Análisis Sísmico FHE

7/24/2019 Anlisis Ssmico FHE

1/21

1

Proyecto FinalAnlisis de la respuesta ssmica de un edificio de 5 pisos sobre un perfil de

suelo del municipio de Santiago de Cali de acuerdo con el espectro dediseo de la NSR-10, espectro de diseo de la MZSC y el espectro de

respuesta del sismo de Nepal (25/05/2015) usando FHE y AME.

1223507 - Mauricio Herrera [email protected]

1225020 - Byron Mauricio Mayag [email protected]

Presentado a:

Ing. Alejandro Cruz Escobar M.Sc.Ing. Sebastin Castellanos Toro

Facultad de IngenieraEscuela de Ingeniera Civil y Geomtica

Programa de Ingeniera CivilIngeniera Ssmica

Santiago de Cali Valle del CaucaJunio 10 de 2015


2/21

2

PERFIL DE SUELO

El perfil estratigrfico corresponde un sondeo de la Microzonificacin Ssmica de

Cali identificado como INEMP25 localizado en el Inem (Microzona 4B) con

informacin hasta una profundidad mxima de 52 [m]. De acuerdo con el anlisis de

sensibilidad y efectos de sitio realizado con anterioridad se determin que la

profundidad hasta la cual es necesario modelarlo para obtener datosrepresentativos es de 26.3 [m] (ver Anexo1).

AVALO DE CARGA MUERTA

El avalo de cargas se realiz calculando el volumen de cada elemento estructuraly estimando las cargas por fachada, muros divisorios y, afinado y cubierta segn laTabla B.3.4.3-1 de la NSR-10 (ver Tabla 1, Anexo 3, 4, 5, 6).

Tabla 1.Avalo de carga muerta.

GDL Masa [Kg]

5 42223,0804 116554,968

3 117328,693

2 117328,693

1 117024,536

Base 6163,200

Total 516623,171

Modelo en ETABS 2015

El modelo construido en ETABS (ver Figura 1, Anexo 6,7) fue concebido de

acuerdo con los planos de un edificio de 5 pisos, uso residencial multifamiliar ymanteniendo un alto nivel de detalle para que el software considere el peso propiode los elementos. As mismo se le incorporaron cargas distribuidascorrespondientes a las escaleras, muros divisorios, dems elementos noestructurales y cubierta. Es importante mencionar que en el modelamiento solo seconsider carga muerta.


3/21

3

Figura 1.Modelo en ETABS.

Haciendo un anlisis esttico del modelo en ETABS son obtenidas las distribuciones

de masa en cada piso. Comparamos los valores de masa por piso estimados por

ETABS y los que fueron calculados en el avalo de cargas manual (ver Tabla 2).

Tabla 2.Comparacin del avalo de cargas.

GDLManual ETABS Porcentaje

ErrorMasa [Kg] Masa [Kg]5 42223,080 41025,620 2,92%

4 116554,968 122049,720 4,50%

3 117328,693 124758,730 5,96%

2 117328,693 124758,730 5,96%

1 117024,536 123848,450 5,51%

Base 6163,200 6163,200 0,00%

Total 516623,171 542604,450 4,79%

ESPECTROS

De acuerdo con las caractersticas del suelo se procede a construir los espectrosde diseo segn la NSR-10, la MZSC y el espectro de respuesta para el sismo deNepal, respectivamente.


4/21

4

Espectro de Diseo NSR-10

Tabla 3.Datos para construir espectro de diseo NSR-10.

0,25 1,45 0,9931 0,25 3,00 7,2000

Luego, con los datos de laTabla 3

y aplicando el procedimiento de la seccin A.2.6(NSR-10) se obtiene el espectro de diseo para un suelo Tipo E de la ciudad deSantiago de Cali para la NSR-10 (ver Figura 2).

Figura 2.Espectro de diseo segn NSR-10 para un suelo Tipo E. 5%. Espectro de Diseo MZSC

Ahora, aplicando un procedimiento anlogo a los datos de la Tabla 4se obtiene elespectro de diseo para un suelo Tipo E ubicado en la Zona 4B del municipio deSantiago de Cali para la MZSC (ver Figura 3).

Tabla 4.Datos para construir espectro de diseo MZSC Zona 4B.

