0 0 0 19 0 0 0

21 18.0 3.5 0 0 0 20 0 0 0

22 0.0 0.0 1 1 0 0 0 0 0

23 6.0 0.0 1 1 0 0 0 0 0

24 12.0 0.0 1 1 0 0 0 0 0

25 18.0 0.0 1 1 0 0 0 0 0


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4

2.7.GEOMETRIA Y TOPOLOGIA DE LOS ELEMENTOS

De la ilustracin anterior los elementos se resumen en la siguiente tabla.

Tabla 6: Lista de elementos de la estructura

2.8.PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS

La disposicin de datos ser como se muestra, siento MTYPE una seccin tipo FRAME.

ELEMENTS MT NODE 1 NODE 2 NODE 3 NODE 4 IOUT

1 3 1 8 0 0 0

2 1 3 10 0 0 0

3 1 5 12 0 0 0

4 3 7 14 0 0 0

5 3 8 15 0 0 0

6 1 10 17 0 0 0

7 1 12 19 0 0 0

8 3 14 21 0 0 0

9 2 15 22 0 0 0

10 1 17 23 0 0 0

11 1 19 24 0 0 0

12 2 21 25 0 0 0

13 12 1 2 0 0 0

14 13 2 3 0 0 0

15 14 3 4 0 0 0

16 13 4 5 0 0 0

17 14 5 6 0 0 0

18 15 6 7 0 0 0

19 8 8 9 0 0 0

20 9 9 10 0 0 0

21 10 10 11 0 0 0

22 9 11 12 0 0 0

23 10 12 13 0 0 0

24 11 13 14 0 0 0

25 4 15 16 0 0 0

26 5 16 17 0 0 0

27 6 17 18 0 0 0

28 5 18 19 0 0 0

29 6 19 20 0 0 0

30 7 20 21 0 0 0


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5

Ilustracin 2: Propiedades de la seccin tipo FRAME [1]

Esta etapa de definicin esta complementada con los siguientes propiedades inherentes de cada

seccin tipo, definida (15 secciones) en el tem 2.3.

