ucp 2013

7/22/2019 UCP 2013

1/62

AVANCES DE

INVESTIGACIONES

EN INTERACCION

SUELO-ESTRUCTURADR. GENNER VILLARREAL CASTROPROFESOR VISITANTE UMRPSFXCH-Bolivia

PROFESOR EXTRAORDINARIO UPAO

PROFESOR PRINCIPAL UPC, USMPPREMIO NACIONAL ANR 2006, 2007, 2008

7/22/2019 UCP 2013

2/62

...a las personas no los mata el sismo, sino los edificios

Kliachko M.A.

7/22/2019 UCP 2013

3/62

7/22/2019 UCP 2013

4/62

SUELOS EXPANSIVOS

7/22/2019 UCP 2013

5/62

CRECIMIENTO VERTICAL

7/22/2019 UCP 2013

6/62

ARQUITECTURA

ESTRUCTURACIN

PRE-DIMENSIONAMIENTO

METRADOCARGA VERTICAL

100%CM+100%CV

METRADOCARGA LATERAL (SISMO)

100%CM+___%CV

NORMADISEOSSMICO

MODELACIN 1 MODELACIN 2

ANLISIS PORCARGA VERTICAL

CONTROL 1 , 2

ANLISIS PORCARGA LATERAL

CONTROL 3OkOk No

DISEO ESTRUCTURAL

No

7/22/2019 UCP 2013

7/62

ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS

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

Contenido de Humedad Natural = 1.36 por cientoDensidad Unitaria = 1.65 gr/cm3Contenido de Sales = 0.09 por cientoAngulo de Friccin Interna = 26 gradosCohesin = 0.10 kg/cm2Permeabilidad = 1.75*10-2 cm/sMdulo de Poisson ( u ) = 0.30

Mdulo de Elasticidad ( E ) = 175 kg/cm2Mdulo de Corte (G) = 67 kg/cm2Coeficiente de Balasto = 3.05 kg/cm3Capacidad Portante = 1.18 kg/cm2

7/22/2019 UCP 2013

8/62

PRINCIPALES AREAS DEINVESTIGACION SISMICA

METODOSESTADISTICOS(PROBABILISTICOS)

sismos son procesoseventuales noestacionarios

INTERACCION SUELO-

ESTRUCTURA contacto dinmico entrela base y la estructura

7/22/2019 UCP 2013

9/62

NO-LINEALIDADGEOMETRICA, FISICA YCONSTRUCTIVA diagramas no-lineales

desplazamiento-deformacin(geomtrica), esfuerzo-deformacin (fsica) yproceso constructivo por

etapas (constructiva)

i Mdulo Tangencial de Paso

i

7/22/2019 UCP 2013

10/62

7/22/2019 UCP 2013

11/62

DAOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTOSISMICO

Base aisladaBase

empotrada

junta ssmica

7/22/2019 UCP 2013

12/62

Edificaciones con aislamiento y amortiguacinssmica

7/22/2019 UCP 2013

13/62

7/22/2019 UCP 2013

14/62

7/22/2019 UCP 2013

15/62

MODELOS DINAMICOS DEINTERACCION SUELO-ESTRUCTURA

1m

m2

mn

X

X

..

..

20

10

Pndulo invertido

7/22/2019 UCP 2013

16/62

Rayanna B., Munirudrappa N. (India)

1m

mn

mk

D

K

x

x

D K

7/22/2019 UCP 2013

17/62

Kobori T. y otros (Japn)

m1

2m

m3

7/22/2019 UCP 2013

18/62

Onen Y.H., Tomas M.S. (Turqua)

km

4m

1m

5m

2m

6m

3m

mn

..X (t) (t + t )X..

1 2..X (t + t )

7/22/2019 UCP 2013

19/62

Nikolaenko N.A., Nazarov Yu.P. (Rusia)

2x

x1

x3

X2

X3

X1

c

0

7/22/2019 UCP 2013

20/62

Girscopo vertical libre o sistema vertical decuerpos slidos unidos elsticamente

7/22/2019 UCP 2013

21/62

MODELO DINAMICO DE INTERACCIONSISMICA SUELO-ZAPATA AISLADA-

SUPERESTRUCTURAZ

XY

k z

k yk x

kxkzk y

7/22/2019 UCP 2013

22/62

COEFICIENTES DE RIGIDEZ

1. MODELO D.D. BARKAN O.A. SAVINOV

ACK zz

ACK xx

ICK

7/22/2019 UCP 2013

23/62

00 ..