Dato 0,25 0,25

1 0,7 1,04 2,5 1,52

2 1,6 0,8 2,5 2,67


5/21

5

Figura 3.Espectro de diseo segn MZSC para un suelo Tipo E ubicado en la Zona 4B. 5%. Espectro de respuesta para el sismo de Nepal

Utilizando el software EFESIO se modela el perfil de suelo hasta una profundidadde 26.3 [m] y se obtiene la respuesta ssmica en superficie de este para el sismo deNepal ocurrido el 25 de abril de 2015. Con esta respuesta en superficie y utilizandoel mtodo de integracin numrica Runge-Kutta 4 programado en Matlab se obtieneel espectro de respuesta para el sismo de Nepal (ver Figura 4).

Figura 4.Espectro de respuesta al sismo de Nepal (25/05/2015) para un suelo Tipo E ubicado en

la Zona 4B. 5%.


6/21

6

En la Figura 5 se puede observar una comparacin entre cada uno de estosespectros.

Figura 5.Comparacin entre espectros para un suelo Tipo E ubicado en la Zona 4B. 5%.MTODO DE FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE (FHE)

El mtodo FHE es uno de los mtodos de anlisis ssmico aceptado por la NSR-10,de fcil aplicacin. Consiste en representar el sismo a travs de una fuerza estticaaplicada en la base llamada Cortante Basal (). La fuerza inercial se verepresentada mediante varias fuerzas en cada nivel de la estructura.

Ecuaciones

Ec. 1: Ec. 2: 0.1 Ec. 3: Ec. 4:

()1

Ec. 5: Ec. 6: 2 ()= = Ec. 7:

1.75 1.2 1.2

Ec. 8: < Donde

: Periodo aproximado., : Coeficientes segn Tabla A.4.2-1 (NSR-10).: Altura total de la estructura.: Nmero de pisos.: Cortante basal.


7/21

7

: Pseudo-aceleracin.: Masa Total de la estructura.: Coeficiente para calcular la fuerza ssmica horizontal.: Masa del piso .: Exponente relacionado con el periodo fundamental (NSR-10).: Fuerza ssmica horizontal en el piso .: Perodo fundamental analtico.: Desplazamiento del piso .: Coeficiente utilizado para calcular el perodo mximo permisible de la estructura.: Coeficiente que representa la aceleracin horizontal pico efectiva.: Coeficiente que representa la velocidad horizontal pico efectiva.: Coeficiente de amplificacin de aceleracin para perodos cortos.: Coeficiente de amplificacin de aceleracin para perodos intermedios.: Perodo de vibracin para perodos cortos.: Perodo de vibracin para perodos largos.Partiendo del modelo construido se procede a hacer el anlisis ssmico FHE de

acuerdo con la NSR-10 para todos los espectros como sigue:

Usando la Ec. 1y Ec. 2se calcula el periodo aproximado, se tiene que:

0.5078 []Ahora, se lee el valor de pseudo-aceleracin para este en el respectivo espectro.Anlis is manual

Es importante destacar que para el anlisis ssmico manual fueron usadas lasmasas por piso estimadas por ETABS.

NSR-10

Tabla 5.Fuerza horizontal equivalente con NSR-10, primer ciclo. 0.5078 []. 1.0039. 0.9063.

GDLAltura

[m]

AlturaAcum.

[m]Masa [Kg]

Peso[KN]

F [KN] V [KN] [m] m*[Kg m]F*

[N m]

5 2,850 14,075 41025,620 402,461 5723,366 0,144 687,659 687,659 0,290 3455,015 199558,756

4 2,850 11,225 122049,720 1197,308 13567,126 0,342 1630,083 2317,742 0,261 8326,896 425777,699

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 10335,331 0,260 1241,785 3559,527 0,206 5289,123 255683,453

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 6807,182 0,171 817,879 4377,406 0,128 2034,477 104443,182

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 3262,496 0,082 391,987 4769,393 0,044 240,862 17286,632Suma 536441,250 5262,489 39695,501 1,000 4769,393 19346,372 1002749,723

Luego, utilizando la Ec. 6 el periodo analtico se calcula como:

0.8727 []% 41.8%


8/21

8

Entonces se debe hacer otro ciclo considerando 0.8727 [].Tabla 6.Fuerza horizontal equivalente con NSR-10, segundo ciclo. 0.8727 [].

