uleam_1

93
INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA PARA EDIFICACIONES CON CIMENTACIONES SUPERFICIALES DR. GENNER VILLARREAL CASTRO PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH Bolivia PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008

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Page 1: uleam_1

INTERACCION

SUELO-ESTRUCTURA

PARA EDIFICACIONES

CON CIMENTACIONES

SUPERFICIALES DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

PROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH – Bolivia

PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO

PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMP

PREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008

Page 2: uleam_1

ESQUEMA DE INVESTIGACION EN INGENIERIA ESTRUCTURAL

ESTADO DEL ARTE

CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y LINEAS FUTURAS DE INVESTIGACION

OBJETO DE INVESTIGACION

METODOLOGIA MODELO O

FORMULAS DE CALCULO

Page 3: uleam_1

INTERACCION SISMICA

SUELO-ESTRUCTURA

EN EDIFICACIONES DE

ALBAÑILERIA CONFINADA CON

PLATEAS DE CIMENTACION AUTORES: ING. WILLIAM GALICIA GUARNIZ

ING. JAVIER LEON VASQUEZ

ASESOR: DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

TRUJILLO - 2007

Page 4: uleam_1

www.tc207ssi.org

Page 5: uleam_1

www.georec.spb.ru

Page 6: uleam_1

www.niiosp.ru

Page 7: uleam_1
Page 8: uleam_1
Page 9: uleam_1
Page 10: uleam_1

Clasificación SUCS (Df=1.90m) : SC/SM (Arena Arcillo/Limosa)

Contenido de Humedad Natural = 1.36 por ciento

Densidad Unitaria = 1.65 gr/cm3

Contenido de Sales = 0.09 por ciento

Angulo de Fricción Interna = 26 grados

Cohesión = 0.10 kg/cm2

Permeabilidad = 1.75*10-2 cm/seg

Módulo de Poissón ( u ) = 0.30

Módulo de Elasticidad ( E ) = 175 kg/cm2

Módulo de Corte (G) = 67 kg/cm2

Coeficiente de Balasto = 3.05 kg/cm3

Capacidad portante = 1.58kg/cm2

Estudio de Mecánica de Suelos

Page 11: uleam_1

PE

RF

IL E

STA

TIF

RA

FIC

O

Page 12: uleam_1

N=-0.05NPT=±0.00

PLATEA

MATERIAL GRANULAR COMPACTADO

AFIRMADO COMPACTADO

TERRENO NATURAL COMPACTADO

Ver Estructura

0.50

0.50

ESC: 1/25

(Características según E.M.S.)

(Características según E.M.S.)

Page 13: uleam_1

PLANTA PRIMER PISO

C´ D´

HALL

GUARDIANIA

B`

A

C´ D´

AR

QU

ITE

CT

UR

A

Page 14: uleam_1

CORTE A-A´

CORTE B-B´

Page 15: uleam_1

9

A B C D E F G

A B C D E F G

1

2

3

4

5

6

7

8

9'

10

TR

AZ

AD

O D

E E

JE

S

Page 16: uleam_1

E F D

2

3

4

5

6

7

8

9

10

9'

E F D

A B C D

A B C D

2

3

4

5

6

7

8

9

10

9'