)(2

1

A

ba

CCz

0

0 ..

)(21 A

baDCx

0

0 ..

)3(21

A

baCC

7/22/2019 UCP 2013

24/62

2. MODELO NORMA RUSA SNIP 2.02.05-87

ACK zz

ACK xx

ICK

ICK

7/22/2019 UCP 2013

25/62

zx CC 7,0

A

A

EbCz10

0 1

zCC 2

zCC

7/22/2019 UCP 2013

26/62

mzz pC

E

6

zx 6,0

z 5,0

z 3,0

7/22/2019 UCP 2013

27/62

7/22/2019 UCP 2013

28/62

CALCULO DE EDIFICACION DE 5 PISOS,CONSIDERANDO LA INTERACCION SUELO-

ESTRUCTURA

400

600

5000

5000

5000

5000

6000 6000

1 1

7/22/2019 UCP 2013

29/62

21-25116-120 121-125

46-5071-75

141-145 161-165 181-185

16-20106-110 111-115

66-7041-45

136-140 156-160 176-180

11-15 36-40

96-100 101-105

61-65

131-135 151-155 171-175

6-10

31-35

86-90 91-95

56-60

126-130 146-150 166-170

1-5 76-80

26-30

81-85 51-55

y

x

CM(P1-P5)

7/22/2019 UCP 2013

30/62

Edificacin sin interaccin suelo-estructura

7/22/2019 UCP 2013

31/62

Edificacin con interaccin suelo-estructura

7/22/2019 UCP 2013

32/62

NORMA PERUANA E030-2010

NModelo

dinmico

Perodo de vibracin por la forma (s)

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

1 Comn 0,787 0,747 0,569 0,255 0,237 0,183 0,149 0,131 0,107 0,103 0,087 0,085

2 Barkan 0,843 0,819 0,618 0,266 0,253 0,193 0,152 0,136 0,108 0,107 0,087 0,087

3 Ilichev 1,024 1,008 0,735 0,292 0,284 0,210 0,156 0,142 0,111 0,109 0,089 0,088

4 Sargsian 1,023 1,006 0,742 0,291 0,284 0,211 0,156 0,143 0,111 0,109 0,089 0,088

5 Norma Rusa 0,872 0,852 0,640 0,271 0,260 0,198 0,153 0,138 0,109 0,108 0,088 0,087

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

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

Formas de vibracin

Perodosde

vibracin(s)

Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa

7/22/2019 UCP 2013

33/62

NModelo

dinmico

Desplazamientomximo (mm)

FUERZAS INTERNAS

Xmx YmxNmx(T)

Vmx(T)

Mmx(T.m)

Mt,mx(T.m)

1 Comn1,38(P.5)

12,04(P.5)

10,20(21)

4,23(56,66)

10,69(56,66)

0,19(varios)

2 Barkan1,59(P.5)

12,68(P.5)

9,42(1)

4,02(56,66)

10,55(56,66)

0,19(varios)

3 Ilichev1,77(P.5)

14,94(P.5)

7,67(1)

3,51(61)

10,15(56,66)

0,19(varios)

4 Sargsian1,72(P.5)

14,83(P.5)

7,81(1)

3,58(61)

10,16(56,66)

0,19(varios)

5 Norma Rusa1,65(P.5)

13,03(P.5)

9,11(1)

3,92(56,66)

10,46(56,66)

0,19(varios)

NORMA PERUANA E030-2010 (=00)

7/22/2019 UCP 2013

34/62

0

2

4

6

8

10

12

14

1618

0 45 90

Angulo de inclinacin de l sismo

Moment

oflector(T.m

)