1.1864. 0.9063.GDL

Altura[m]

AlturaAcum.

[m]Masa [Kg]

Peso[KN]

F [KN] V [KN] [m] m*[Kg m]F*

[N m]

5 2,850 14,075 41025,620 402,461 9272,720 0,158 752,147 752,147 0,300 3687,384 225493,6054 2,850 11,225 122049,720 1197,308 21091,806 0,359 1710,839 2462,986 0,269 8825,075 460044,704

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 15231,408 0,259 1235,479 3698,466 0,211 5543,859 260439,053

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 9298,643 0,158 754,250 4452,715 0,130 2105,180 97977,010

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 3904,119 0,066 316,678 4769,393 0,045 245,251 14092,191

Suma 536441,250 5262,489 58798,696 1,000 4769,393 20406,749 1058046,564

Ahora, tenemos que el periodo analtico es:

0.8726 []

% 0%

MZSC

Tabla 7.Fuerza horizontal equivalente para MZSC, primer ciclo. 0.5078 []. 1.0039. 0.650.GDL

Altura[m]

AlturaAcum.

[m]Masa [Kg]

Peso[KN]

F [KN] V [KN] [m] m*[Kg m] f* [N m]5 2,850 14,075 41025,620 402,461 5723,366 0,144 493,191 493,191 0,208 1774,932 102583,637

4 2,850 11,225 122049,720 1197,308 13567,126 0,342 1169,099 1662,289 0,187 4277,091 218855,245

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 10335,331 0,260 890,610 2552,899 0,148 2714,282 131365,001

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 6807,182 0,171 586,584 3139,484 0,092 1044,511 53672,481

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 3262,496 0,082 281,134 3420,618 0,032 124,454 8911,944Suma 536441,250 5262,489 39695,501 1,000 3420,618 9935,271 515388,307


0.8724 []% 41.8%

Entonces se debe hacer otro ciclo considerando 0.8724 [].Tabla 8.Fuerza horizontal equivalente para MZSC, segundo ciclo.

0.8724 [].

1.1862 0.5227.GDL

Altura[m]

AlturaAcum.

[m]Masa [Kg]

Peso[KN]

F [KN] V [KN] [m] m*[Kg m] f*d [N m]5 2,850 14,075 41025,620 402,461 9268,264 0,158 433,756 433,756 0,167 1148,278 72567,417

4 2,850 11,225 122049,720 1197,308 21082,539 0,359 986,666 1420,422 0,151 2764,457 148493,251

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 15225,525 0,259 712,557 2132,979 0,119 1754,851 84509,258

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 9295,755 0,158 435,043 2568,022 0,074 675,813 32019,149

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 3903,421 0,066 182,681 2750,703 0,026 80,532 4658,358

536441,250 5262,489 58775,504 1,000 2750,703 6423,931 342247,433


9/21

9


0.8608 []% 1.3%

Sismo de Nepal

Tabla 9.Fuerza horizontal equivalente para Sismo de Nepal, primer ciclo. 0.5078 []. 1.0039. 0.5606.GDL

Altura[m]

AlturaAcum.

[m]Masa [Kg]

Peso[KN]

F [KN] V [KN] [m] m*[Kg m] f*d [N m]5 2.850 14.075 41025.620 402.461 5723.366 0.144 425.358 425.358 0.180 1321.856 76351.741

4 2.850 11.225 122049.720 1197.308 13567.126 0.342 1008.303 1433.660 0.162 3183.331 162840.857

3 2.850 8.375 124758.730 1223.883 10335.331 0.260 768.117 2201.777 0.127 2021.751 97781.297

2 2.850 5.525 124758.730 1223.883 6807.182 0.171 505.907 2707.684 0.079 778.619 39966.618

1 2.675 2.675 123848.450 1214.953 3262.496 0.082 242.467 2950.151 0.027 92.303 6619.353

536441.250 5262.489 39695.501 1.000 2950.151 7397.861 383559.866


0.8726 []% 41.8%

Entonces se debe hacer otro ciclo considerando 0.8726 [].Tabla 10.Fuerza horizontal equivalente para Sismo de Nepal, segundo ciclo. 0.8726 [].