Ub

icació

n D

e C

olu

mn

as y

Vig

as

Page 17: uleam_1

1X 1X

2X 2X

3X

3X

7X 7X

6X

5X

4X

8X

1Y

2Y 3Y

5Y

3Y 2Y

1Y

4Y4Y

6X9X

10x

9X

10x

6Y

7Y

6Y

7Y

Mu

ros P

ort

an

tes

Page 18: uleam_1

2Y

P1

P1

C2

C4

C8

C1

C7

C3

C1

C9

CACA

C6

C6

C5

C5

CA C3

CA

C1

C1

C1 C2 C10

C5 C1

C6

C1

C1

C11

C6

C7

C1

C1

C1

C1

C7

2Y

C8

C1

C7

C3

C1

C9

CACA

C6

C6

C5

C5

CAC3

CA

C1

C1

C1C2

C5

C6

C11

C6

C7

C1

C1

C1

C1

C7

C1

C1

C2

C2

Ancho Peralte

0.15 0.30 C1

0.15 0.35 C2

0.15 0.40 C3

0.15 0.50 C4

0.15 0.55 C5

0.15 0.65 C6

Ancho Peralte

0.15 0.4X0.4 C7

0.15 0.7 C8

0.20 0.55x0.7x0.3 C9

0.15 0.4x0.4 C10

0.20 0.6 C11

0.15 0.15 CA

SecciónTIPO

SecciónTIPO

Page 19: uleam_1

Verificando Esfuerzos en Muros

De no cumplirse esta expresión mejorar la calidad de la

albañilería (f’m) o aumentar el espesor del muro, o ver la

manera de reducir la magnitud de la carga axial

Page 20: uleam_1

Analizando Muros en Eje X

CUMPLE NO ...050.0034.0

56

5*40.100.140.0

5683.323

95.10

ZUSN

Ap

tL

Page 21: uleam_1

1X 1X

2X 2X

3X

3X

7X 7X

6X

5X

4X

8X

1Y

2Y 3Y

5Y

3Y 2Y

1Y

4Y4Y

P1

P1

6XP2

6Y

7Y

6Y

7Y

C2

C4

C3 C3

C2C2

P2

P4 P4

P2 P2

X

Y

Page 22: uleam_1

OK ...050.0059.0

56

5*40.100.140.0

5683.323

25.19

ZUSN

Ap

tL

OK ...050.0051.0

56

5*40.100.140.0

5683.323

65.16

ZUSN

Ap

tL

Analizando Muros en Eje X

Analizando Muros en Eje Y

Page 23: uleam_1
Page 24: uleam_1

Elección de Co más adecuado

Page 25: uleam_1

Elección de espesor de platea

Page 26: uleam_1

Sin ISE

Con ISE

Page 27: uleam_1

INTERACCION SISMICA

SUELO-ESTRUCTURA EN

EDIFICACIONES CON MUROS DE

DUCTILIDAD LIMITADA SOBRE

PLATEAS DE CIMENTACION AUTORES: ING. MARCO CERNA VASQUEZ

ING. CESAR ESPINOZA TORRES

ASESOR: DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

TRUJILLO - 2008

Page 28: uleam_1
Page 29: uleam_1
Page 30: uleam_1
Page 31: uleam_1
Page 32: uleam_1
Page 33: uleam_1
Page 34: uleam_1
Page 35: uleam_1

ANÁLISIS SISMICO COMPARATIVO ENTRE

LOS SISTEMAS DE MUROS DE DUCTILIDAD

LIMITADA Y ALBAÑILERÍA CONFINADA

PARA EDIFICACIONES CON PLATEAS DE

CIMENTACION SOBRE BASE ELASTICA

AUTOR: ING. LUIS ZAVALETA CHUMBIAUCA

ASESOR: DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

TRUJILLO - 2009

Page 36: uleam_1

Descripción del Proyecto

PROYECTO: “El Parque de Santa María”

UBICACIÓN:

- Urb. Santa María Mz “F”

- Trujillo - La Libertad

EDIFICIO TÍPICO:

- 4 Niveles

- 2 Departamentos por nivel

- Área Techada = 75 m2 por

departamento

DISTRIBUCIÓN POR DEPARTAMENTO:

- 1 Sala Comedor

- 1 Cocina - Lavandería

- 1 Hall

- 3 Dormitorios

- 1 Baño completo en dormitorio principal

- 1 Baño completo visitas

Page 37: uleam_1

Coeficientes de Rigidez del Suelo

Page 38: uleam_1
Page 39: uleam_1

Coeficientes de Rigidez del Suelo en la Cimentación

Se asignan los Coeficientes de Rigidez del Suelo en la platea de cimentación

para los modelos de Barkan y la Norma Rusa

Coeficientes concentrados en el

centroide de la platea de cimentación

Coeficiente Kz repartido en

área de platea de la

cimentación

Page 40: uleam_1

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

Desp

lazam

ien

tos e

n E

je

OY

(m

m)

0º 45º 90º

Ángulo de inclinación del sismo

DESPLAZAMIENTO MAXIMO EN EJE OY

Común

Barkan

Norma Rusa

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Desp

lazam

ien

tos e

n E

je

OX

(m

m)