Tabla 7: Propiedades bsicas de la seccin

Tabla 8: Propiedades elsticas de la seccin

Tabla 9: Factores de elementos bilineales y Propiedades de rotulas

Tabla 10: Condiciones de fluencia de vigas

ITYPE IPIN ICOND IHYST ILOS IDAM

1 0 0 4 0 0

ONE COMPONENT

(GIBERSON) BEAM

MEMBER

MEMBER BUILT

IN TO JOINT

NO INITIAL

LOADS

APPLIED

SEE APENDIX

B

NO STRENGTH

DEGRADATION

DAMAGE

INDICED

COMPUTED

E G A AS I WGT END1 END2 FJ1 FJ2

2495020 959623 0.196 0.0 0.0031 0.4712 0.0 0.0 0.0 0.0

RA RF H1 H2

0.0 0.0 0.0 0.0

PYT PYC MY1+ MY1- MY1+ MY1-

75.00 -270.00 27.35 -27.35 27.35 -27.35


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6

Tabla 11: Factores del modelo de histresis de Takeda Modificado

Tabla 12: Lista de propiedades de las 15 secciones tipo

ALPHA BETA NF KKK

0.5 0.0 1.0 2.0

1 FRAME C1

1 0 0 4 0 0

2495020.0 959623.0 0.1963 0.0 0.0031 0.47

0.0 0.0 0.0 0.0

75.00 -270.00 27.35 -27.35 27.35 -27.35

0.50 0.00 1.00 2.00

2 FRAME C2

1 0 0 4 0 0

2495020.0 959623.0 0.1800 0.0 0.0014 0.43

0.0 0.0 0.0 0.0

125.00 -310.00 12.91 -12.91 12.91 -12.91

0.50 0.00 1.00 2.00

3 FRAME C3

1 0 0 4 0 0

2495020.0 959623.0 0.1800 0.0 0.0014 0.43

0.0 0.0 0.0 0.0

125.00 -310.00 12.91 -12.91 12.91 -12.91

0.50 0.00 1.00 2.00

4 FRAME V4

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1800 0.0 0.0054 0.43

0.0 0.0 0.22 0.00

0.00 0.00 11.88 -11.88 11.88 -11.88

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

5 FRAME V5

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1800 0.0 0.0054 0.43

0.0 0.0 0.00 0.20

0.00 0.00 11.88 -11.88 11.88 -19.92

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

6 FRAME V6

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1800 0.0 0.0054 0.43

0.0 0.0 0.22 0.00

0.00 0.00 11.88 -19.92 11.88 -11.88

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

7 FRAME V7

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1800 0.0 0.0054 0.43

0.0 0.0 0.00 0.22

0.00 0.00 11.88 -11.88 11.88 -11.88

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20


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7

8 FRAME V8

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.33

0.0 0.0 0.22 0.00

0.00 0.00 10.73 -10.73 10.73 -10.73

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

9 FRAME V9

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.33

0.00 0.00 0.00 0.22

0.00 0.00 10.73 -10.73 10.73 -14.36

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

10 FRAME V10

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.33

0.0 0.0 0.22 0.00

0.00 0.00 10.73 -14.36 10.73 -10.73

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

11 FRAME V11

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.33

0.0 0.0 0.22 0.00

0.00 0.00 10.73 -10.73 10.73 -10.73

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

12 FRAME V12

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.0

0.0 0.0 0.22 0.00

0.00 0.00 7.83 -7.83 7.83 -7.83

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

13 FRAME V13

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.33

0.0 0.0 0.00 0.22

0.00 0.00 7.83 -7.83 7.83 -11.34

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

14 FRAME V14

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.33

0.000 0.000 0.22 0.00

0.00 0.00 7.83 -11.34 7.83 -7.83

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20

15 FRAME V15

1 0 0 4 0 1

2495020.0 959623.0 0.1375 0.0 0.0035 0.33

0.000 0.000 0.00 0.22

0.00 0.00 7.83 -7.83 7.83 -7.83

0.5 0 1 2

0 0 20 20 20 20


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8

2.9.DEFINICION DEL PESO

En esta parte solo se ingresara el peso propio de cada elemento.

2.10.DEFINICION DE CARGAS

Las cargas a metrar y que sern cargadas en sus respectivos nudos son:

a. Carga muerta

Peso de losa 0.48 Tn/m2

Piso terminado 0.10 Tn/m2

b. Carga viva

Carga en techo 0.10 Tn/m2

Sobrecarga 0.25 Tn/m2

Sobrecarga por tabiquera 0.10 Tn/m2

Las cargas se resumen a continuacin:

1 0.0 1.3

2 0.0 0.0

3 0.0 2.6

4 0.0 0.0

5 0.0 2.6

6 0.0 0.0

7 0.0 1.3

8 0.0 2.6

9 0.0 0.0

10 0.0 4.2

11 0.0 0.0

12 0.0 4.2

13 0.0 4.2

14 0.0 2.6

15 0.0 2.6

16 0.0 0.0

17 0.0 4.2

18 0.0 0.0

19 0.0 4.2

20 0.0 0.0

21 0.0 2.622 0.0 0.0

23 0.0 0.0

24 0.0 0.0

25 0.0 0.0

WEIGHT


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9

Tabla 13: Cargas aplicadas en nudos en la direccin X e Y.

III.RESULTADOS

Se obtuvo los siguientes modos de vibracin

Ilustracin 3: 1er Modo de vibracin

1 0.0 -8.1

3 0.0 -16.2

5 0.0 -16.2

7 0.0 -8.1

8 0.0 -8.1

10 0.0 -16.2

12 0.0 -16.2

14 0.0 -8.1

15 0.0 -8.1

17 0.0 -16.2

19 0.0 -16.2

21 0.0 -8.1

LOADS


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10

Ilustracin 4: 2do Modo de vibracin

Ilustracin 5: 4to Modo de vibracin


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11

Ilustracin 6: Aceleracin vs tiempo de los nudos 7, 14, 21, 25

Ilustracin 7: Espectro de desplazamiento del nudo 7

Ilustracin 8: Espectro de aceleraciones del nudo 7


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IV.REFERENCIA

[1] RUAUMOKO, User Manual for the 2 Dimensional version, Volumen 2.

[2] RUAUMOKO, Appendices volume 5.


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13

ANEXO

------------------------------ ----------------- ----------------- ----------------- ----------------- ----------------- ----------------- ----------------- ----------------- ----------------- -----------------

N OD E D IR ECCI N DI SPLA CEMEN TO TI ME D ISPLA CEMEN TO TI ME N OD E D IREC CI N D ISP LA CEMEN TO TI ME D ISPLA CEMEN TO TI ME