Comn Barkan Ilichev Sargsian Norma Rusa

17500

7/22/2019 UCP 2013

35/62

17500

14000

10500

7000

3500

-1000

11249 21926 32603 43281 53958 Misses

EDIFICACION SIN INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA

17500

7/22/2019 UCP 2013

36/62

Misses410343294324862167618670

-1000

3500

7000

10500

14000

17500

EDIFICACION POR EL MODELO D.D. BARKAN O.A. SAVINOV

17500

7/22/2019 UCP 2013

37/62

17500

14000

10500

7000

3500

-1000

7272 13978 20684 27390 34096 Misses

EDIFICACION POR EL MODELO V.A. ILICHEV

7/22/2019 UCP 2013

38/62

7/22/2019 UCP 2013

39/62

ANLISIS SISMICO AMORTIGUACIN 2%Para tener un comportamiento de modelacin adecuado al tipo de estructura, de concreto con Muros de

Ductilidad Limitada (MDL) se realiz la inclusin del coeficiente Damping o amortiguacin; el cual, pordiferentes estudios e investigaciones se sabe que para estructuras de concreto tiene un valor aproximadode 2%

ANLISIS SISMICO: SECCION DE MUROS AGRIETADOSDebido a que se est modelando una interaccin con el suelo, se est usando un modelo ms completo, elcual debe ser complementado con el comportamiento a los que estn sometidos los muros de espesoresdelgados, los cuales, se agrietan ante los sismos y por ello durante la modelacin se utiliz el concepto de

seccin agrietada. Para lo cual, se consider un EI efectivo = 0,50 EIg

7/22/2019 UCP 2013

40/62

DISEO ESTRUCTURAL COMPARATIVO DE MUROS DE

CONCRETO

PPTO Obra Estatico BalastoBarkan -

Savinov

Amortiguacin

2% - Muros

Agrietados

% Variacin

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

7/22/2019 UCP 2013

41/62

7/22/2019 UCP 2013

42/62

NORMA RUSA SNIP 2.02.05-87

MODELOS DINAMICOS

7/22/2019 UCP 2013

43/62

MASAS EN EL CENTROIDE DEL CABEZAL

N

i

N

i

oipizrredz mmmm1 1

,,

*

,

N

i

i

N

i

pixrredx mmmm1

0,

1

,

*

,

N

i

rihi

N

i

ihpizrred mhrmrm1

2

2

2

,0,

1

2

,,

*

,,

N

i

ivi

N

i

ivpixrred rmrm1

2

,0,

1

2

,,

*

,,

7/22/2019 UCP 2013

44/62


p

INE

K

b

redx

_3

,

pb

redz

redz

redz

ANE

lK

KK

0

*

,

*

,

,

1

N

i

ih

redz

red r

N

KK

1

2

,

,

,

N

i

iv

redx

red rN

KK

1

2

,

,

,

7/22/2019 UCP 2013

45/62

7/22/2019 UCP 2013

46/62

CALCULO DE EDIFICIO DE 16 PISOS, CONSIDERANDOLA INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA

8000 8000

A B C

6000

6000

6000

6000

6000

1

2

3

4

5

6

DIAFRAGMA D1

DIAFRAGMA D2

DIAFRAGMA D1

1 1

500

500

250

273-288177-192

81-96

7/22/2019 UCP 2013

47/62

705-720

689-704

673-688

657-672

641-656

305-320289-304

225-240

241-256

257-272

209-224

193-20897-112

65-80

49-64

33-48

17-32

1-16

113-128

161-176

145-160

129-144

449-464 465-480

417-432 433-448

385-400 401-416

353-368 369-384

321-336 337-352

481-496 561-576

497-512 577-592

513-528 721-736

529-544 609-624

545-560 625-640

X

Y c.m.