0º 45º 90º

Ángulo de inclinación del sismo

DESPLAZAMIENTO MAXIMO EN EJE OX

Común

Barkan

Norma Rusa

FRECUENCIAS

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Formas de Vibración

Fre

cu

en

cia

s (

rad

/s)

Común

Barkan

Norma Rusa

PERIODOS DE VIBRACION

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Formas de Vibración

Peri

od

os d

e V

ibra

ció

n (

s)

Común

Barkan

Norma Rusa

Del Comportamiento Sísmico del Sistema de AC

A nivel de la Interacción Sísmica Suelo-Estructura

BARKAN COMPORTAMIENTO PROMEDIO CUMPLE E030

Page 41: uleam_1

FUERZA CORTANTE EN MURO M4X

26,50

27,00

27,50

28,00

28,50

29,00

29,50

30,00

30,50

31,00

31,50

Común Barkan Norma Rusa

Modelos Dinámicos

V (

ton

)

MOMENTO FLECTOR EN MURO M4X

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

Común Barkan Norma Rusa

Modelos Dinámicos

M (

ton

-m)

FUERZA AXIAL EN MURO M4X

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

Común Barkan Norma Rusa

Modelos Dinámicos

N (

ton

)

Fuerzas en Muros

Empotrado → Mayores Fuerzas

Flexibilidad en la Base → DISMINUYEN FUERZAS → BARKAN

Page 42: uleam_1

+AMENAZA

SISMICA

MDL

AC

ADECUADO

REAL

COMPORTAMIENTO

ESTRUCTURAL

CUMPLE CON R.N.E.

INTERACCION SISMICA SUELO ESTRUCTURA

+ VENTAJASCOSTOS

TIEMPOS

INVESTIGÁNDOSE

PROBADO Y MEJORADO

+AMENAZA

SISMICA

MDL

AC

ADECUADO

REAL

COMPORTAMIENTO

ESTRUCTURAL

CUMPLE CON R.N.E.

INTERACCION SISMICA SUELO ESTRUCTURA

+ VENTAJASCOSTOS

TIEMPOS+ VENTAJAS

COSTOS

TIEMPOS

INVESTIGÁNDOSE

PROBADO Y MEJORADO

Page 43: uleam_1

Análisis y diseño estructural con Interacción Suelo-

Estructura (ISE) mediante una comparación entre el modelo

sísmico normativo y un modelo integrado de un edificio

multifamiliar de 9 pisos del proyecto “Condominio Parque

Los Olivos” con carácter social con sistema de Muros de

Ductilidad Limitada (MDL) en la ciudad de Lima

AUTORES: ING. CARLO ALEXIS VEGA PEREDA

ING. SERGIO ANDRES ZARATE CHIRINOS

ASESOR: DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

LIMA – 2012

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Page 44: uleam_1

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

DELIMITACIÓN

Proyecto: “Condominio Parque Los Olivos”

Ubicación:

• Urb. El Parque del Naranjal Mz D-2 Los

Olivos, Lima

Descripción:

• 9 niveles

• 9 departamentos por piso

• Área techada: 75m2 por departamento

Distribución:

• 2 dormitorios,

• 1 baño completo en el dormitorio principal

• 1 baño completo para visitas

• 1 sala de estar

• 1 sala - comedor

• 1 cocina - lavandería.

Page 45: uleam_1

Sólo se calculan Cinco coeficientes de rigidez de los seis grados de libertad existentes, ya que en este

modelo se restringe el giro en el eje “z”

Cálculo de Co

Perfil Base de

fundación Suelo

Co

(kg/cm3)

S1 Roca o suelo

muy rígido

Arcilla y arena arcillosa dura

(IL<0) 3.0

Arena compacta (IL<0) 2.2

Cascajo, grava, canto rodado, arena

densa. 2.6

S2 Suelo

intermedio

Arcilla y arena arcillosa plástica

(0.25 < IL ≤ 0.5) 2.0

Arena plástica (0< IL ≤ 0.5) 1.6

Arena polvorosa medio densa y densa

(e ≤ 0.80) 1.4

Arena de grano fino, mediano y

grueso independiente de su densidad

y humedad

1.8

S3

Suelo flexible

o con estratos

de gran

espesor

Arcilla y arena arcillosa de baja

plasticidad

(0.5< IL ≤ 0.75)

0.8

Arena Plástica (0.5< IL ≤ 1) 1.0

Arena pólvoras, saturada, porosa (e >

0.80) 1.2

S4 Condiciones

excepcionales

Arcilla y arena arcillosa muy blanda

(IL>0.75) 0.6

Arena movediza (IL>1) 0.6

ACK

ACK

ACK

zz

yy

xx

yyy

xxx

ICK

ICK

..