1 Delta-X 0.0221 4.5 -0.0204 4.73 12 Delta-Y -5.38E-04 4.75 -5.51E-04 2.7

1 Delta-Y -2.85E-04 4.54 -4.18E-04 4.73 12 Theta-Z 0.0005 4.7 -0.0005 4.54

1 Theta-Z 0.00 4.72 0.00 4.54 13 Delta-X 2.05E-02 4.54 -1.88E-02 4.73

2 Delta-X 2.21E-02 4.54 -2.04E-02 4.73 13 Delta-Y 0.00 4.74 0.00 4.57

2 Delta-Y -4.70E-04 2.66 -5.55E-04 4.71 13 Theta-Z 3.12E-04 4.54 -1.82E-04 4.73

2 Theta-Z 2.32E-05 4.54 -1.47E-04 4.72 14 Delta-X 2.05E-02 4.54 -1.88E-02 4.73

3 Delta-X 2.21E-02 4.54 -2.04E-02 4.73 14 Delta-Y -2.35E-04 4.74 -3.62E-04 4.54

3 Delta-Y -0.0006 2.7 -0.0007 4.73 14 Theta-Z 5.05E-04 4.72 -5.10E-04 4.54

3 Theta-Z 1.88E-04 4.72 -2.19E-04 4.54 15 Delta-X 0.0166 4.5 -0.0153 4.73

4 Delta-X 0.02 4.54 -0.02 4.73 15 Delta-Y -1.39E-04 4.54 -2.38E-04 4.73

4 Delta-Y -6.59E-04 4.83 -6.79E-04 4.81 15 Theta-Z 0.00 4.74 0.00 4.55


5 Delta-X 2.21E-02 4.54 -2.04E-02 4.73 16 Delta-Y 1.40E-04 4.56 -4.27E-04 4.74


5 Theta-Z 0.0002 4.7 -0.0002 4.54 17 Delta-X 1.66E-02 4.54 -1.53E-02 4.73

6 Delta-X 2.21E-02 4.54 -2.04E-02 4.73 17 Delta-Y -0.0003 2.7 -0.0004 4.73

6 Delta-Y 0.00 4.71 0.00 2.70 17 Theta-Z 9.78E-04 4.74 -1.30E-03 4.55

6 Theta-Z 1.45E-04 4.54 -2.45E-05 4.72 18 Delta-X 0.02 4.54 -0.02 4.73

7 Delta-X 2.21E-02 4.54 -2.04E-02 4.73 18 Delta-Y 1.67E-04 4.74 -3.93E-04 2.36



8 Delta-X 0.0205 4.5 -0.0188 4.73 19 Delta-Y -3.42E-04 4.74 -3.52E-04 2.7

8 Delta-Y -2.34E-04 4.54 -3.60E-04 4.73 19 Theta-Z 0.0010 4.7 -0.0013 4.55

8 Theta-Z 0.00 4.72 0.00 4.54 20 Delta-X 1.66E-02 4.54 -1.53E-02 4.73

9 Delta-X 2.05E-02 4.54 -1.88E-02 4.73 20 Delta-Y 0.00 4.74 0.00 2.33



10 Delta-X 2.05E-02 4.54 -1.88E-02 4.73 21 Delta-Y -1.39E-04 4.74 -2.39E-04 4.54

10 Delta-Y -0.0005 2.7 -0.0006 4.73 21 Theta-Z 1.04E-03 4.74 -1.35E-03 4.55

10 Theta-Z 5.23E-04 4.73 -5.64E-04 4.54 22 Theta-Z 0.0060 4.7 -0.0065 4.54

11 Delta-X 0.02 4.54 -0.02 4.73 23 Theta-Z 6.09E-03 4.73 -6.45E-03 4.54

11 Delta-Y -5.43E-04 4.86 -5.62E-04 2.74 24 Theta-Z 0.01 4.73 -0.01 4.54

11 Theta-Z 2.77E-04 4.54 -2.60E-04 4.73 25 Theta-Z 6.06E-03 4.73 -6.46E-03 4.54

12 Delta-X 2.05E-02 4.54 -1.88E-02 4.73

NEGATIVEPOSITIVEENVOLVENTE ENVOLVENTE POSITIVE NEGATIVE

MODE Frequency Period

1 2.83E+00 3.54E-01

2 1.17E+01 8.56E-02

3 1.52E+01 6.60E-024 2.33E+01 4.29E-02

5 2.92E+01 3.43E-02

6 3.14E+01 3.19E-02

7 3.15E+01 3.17E-02

8 3.37E+01 2.97E-02

9 3.38E+01 2.96E-02

10 3.67E+01 2.73E-02

11 4.04E+01 2.48E-02

12 4.12E+01 2.43E-02

13 4.45E+01 2.25E-02

14 4.55E+01 2.20E-0215 4.75E+01 2.11E-02

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Análisis c Ruaumoko