1.1863

0.2285.

GDLAltura

[m]

AlturaAcum.

[m]Masa [Kg]

Peso[KN]

F [KN] V [KN] [m] m*[Kg m] f*d [N m]5 2.850 14.075 41025.620 402.461 9271.069 0.158 189.628 189.628 0.075 233.237 14297.968

4 2.850 11.225 122049.720 1197.308 21088.373 0.359 431.337 620.965 0.068 559.389 29201.482

3 2.850 8.375 124758.730 1223.883 15229.229 0.259 311.495 932.460 0.053 351.771 16540.383

2 2.850 5.525 124758.730 1223.883 9297.573 0.158 190.170 1122.630 0.033 133.403 6218.570

1 2.675 2.675 123848.450 1214.953 3903.860 0.066 79.849 1202.479 0.011 15.536 894.305

536441.250 5262.489 58790.105 1.000 1202.479 1293.336 67152.707


0.8720 []% 0.069%


10/21

10

Anlis is en ETABS

NSR-10

Tabla 11.Fuerza horizontal equivalente con NSR-10 con ETABS, primer ciclo. 0.5078 []. 1.0039. 0.9063.

GDL Altura [m]Altura

Acum. [m]Masa [Kg] Peso [KN] F [KN] V [KN]

5 2,850 14,075 41025,620 402,461 687,425 687,425

4 2,850 11,225 122049,720 1197,308 1629,526 2316,951

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 1241,361 3558,312

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 817,600 4375,912

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 391,853 4767,765

Tabla 12.Fuerza horizontal equivalente con NSR-10 con ETABS, segundo ciclo. 0.8727 []. 1.1864. 0.9063.



5 2,850 14,075 41025,620 402,461 751,901 751,9014 2,850 11,225 122049,720 1197,308 1710,269 2462,170

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 1235,056 3697,225

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 753,981 4451,206

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 316,559 4767,765

Ahora se tiene que 0.874 []

MZSC

Tabla 13.Fuerza horizontal equivalente para MZSC con ETABS, primer ciclo. 0.5078 []. 1.0039. 0.650.



5 2,850 14,075 41025,620 402,461 493,022 493,022

4 2,850 11,225 122049,720 1197,308 1168,699 1661,721

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 890,306 2552,027

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 586,384 3138,412

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 281,038 3419,450

Tabla 14.Fuerza horizontal equivalente para MZSC con ETABS, segundo ciclo. 0.8724 []. 1.1862. 0.5227.GDL Altura [m]

AlturaAcum. [m] Masa [Kg] Peso [KN] F [KN] V [KN]

5 2,850 14,075 41025,620 402,461 396,466 396,466

4 2,850 11,225 122049,720 1197,308 939,814 1336,280

3 2,850 8,375 124758,730 1223,883 715,943 2052,223

2 2,850 5,525 124758,730 1223,883 471,543 2523,766

1 2,675 2,675 123848,450 1214,953 225,998 2749,764



11/21

11

Sismo de Nepal

Tabla 15.Fuerza horizontal equivalente para Sismo Nepal con ETABS, primer ciclo.5 0.5078 []. 1.0039. 0.5606.



5 2.850 14.075 41025.620 402.461 425.213 425.213

4 2.850 11.225 122049.720 1197.308 1007.958 1433.171

3 2.850 8.375 124758.730 1223.883 767.855 2201.026

2 2.850 5.525 124758.730 1223.883 505.734 2706.759

1 2.675 2.675 123848.450 1214.953 242.384 2949.144

Tabla 16.Fuerza horizontal equivalente para Sismo Nepal con ETABS, segundo ciclo. 0.8726 []. 1.1863. 0.2285.