..

o

Z

o

Y

o

X

A

baCoC

A

baDoC

A

baDoC

.

)(21

.

)(21

.

)(21

o

y

o

x

A

baCoC

A

baCoC

.

)3(21

.

)3(21

CoDo .5.01

1

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

Page 46: uleam_1

CONSIDERACIONES DE MODELACIÓN

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

• Material

• Elementos estructurales

• Diafragma rígido

Page 47: uleam_1

ANÁLISIS ISE

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

Cx = 22830.99 tn/m3

Cy = 22830.99 tn/m3

Cz = 28977.8 tn/m3

Cfix = 52160.03 tn/m3

Cfiy = 52160.03 tn/m3

Coeficientes

Kx = 16714796 tn/m3

Ky = 16714796 tn/m3

Kz = 21214934 tn/m3

Kfix = 434666.93 tn/m3

Kfiy = 434666.93 tn/m3

Coeficientes de Rigidez

Page 48: uleam_1

ANÁLISIS SISMICO AMPLIFICADO

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

ANÁLISIS SISMICO AMORTIGUACIÓN 2%

Para tener un comportamiento de modelación adecuado al tipo de estructura, de concreto con Muros de

Ductilidad Limitada (MDL) se ha realizado la inclusión del coeficiente Damping o amortiguación;

asimismo por diferentes estudios e investigaciones se sabe que este coeficiente en estas estructuras

varía entre 0.5 y 2.5 %.

ANÁLISIS SISMICO: SECCION DE MUROS AGRIETADOS

Debido a que se está modelando una interacción con el suelo, se está usando un modelo más completo,

el cual debe ser complementado con el comportamiento a los que están sometidos los muros de

espesores delgados, los cuales, se agrietan ante los sismos y por ello durante la modelación se utilizará

el concepto de una sección agrietada. Para lo cual, se trabajará con EI efectivo = 0.50 EIg

Periodo Fundamental:

hn= 22.05

Ct = 35.00

T = 0.63

Verificacion = CUMPLE

Parametros en x - y:

Tp = 0.40 Dato

Z= 0.40 Zona 3

U= 1.00 Edificacion tipo A

C= 2.50 < 2.5 Ok

S= 1.00 Suelo Rigido

P= 7275.29 CM+CV

Rx= 3.00 MDL Irregular

V= 2425.10 T * Cortante Sismico para la edificacion

Parámetros en x - y:

Tp = 0.40 Dato

Z= 0.60 Zona 3

U= 1.00 Edificación tipo A

C= 2.50 < 2.5 Ok

S= 1.00 Suelo Rígido

P= 7275.29 CM+CV

Rx= 3.00 MDL Irregular

V = 3637.65 T * Cortante Sísmico para la edificación

Page 49: uleam_1

RESULTADOS DE CONTROL DE DERIVA: MODELO AMPLIFICADO BARKAN - SAVINOV

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

Piso Desplazamiento D x 0.75R Deriva (m) Chequeo

9 0.0364 0.0819 0.0030 OK

8 0.0331 0.0745 0.0032 OK

7 0.0296 0.0666 0.0034 OK

6 0.0259 0.0583 0.0037 OK

5 0.0219 0.0493 0.0039 OK

4 0.0177 0.0398 0.0040 OK

3 0.0133 0.0299 0.0040 OK

2 0.0089 0.0200 0.0040 OK

1 0.0045 0.0101 0.0041 OK

SISMO X

Piso Desplazamiento D x 0.75R Deriva (m) Chequeo

9 0.0254 0.0572 0.0023 OK

8 0.0229 0.0515 0.0024 OK

7 0.0203 0.0457 0.0025 OK

6 0.0176 0.0396 0.0026 OK

5 0.0148 0.0333 0.0027 OK

4 0.0119 0.0268 0.0026 OK

3 0.0091 0.0205 0.0026 OK

2 0.0063 0.0142 0.0025 OK

1 0.0036 0.0081 0.0033 OK

SISMO Y

Page 50: uleam_1

RESULTADOS DE CONTROL DE DERIVA: AMORTIGUACIÓN 2% BARKAN - SAVINOV

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

Piso Desplazamiento D x 0.75R Deriva (m) Chequeo

9 0.0318 0.0715 0.0032 OK

8 0.0283 0.0636 0.0032 OK

7 0.0247 0.0556 0.0032 OK

6 0.0212 0.0477 0.0033 OK

5 0.0176 0.0395 0.0034 OK

4 0.0139 0.0312 0.0033 OK

3 0.0102 0.0231 0.0033 OK

2 0.0066 0.0149 0.0032 OK

1 0.0032 0.0072 0.0029 OK

Piso Desplazamiento D x 0.75R Deriva (m) Chequeo

9 0.0180 0.0406 0.0019 OK

8 0.0159 0.0358 0.0020 OK

7 0.0137 0.0309 0.0020 OK

6 0.0115 0.0259 0.0019 OK

5 0.0094 0.0212 0.0019 OK

4 0.0073 0.0164 0.0019 OK

3 0.0053 0.0119 0.0017 OK

2 0.0034 0.0077 0.0027 OK

1 0.0004 0.0010 0.0004 OK

SISMO Y

SISMO X

Piso Desplazamiento D x 0.75R Deriva (m) Chequeo

9 0.0318 0.0715 0.0032 OK

8 0.0283 0.0636 0.0032 OK

7 0.0247 0.0556 0.0032 OK

6 0.0212 0.0477 0.0033 OK

5 0.0176 0.0395 0.0034 OK

4 0.0139 0.0312 0.0033 OK

3 0.0102 0.0231 0.0033 OK

2 0.0066 0.0149 0.0032 OK

1 0.0032 0.0072 0.0029 OK

Piso Desplazamiento D x 0.75R Deriva (m) Chequeo

9 0.0180 0.0406 0.0019 OK

8 0.0159 0.0358 0.0020 OK

7 0.0137 0.0309 0.0020 OK

6 0.0115 0.0259 0.0019 OK

5 0.0094 0.0212 0.0019 OK

4 0.0073 0.0164 0.0019 OK

3 0.0053 0.0119 0.0017 OK

2 0.0034 0.0077 0.0027 OK

1 0.0004 0.0010 0.0004 OK

SISMO Y

SISMO X

Page 51: uleam_1

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS (UPC) Laureate International Universities®

ANALISIS ESTRUCTURAL COMPARATIVO

Cuadro Comparativo de Diseño de Muros de Concreto

PPTO Obra Estatico BalastoBarkan -

Savinov

Amortiguación

2% - Muros

Agrietados

% Variación

1 piso 7,893.09 kg 7,244.16 kg 6,572.40 kg 6,505.82 kg 7,786.49 kg 6.97%

2 piso 7,893.09 kg 6,778.16 kg 6,422.35 kg 6,357.26 kg 7,608.69 kg 10.92%

3 piso 7,893.09 kg 6,862.89 kg 6,543.35 kg 6,477.08 kg 7,752.10 kg 11.47%

4 piso 7,893.09 kg 7,053.52 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 7.57%

5 piso 7,893.09 kg 7,053.52 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 7.57%

6 piso 7,893.09 kg 7,159.43 kg 6,340.61 kg 6,276.39 kg 7,511.90 kg 4.69%

7 piso 7,893.09 kg 7,371.25 kg 6,543.35 kg 6,477.08 kg 7,752.10 kg 4.91%

8 piso 7,893.09 kg 7,371.25 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 3.41%