* (P1-P16)

753-768

737-752

7/22/2019 UCP 2013

48/62


Modelo dinmico Kx(T/m)

Ky

(T/m)Kz

(T/m)K

x

(T.m)K

y

(T.m)K

z

(T.m)

Norma Rusa 1113617 1113617 8570395 728483575 228543867 124353898

Ilichev 172083 171577 3456000 297033316 95433316 -

7/22/2019 UCP 2013

49/62

7/22/2019 UCP 2013

50/62

Edificio con interaccin suelo-estructura

7/22/2019 UCP 2013

51/62

N Modelo dinmico

Perodo de vibracin por la forma (s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Comn 1,791 0,753 0,485 0,471 0,216 0,163 0,131 0,106 0,092 0,074

2 Ilichev 1,866 1,081 0,561 0,506 0,321 0,283 0,193 0,166 0,143 0,126

3 Norma Rusa 1,824 0,937 0,574 0,476 0,221 0,198 0,172 0,136 0,103 0,102

N Modelo dinmicoFrecuencia angular por la forma (rad/s)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 Comn 3,51 8,35 12,96 13,33 29,06 38,67 47,93 59,22 68,07 84,45

2 Ilichev 3,37 5,81 11,21 12,42 19,58 22,19 32,56 37,94 43,94 49,87

3 Norma Rusa 3,45 6,71 10,95 13,21 28,46 31,72 36,64 46,17 60,82 61,36

RESULTADOS DE LA INVESTIGACION NUMERICA

7/22/2019 UCP 2013

52/62

NORMA PERUANA E030-2010 (=00)

N Modelo dinmico

Desplazamiento mximo(mm)

DIAFRAGMA

Xmx Ymx Nmx(T)

Vmx(T)

Mmx(T.m)

Mt,mx(T.m)

1 Comn 0,13 77,56 170,04 343,31 3110,01 0,12

2 Ilichev 0,19 83,05 177,25 393,73 3299,68 0,14

3 Norma Rusa 0,18 79,36 174,66 358,55 3178,37 0,13

N Modelo dinmico

COLUMNA

Nmx(T)

Vmx(T)

Mmx(.)

Mt,mx(.)

1 Comn 378,07 4,04 7,22 0,01

2 Ilichev 390,94 4,34 7,77 0,01

3 Norma Rusa 380,88 4,06 7,25 0,01

7/22/2019 UCP 2013

53/62

DISTRIBUCION DE ENERGIA EN EL EDIFICIO

EFECTO DE DISIPACION DE ENERGIA

Ymx(%)

Nmx(%)

Vmx(%)

Mmx(%)

2,8 3,6 3,2 1,0

7/22/2019 UCP 2013

54/62

AMORTIGUADOR EN EL CENTROIDE DEL CABEZAL

CENTROIDE DEL CABEZAL

Modelo dinmico

ACELEROGRAMA DE CHIMBOTE ACELEROGRAMA DE LIMA

uy(mm)

vy(m/s)

ay(m/s2)

uy(mm)

vy(m/s)

ay(m/s2)

Norma Rusa(sin disipacin)

0,51 0,023 1,382 0,96 0,033 1,850

Norma Rusa(con disipacin)

0,48 0,021 1,231 0,87 0,031 1,695

ALABEO EN LA LOSA DEL 16 vo PISO

7/22/2019 UCP 2013

55/62

ALABEO EN LA LOSA DEL 16-vo PISO

17 221

102 306

X

Y

DESPLAZAMIENTOS VERTICALES DE LA LOSA DEL 16vo PISO (mm)

Nudo Formas de vibracin

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

102 -1,22 12,01 11,00 -1,67 -0,37 41,66 -10,82 -0,54 29,01 -0,11

306 -0,95 -12,04 -11,22 0,36 -4,34 -41,49 10,73 1,63 -29,02 0,14

17 1,21 9,43 -16,39 1,73 0,84 3,83 48,64 1,23 19,41 -0,69

221 0,96 -9,41 16,61 -0,30 3,14 -4,00 -48,55 -2,32 -19,39 0,94

7/22/2019 UCP 2013

56/62

7/22/2019 UCP 2013

57/62

7/22/2019 UCP 2013

58/62

7/22/2019 UCP 2013

59/62

7/22/2019 UCP 2013

60/62

7/22/2019 UCP 2013

61/62

7/22/2019 UCP 2013

62/62

MUCHAS [email protected]

www.gennervillarrealcastro.blogspot.com
mailto:[email protected]://www.gennervillarrealcastro.blogspot.com/http://www.gennervillarrealcastro.blogspot.com/mailto:[email protected]

ucp 2013

Documents