5 2.850 14.075 41025.620 402.461 396.466 396.466

4 2.850 11.225 122049.720 1197.308 939.814 1336.280

3 2.850 8.375 124758.730 1223.883 715.943 2052.2232 2.850 5.525 124758.730 1223.883 471.543 2523.766

1 2.675 2.675 123848.450 1214.953 225.998 2749.764


Com paracin fuer za ho rizon tal ssm ica

Tabla 17.Comparacin de la fuerza horizontal ssmica para MZSC con ETABS, segundo ciclo

GDL

Espectro de diseo NSR-10 Espectro de diseo MZSC Espectro de respuesta Sismo Nepal

F manual[KN]

F ETABS[KN] Error

F manual[KN]

F ETABS[KN] Error

F manual[KN]

F ETABS[KN] Error

5 752.147 751.901 0.03% 433.756 396.466 9.41% 189.628 189.563 0.03%

4 1710.839 1710.269 0.03% 986.666 939.814 4.99% 431.337 431.189 0.03%

3 1235.479 1235.056 0.03% 712.557 715.943 0.47% 311.495 311.389 0.03%

2 754.250 753.981 0.04% 435.043 471.543 7.74% 190.170 190.106 0.03%

1 316.678 316.559 0.04% 182.681 225.998 19.17% 79.849 79.821 0.03%

Revis in perod o fu nd amental mxim o perm isib le

De acuerdo con la Ec. 7se obtiene el valor de que para cada caso ser igual a 1.2, pues aplicando la frmula para cada caso de un valor inferior, se procedea comparar segn Ec. 8 (ver Tabla 16).

Tabla 18.Revisin del perodo fundamental mximo permisible.

Argumento T [s] Cu*Ta [s] Revisin

NSR-10 0.8726 1.0473 Cumple

MZSC 0.8608 1.0468 Cumple

Nepal 0.8720 1.0471 Cumple


12/21

12

ANLISIS MODAL ESPECTRAL

Utilizando el software ETABS y los espectros de diseo definidos anteriormente se

procede a realizar el anlisis modal espectral de la estructura en cada direccin (ver

Tabla #) utilizando 8 modos de vibracin, sin embargo, segn los porcentajes de

participacin de masa era suficiente con utilizar 6 modos de vibracin para excitar

por lo menos el 90% de la masa actuante en la estructura (ver Tabla #).

Tabla 19.Resultados del anlisis modal espectral (AME) para cada direccin.

GDL

AME - Cortante por piso [KN]

Espectro NSR-10 Espectro MZSC Espectro Nepal

Eje X Eje Y Eje X Eje Y Eje X Eje Y

5 524.080 562.686 375.890 327.415 175.716 150.373

4 1875.880 1887.195 1345.440 1104.876 638.570 495.270

3 2928.920 2911.398 2100.720 1674.860 1007.530 739.163

2 3639.720 3576.209 2610.530 2062.010 1252.800 910.401

1 3930.540 3837.956 2819.120 2218.490 1349.670 983.357

Tabla 20.Porcentajes de participacin de masa para 8 modos de vibracin.

ModoNepal NSR-10 MZSC

UX UY RZ UX UY RZ UX UY RZ

1 0.000 0.795 0.000 0.000 0.795 0.000 0.000 0.795 0.000

2 0.015 0.795 0.801 0.015 0.795 0.801 0.015 0.795 0.801

3 0.817 0.795 0.801 0.817 0.795 0.801 0.817 0.795 0.801

4 0.817 0.912 0.801 0.817 0.912 0.801 0.817 0.912 0.801

5 0.817 0.912 0.915 0.817 0.912 0.915 0.817 0.912 0.915

6 0.927 0.912 0.915 0.927 0.912 0.915 0.927 0.912 0.9157 0.927 0.956 0.915 0.927 0.956 0.915 0.927 0.956 0.915

8 0.927 0.956 0.915 0.927 0.956 0.915 0.927 0.956 0.915

IRREGULARIDADES

I r regular idades en planta

Tipo 1aPIrregularidad torsional y Tipo 1bPIrregularidad torsional extrema

Se toma los cuatro prticos perimetrales de la estructura y se calcula la deriva de

cada piso, como se puede observar en la Tabla 21. Las derivas en los cuatroprticos por piso son iguales y en el mismo sentido por ende este tipo de

irregularidad no est presente.


13/21

13

Tabla 21.Irregularidad torsional e irregularidad torsional extrema.

GDL

Derivas [m]

Columna ext.1Columna

ext.2

Columna

ext.3

Columna

ext.4

5 0,009 0,009 0,009 0,009

4 0,017 0,017 0,017 0,017

3 0,024 0,024 0,024 0,024

2 0,025 0,025 0,025 0,025

1 0,014 0,04 0,04 0,04

Tipo 2P Retrocesos en las esquinas

Como se puede observar en la Figura 1la estructura analizada no presenta ningn

tipo de retroceso en las esquinas por ende esta irregularidad en planta no existe.