9 piso 7,893.09 kg 7,612.72 kg 7,278.21 kg 7,204.49 kg 8,622.70 kg 11.71%

71,037.77 kg 64,506.90 kg 59,023.96 kg 58,426.09 kg 69,927.29 kg -1.59%

N° de Pisos

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INTERACCION SISMICA

SUELO-ESTRUCTURA DE

EDIFICACIONES

APORTICADAS AUTORES: ING. DANIEL SILVA GUTIERREZ

ING. GUSTAVO IPANAQUE SANCHEZ

CONSULTOR: DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

PIURA - 2009

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Policlínico UDEP

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Page 56: uleam_1

ESTUDIO DE MODELOS

SISMICOS EN LAS

EDIFICACIONES AUTOR: ING. JAVIER DIAZ LORCA

CONSULTOR: DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

ESPAÑA - 2012

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E030 NCSE-02

STORY OutputCase UX UY UX UY

Text Text mm mm mm mm

STORY 4 DESPLASISMOX 100.664833 -0.657869 78.091461 -0.511241

STORY 4 DESPLASISMOY -0.812153 68.257799 -0.511241 43.047182

STORY3 DESPLASISMOX 84.041879 -0.560421 65.830264 -0.439943

STORY3 DESPLASISMOY -0.69134 59.106647 -0.439943 37.690656

STORY 2 DESPLASISMOX 58.578865 -0.402112 46.421397 -0.319509

STORY 2 DESPLASISMOY -0.49603 43.660242 -0.319509 28.188314

STORY 1 DESPLASISMOX 27.80756 -0.201371 22.215113 -0.161255

Desplazamientos

Fuerzas internas

E030 vs NCSE02

SISMO X SISMO Y

ESFUERZO E030 NCSE02 E030 NCSE02

AXIAL ( Ton) 15.99 17.37 12.17 14.13

CORTANTE(Ton) 9.16 10.91 9.33 11.39

M. FLECTOR( Ton.m) 24.06 31.32 21.03 26.40

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ANÁLISIS DE INTERACCIÓN SÍSMICA

SUELO ESTRUCTURA PARA REDUCIR

ESFUERZOS EN LOS ELEMENTOS

ESTRUCTURALES EN EDIFICACIONES

REGULARES E IRREGULARES CON

ZAPATAS AISLADAS EN HUARAZ

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

ESCUELA DE POSTGRADO

MAESTRIA EN CIENCIAS E INGENIERIA

MENCIÓN INGENIERIA ESTRUCTURAL

AUTOR: M.Sc. EFRAIN MANUEL LOPEZ SOTELO

ASESOR: Ph.D. GENNER VILLARREAL CASTRO

Huaraz, 2013

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Modelo de edificio regular – Empotrado en la base

Page 62: uleam_1

Modelo de edificio regular – Interacción suelo-estructura

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Tabla 1. Masas de las zapatas para la interacción suelo-estructura.

Tabla 2. Coeficientes de rigidez para la interacción suelo-estructura.

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ANALISIS SISMICO ESTATICO

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Page 67: uleam_1

ANALISIS SISMICO DINAMICO ESPECTRAL

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ANALISIS SISMICO DINAMICO TIEMPO-HISTORIA

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Modelo de edificio irregular – Empotrado en la base

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Modelo de edificio irregular – Interacción suelo-estructura

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CONTRASTACIÓN DE LA HIPÓTESIS

Si los resultados de las fuerzas internas o esfuerzos en los

elementos estructurales obtenidos con la interacción suelo-

estructura son menores a los obtenidos con el modelo empotrado

en la base, entonces la hipótesis será verdadera; de lo contrario,

la hipótesis será falsa.

PRUEBA CHI-CUADRADO (X2)

Es el nombre de una prueba de hipótesis que determina si dos

variables están relacionadas o no, también es conocida como

prueba de independencia, para ello se tiene que realizar los

siguientes pasos:

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1º. Realizar una conjetura.

2º. Plantear la hipótesis nula H0 en la que se asegura que las dos variables planteadas son independientes una de la otra, y plantear la hipótesis alternativa H1 en la que se asegura que las dos variables planteadas si son dependientes.

3º. Calcular el valor de X2.

Donde: O son las frecuencias observadas y E son las frecuencias esperadas.

Para poder aplicar la prueba chi-cuadrada el tamaño de la muestra debe ser mayor a 30 (n˃30).

4º. Determinar el grado de libertad v = (Nº filas - 1) * (Nº columnas - 1).

5º. Obtener el valor crítico para el grado de libertad y un nivel de significancia del 0.05 que indica que hay una probabilidad del 0.95 que la hipótesis nula sea verdadero, este valor se obtiene directamente de las tablas de chi-cuadrado.

6º. Realizar una comparación entre el chi-cuadrado calculado y el valor crítico de las tablas.

7º. Interpretar la comparación.

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CONTRASTACIÓN DE LA HIPÓTESIS – EDIFICACIÓN

REGULAR

PARA EL ELEMENTO 13

1º. Se conjetura que en la interacción sísmica suelo-estructura, la

rigidez del suelo de fundación está relacionada con la reducción

de las fuerzas internas o esfuerzos en los elementos estructurales

en las edificaciones.

2º. H0 : La rigidez del suelo de fundación no influye en la

reducción de las fuerzas internas o esfuerzos en los elementos

estructurales de las edificaciones (en la formulación de esta

hipótesis nula H0 se debe asegurar que las dos variables

planteadas son independientes una de la otra).

H1 : La rigidez del suelo de fundación si influye en la

reducción de las fuerzas internas o esfuerzos en los elementos

estructurales de las edificaciones.

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3º. Para calcular el valor del chi-cuadrado tenemos que tabular y

agrupar los datos correctamente:

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Con las Tablas 96, 97 y 98 se obtuvo la Tabla 99, que es un coteo

y agrupación de los datos y representa la frecuencia observada.

4º. El grado de libertad v = (2-1)(4-1) = 3

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5º. El valor critico para un nivel de significancia de 0.05 con una

probabilidad de 0.95 y 3 grados de libertad es: 7.8147.

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6º. Como el valor de X2 calculado (12.0000) es mayor al valor

crítico (7.8147) se debe rechazar la hipótesis nula H0 ó hipótesis

de independencia.

7º. Consecuentemente se acepta la hipótesis alternativa H1 : La

rigidez del suelo de fundación si influye en la reducción de las

fuerzas internas o esfuerzos en los elementos estructurales de las

edificaciones.

Por lo tanto queda demostrado la valides de la hipótesis de la

tesis para el elemento estructural 13.

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INTERACCION EDIFICIO

RIGIDO – SUELO

FLEXIBLE AUTOR: DR. AGHAEI ASL MOHAMED

CONSULTOR: DR. GENNER VILLARREAL CASTRO

RUSIA - 2010

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MODELOS DE CALCULO

Edificación Dimensiones (m) Peso (T)

a b h

Edificio 1 20 20 40 6688

Edificio 2 40 30 50 22500

Edificio 3 50 30 70 38535

Edificio 4 80 50 100 128000

Reactor

nuclear

74 45 70 259906

Forma Frecuencia (Hz)

1 0,767888468750

2 0,975697276585

3 1,540427084820

4 1,842079328783

5 1,845637041920

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PESO vs FRECUENCIA LIBRE

Edificación Peso (T) Primera frecuencia de

vibración libre (Hz)

Edificio 1 6688 1,907

Edificio 2 22500 1,676

Edificio 3 38535 1,090

Edificio 4 128000 0,916

Reactor

nuclear

259906 0,768

Edificación Potencia del estrato

flexible (m)

Primera frecuencia de

vibración libre (Hz)

Edificio 2 30 1,676

Edificio 2 20 1,857

Edificio 2 10 2,194

POTENCIA DEL ESTRATO vs FRECUENCIA LIBRE

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MODULO DE ELASTICIDAD DEL SUELO vs FRECUENCIA LIBRE

PROBLEMA ESPACIAL vs PROBLEMA PLANO

Edificio Módulo de

elasticidad (MPa)

Primera frecuencia de

vibración libre (Hz)

Edificio 2 300 1,676

Edificio 2 3000 3,190

Edificio 2 30000 3,659

Edificación Relación a/b Primera frecuencia de vibración libre (Hz)

Problema espacial Problema plano

Edificio 1 1 1,907 1,50

Edificio 2 1,33 1,676 1,38

Edificio 3 1,67 1,090 1,01

Edificio 4 1,6 0,916 0,87

RN 1,64 0,768 0,65

Page 89: uleam_1

Deformaciones plásticas en la base del edifico del reactor nuclear

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Page 91: uleam_1

SISMO DE BAM – IRAN 2003

Page 92: uleam_1

Deformaciones plásticas en la base del edifico del reactor nuclear

Espectros de Fourier para el sismo de Bam – Irán, 2003

Page 93: uleam_1

“TODO LO QUE SABES, PUBLICALO

Y SIN EGOISMOS, PORQUE LO QUE

HOY CONOCES, MAÑANA SERA

OBSOLETO”

¡¡¡MUCHAS GRACIAS!

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