Tipo 3P Irregularidad del diafragma

El diafragma de cada piso presenta una discontinuidad en el centro de la estructura

dado por la ubicacin de la escalera.

25[] 6[] 2.10[] 5.28 [] > 0.5 !

Por ende esta irregularidad no se aplica a la estructura.

Tipo 4P Desplazamiento de los planos de accin

Al observar la estructura se encuentra que todos los planos de accin coinciden

entre ellos por ende esta irregularidad no se aplica.

Tipo 5P Sistemas no paralelos

Todos los sistemas de la estructura son paralelos y perpendiculares por ende esta

irregularidad no se aplica.

Tabla 22.Coeficientes de reduccin de la capacidad de disipacin de energa causados por

irregularidades en planta de la edificacin.

Tipo

Irregularidad 1aP 1

1bP 1

2P 1

3P 1

4P 1

5P 1


14/21

14

I r regular idades en al tura

Tipo 1aA Piso flexible y Tipo 1bA Piso flexible extremo

Tabla 23.Piso flexible y piso flexible extremo.

GDLRigidez[KN/m]

Piso Flexible Piso flexible extremo

0.6+ < 0.7+ 0.7+ + +/3 < 0.8+ + +/3 < 0.6+ < 0.71 2 3/35 20934,577

4 36604,388 FALSO FALSO


2 44053,733 FALSO FALSO FALSO FALSO

1 86912,034 FALSO FALSO FALSO FALSO

No se presenta ninguna irregularidad del Tipo 1aA y Tipo 1bA.

Tipo 2A Distribucin masa

Tabla 24.Distribucin de masa.

GDL Masa [Kg]Distribucin de masa

> 1,5+ > 1,55 41025,620 FALSO

4 122049,720 VERDADERO FALSO



1 123848,450 FALSO

El piso 4 presenta una irregularidad de distribucin de masa.

Tipo 3A Geomtrica

En los planos estructurales no se evidencia ninguna variacin en la dimensin

horizontal del sistema de resistencia ssmica para ningn piso.

Tipo 4A Desplazamiento dentro del plano de accin

No existen desplazamientos en el alineamiento de los elementos verticales del

sistema de resistencia ssmica dentro del mismo plano que los contiene.

Tipo 5aA Piso dbil y Tipo 5bA Piso dbil extremo

Tabla 24.Piso dbil y piso dbil extremo.

GDLResistencia al

Cortante [MPa]

Piso dbil Piso dbil extremo

0,65+ < 0.8+ < 0.65+5 1,466

4 1,466 FALSO FALSO

3 1,466 FALSO FALSO


15/21

15

2 1,466 FALSO FALSO

1 1,466 FALSO FALSO

No se presenta ninguna irregularidad del Tipo 5aA y Tipo 5bA.

Tabla 25.Coeficientes de reduccin de la capacidad de disipacin de energa causados por

irregularidades en altura de la edificacin.

Tipo

Irregularidad

1aA 1

1bA 1

2A 0,9

3A 1

4A 1

5A 1

AJUSTE DE RESULTADOS

De acuerdo con el apartado A.5.4.5 de la NSR-10 se debe hacer un ajuste entre la

cortante basal dinmica () y la esttica (). Puesto que esta estructura seclasifica como irregular no puede ser menor a 0.9.Luego, este factor de ajuste se calcula como 0.9 , (ver Tabla 26).

Tabla 26.Ajuste de resultados segn A.5.4.5 (NSR-10).

Espectro de Respuesta Sismo Nepal

EJE X EJE Y

Relacin Factor

Relacin Factor

1349.670 1202.479 112.2% 1.000 983.357 1202.479 81.8% 1.101

Espectro de Diseo NSR-10

EJE X EJE Y

Relacin Factor Relacin Factor3930.540 4769.393 82.4% 1.092 3837.956 4769.393 80.5% 1.118

Espectro de Diseo MZSC

EJE X EJE Y

Relacin Factor Relacin Factor2819.120 2750.703 102.5% 1.000 2218.490 2750.703 80.7% 1.116

Luego, con estos factores de amplificacin dinmica se corrigen los valores de la

cortante por piso calculado en AME (ver Tabla 27).


16/21

16

Tabla 27.Resultados del AME ajustados segn factores de la Tabla #.

GDL

AME - Cortante por piso [KN]

Espectro NSR-10 Espectro MZSC Espectro Nepal

Eje X Eje Y Eje X Eje Y Eje X Eje Y

5 572.336 629.321 375.890 365.366 175.716 165.492

4 2048.606 2110.680 1345.440 1232.941 638.570 545.068

3 3198.608 3256.172 2100.720 1868.991 1007.530 813.484

2 3974.856 3999.711 2610.530 2301.015 1252.800 1001.939

1 4292.454 4292.454 2819.120 2475.633 1349.670 1082.231

DERIVAS MXIMAS DE PISO

1 1.2 1 1 2 0.9 1

Tabla 28.Derivas mximas de piso para el espectro de la NSR-10

GDL

FHE AME AME - Comb. 1 AME - Comb. 2

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

5 0.036 1.260% 0.029 1.026% 0.029 1.023% 0.029 1.023%

4 0.067 2.360% 0.057 1.983% 0.056 1.976% 0.056 1.980%

3 0.094 3.305% 0.082 2.871% 0.082 2.869% 0.082 2.871%

2 0.101 3.545% 0.090 3.147% 0.090 3.144% 0.090 3.147%

1 0.055 2.051% 0.049 1.837% 0.049 1.834% 0.049 1.832%

Figura 6.Derivas mximas de piso en % de la altura del entrepiso para el espectro de la NSR-10

0,000% 1,000% 2,000% 3,000% 4,000%

5

4

3

2

1

Deriva en % de h

GDL AME - Comb. 2

AME - Comb. 1

AME

FHE


17/21

17

Tabla 29.Derivas mximas de piso para el espectro de la MZSC

GDL


Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

5 0.022 0.777% 0.017 0.605% 0.017 0.605% 0.017 0.605%

4 0.039 1.357% 0.037 1.313% 0.033 1.174% 0.033 1.174%3 0.054 1.904% 0.049 1.709% 0.049 1.709% 0.049 1.709%

2 0.058 2.045% 0.054 1.886% 0.054 1.881% 0.054 1.884%

1 0.032 1.179% 0.030 1.108% 0.030 1.108% 0.030 1.108%

Figura 7.Derivas mximas de piso en % de la altura del entrepiso para el espectro de la MZSC

Tabla 30.Derivas mximas de piso para el espectro de respuesta del sismo de Nepal

GDL


Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

Deriva

Max. Piso

[m]

Revisin

5 0.009 0.315% 0.008 0.271% 0.008 0.271% 0.008 0.271%

4 0.017 0.594% 0.015 0.527% 0.015 0.525% 0.015 0.527%

3 0.024 0.832% 0.022 0.770% 0.022 0.767% 0.022 0.767%

2 0.025 0.893% 0.024 0.850% 0.024 0.847% 0.024 0.850%

1 0.014 0.518% 0.013 0.503% 0.013 0.503% 0.013 0.503%

0,000% 0,500% 1,000% 1,500% 2,000% 2,500%

5

4

3

2

1

Deriva en % de h

GDL AME - Comb. 2

AME - Comb. 1

AME

FHE


18/21

18

Figura 8.Derivas mximas de piso en % de la altura del entrepiso para el espectro de respuesta

del sismo de Nepal.

CONCLUSIONES

Se aplican las metodologas de anlisis ssmico Fuerza Horizontal

Equivalente y Anlisis Modal Espectral.

Al comparar la masas de cada piso estimadas por ETABS y de forma manual

se encuentra una ligera diferencia del 4.79%esta diferencia se debe a que elprograma superpone una pequea proporcin en las uniones de los

elementos.

Observando la Figura 5se puede ver que los espectros de diseo de la NSR-

10 y la MZSC contienen al espectro de respuesta del sismo de Nepal durantelos periodos cortos.

El espectro de respuesta del sismo de Nepal supera la amplitud de los dos

espectros de diseo durante los periodos medios y largos (ver Figura 5).

Existe gran similitud en las cortantes ssmicas calculadas por el mtodo de

fuerza horizontal equivalente y el anlisis ssmico desarrollado por ETABS.

Se determin que la cantidad mnima de modos de vibracin para aplicar la

metodologa de anlisis modal espectral a esta esta estructura fue de 6

modos (ver Tabla 20).

Al analizar las derivas mximas de piso se encuentra que para los espectros

de diseo de la NSR-10 y la MZSC no cumplen, por tanto haydesplazamientos excesivos, esto puede atribuirse a que la estructura no fue

diseada de acuerdo con las normas actuales vigentes o el tipo de suelo

sobre el que se est analizando no corresponde al original de la estructura.

Al comparar las derivas mximas de piso usando las combinaciones de carga

que contienen sismo (segn NSR-10 B.2.4) con las derivas obtenidas por

anlisis modal espectral no se encuentra una gran diferencia entre ellas (ver

Figura 6, 7 y8).

0,000% 0,200% 0,400% 0,600% 0,800% 1,000%

5

4

3

2

1

Deriva en % de h

G

DL AME - Comb. 2

AME - Comb. 1

AME

FHE


19/21

19

RECOMENDACIONES

Con el objetivo de encontrar las fuerzas ssmicas ms precisas es necesario

tener acceso a planos con informacin completa sobre elementos no

estructurales presentes.

ANEXOS

Anexo 1.Perfil del suelo tipo E ubicado en la Microzona 4B (Santiago de Cali).

Anexo 2.Avalo de carga, elementos longitudinales.

Tipo de

ElementoNombre

rea de SeccinTransversal [m]

Metraje[m]

Masa [Kg] Peso [KN]

Viga VAA-16 0,09450 90,440 20511,792 201,221

Viga VAA-16 Cubierta 0,12250 22,610 6647,340 65,210

Viga 12614,616 0,09450 90,440 20511,792 201,221

Viga VAB-16 Cubierta 0,12250 22,610 6647,340 65,210

Viga VA1-AC 0,09450 41,600 9434,880 92,556Viga VA1-AC Cubierta 0,12250 10,400 3057,600 29,995

Viga VA2-AC 0,09450 83,200 18869,760 185,112

Viga VA2-AC Cubierta 0,12250 20,800 6115,200 59,990

Vigueta VTA-1 0,03240 332,160 25828,762 253,380

Vigueta VTA-2 0,03240 137,760 10712,218 105,087

Vigueta VTA-2' 0,03240 67,740 5267,462 51,674

Viga de

BordeVB-2 0,04050 10,220 993,384 9,745


20/21

20

Viga de

BordeVB-3 0,04050 37,120 3608,064 35,395

Viga Cinta Coronacin 0,03750 46,560 4190,400 41,108

Riostra Riostra 0,02700 70,720 4582,656 44,956

Columna COLM 0,16000 171 65664,000 644,164

Columna CA 0,0375 6,560 590,400 5,792

Anexo 3.Avalo de carga, elementos rea.

Tipo de

ElementoNombre rea [m]

Espesor[m]

Masa [Kg] Peso [KN]

Losa Torta. Sup. Piso 2 134,15500 0,05 16098,600 157,927

Losa Torta. Inf. Piso 2 134,15500 0,03 9659,160 94,756

Losa Torta. Sup. Otros 404,23500 0,05 48508,200 475,865

Losa Torta. Inf. Otros 404,23500 0,03 29104,920 285,519

Losa Losa cubierta 14,70000 0,10 3528,000 34,610

Anexo 4.Avalo de carga, otras estructuras.

Nombre Cantidad Masa [Kg] Peso [KN]Escalera 3,5 5416,080 53,132

Anexo 5.Avalo de carga, cargas distribuidas.

Nombre Valor [Kg/m] rea [m] Masa [Kg] Peso [KN]

Fachada y particiones,

piso 2203,9 134,15500 27350,663 268,310

Afinado de piso y

cubierta, piso 2142,7 134,15500 19145,464 187,817

Fachada y particiones,

otros pisos203,9 404,23500 82412,844 808,470

Afinado de piso ycubierta, otros pisos

142,7 404,23500 57688,991 565,929

Cubierta 35,0 139,44000 4880,400 47,877

Anexo 6.Render modelo en ETABS.


21/21

Anexo 7.Render modelo en ETABS.

Documents

Análisis Sísmico FHE