Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

28
ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly INGENIERÍA SÍSMICA VII CICLO ANÁLISIS DINÁMICO - EJERCICIO 2 Datos de la edificación: Planta Típica N° Pisos : 3 pisos VP : 6 Altura e/p : 3.8 m VS : 6 F'c : 210 Longitud entre Ejes: Fy : 4200 A - B: 5.40 Pacab. : 100 B - C: 5.20 S/C : 400 1 - 2 : 7.20 Espesor de losa 20 cm 2 - 3 : 7.40 P. Propio Losa: 300 Área Total de paños 135 Longitud de Vigas: Área Total : 165.00 VP - 1 : 7.00 Ɣ Concreto: 2400 VP - 2 : 6.80 Columnas: N° = 9 VS - 1 : 5.00 C-1 : 0.40 x 0.40 m VS - 2 : 4.80 Vigas : kg/cm 2 kg/cm 2 kg/m 2 kg/m 2 kgf/m 2 m 2 m 2 kgf/m 3 VP (.40 x .60) V P (.40 x .60) VP (.40 x .60) V P (.40 x .60) VP (.40 x .60) VP (.40 x .60) V S (.40 x .40) V S (.40 x .40) V S (.40 x .40) V S (.40 x .40) V S (.40 x .40) V S (.40 x .40) 7.2 7.4 5.4 5.2 7 6.8 4.8 5 A B C 3 2 1

Transcript of Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

Page 1: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

ANÁLISIS DINÁMICO - EJERCICIO 2

Datos de la edificación:

Planta Típica

N° Pisos : 3 pisos VP : 6

Altura e/p : 3.8 m VS : 6

F'c : 210 Longitud entre Ejes:

Fy : 4200 A - B : 5.40

Pacab. : 100 B - C : 5.20

S/C : 400 1 - 2 : 7.20

Espesor de losa 20 cm 2 - 3 : 7.40P. Propio Losa: 300

Área Total de paños 135 Longitud de Vigas:

Área Total : 165.00 VP - 1: 7.00

Ɣ Concreto: 2400 VP - 2: 6.80

Columnas: N° = 9 VS - 1: 5.00C-1 : 0.40 x 0.40 m VS - 2: 4.80

Vigas :

kg/cm2

kg/cm2

kg/m2

kg/m2

kgf/m2

m2

m2

kgf/m3

VP (.40 x .60) VP (.40 x .60)

VP (.40 x .60) VP (.40 x .60)

VP (.40 x .60) VP (.40 x .60)

VS

(.4

0 x

.40)

VS

(.4

0 x

.40)

VS

(.4

0 x

.40)

VS

(.4

0 x

.40)

VS

(.4

0 x

.40)

VS

(.4

0 x

.40)

7.2 7.4

5.4

5.2

76.8

4.8

5

A

B

C

321

Page 2: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

VP : 0.40 x 0.60 m

VS : 0.40 x 0.40 m

Page 3: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

1. Estableciendo el modelo Dinámico:

Según el modelo se tiene: 3 GDL

Entonces la amtriz de rigidez lateral es

2. Metrado de Cargas:

10

0%

DESCRIPCIÓN NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3

Peso de la losa 40572.00 Kg 40572.00 Kg 40572.00 Kg

Peso de acabados 13524.00 Kg 13524.00 Kg 13524.00 Kg

Peso VP 23846.40 Kg 23846.40 Kg 23846.40 Kg

Peso VS 11289.60 Kg 11289.60 Kg 11289.60 Kg

Peso C-1 13132.80 Kg 13132.80 Kg 13132.80 Kg

50

% S/C 66000.00 Kg 66000.00 Kg 66000.00 Kg

Peso por Nivel 135364.8 Kg 135364.8 Kg 135364.8 Kg

PESO TOTAL 406094.4 Kg 406.09 Tn

Gráficamente

P3 : 128.80 Tn

P2 : 135.36 Tn

P1 : 135.36 Tn

k3x3

F3

F2

F1

P3 , m3

K3 , u3

P2 , m2

K2 , u2

P1 , m1

K1 , u1

Vb=zucs

R P

P3

P2

P1

Page 4: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

P.Total = 399.53 Tn

P3

P2

P1

Page 5: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

3. Cálculo de las rigideces por el Método Aproximado "Muto"

Inercias: 213333.33 720000

a. Pórticos Ejes A y C:

Kv = 1000 Kv = 972.973

Kc = 561 561.4 561.4ǩ = 1.73 3.51 1.73

a = 0.46 0.64 0.46

K = 4.71 K = 6.46 K = 4.71

Kc = 561 561.4 561.4

ǩ = 1.73 3.51 1.73

a = 0.46 0.64 0.46

K = 4.71 K = 6.46 K = 4.71

Kc = 561 561.4 561.4

ǩ = 1.78 3.51 1.73

a = 0.60 0.73 0.60

K = 6.12 K = 7.38 K = 6.07

4. Modelo Dinámico:

128.80 Tn

###

47.64 Tn/cm

135.36 Tn###

47.64 Tn/cm

135.36 Tn

###58.70 Tn/cm

IC-1: cm4 IVP: cm4

P3=

m3 =

K3 =

P2=m2 =

K2 =

P1=

m1 =K1 =

Page 6: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

Page 7: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

1.-Hallando la matriz de masa y rigidez:

Matriz de rigidez Matriz de masas

106.34 -47.64 0 0.14 0 0

-47.64 95.28 -47.64 0 0.14 0

0 -47.64 47.64 0 0 0.13

2.-Calculando las frecuencias:

106.34 -47.64 0 0.14 0 0

= 0-47.64 95.28 -47.64 0 0.14 0

0 -47.64 47.64 0 0 0.13

106.34 -47.64 0 0.14 x 0 0

-47.64 95.28 -47.64 0 0.14 x 0

0 -47.64 47.64 0 0 0.13 x

106.34 - 0.14x -47.64 0

-47.64 95.28 - 0.14x -47.64 = 0

0 -47.64 47.64 - 0.13x

Hallando la determinante:

482647.55 -1330.21 -699.01 1.93 -626.28 1.73 0.91

0.00 0.00 0.00 0.00 -241323.77 313.14 -108108 297.95

### 4.560 x^2 ### ### = 0

= 78.224 = 8.84

= 588.71 = 24.26

= 1157.16 = 34.02

= 0.71 s

Si: w2= x

w21 w1

w22 w2

w23 w3

T1

|𝑲|−𝒘^𝟐 |𝒎|=𝟎|■8(𝒌_𝟏+𝒌_𝟐& −〖 𝒌〗 _𝟐 @█( −〖 𝒌〗 _𝟐@𝟎)&█(𝒌_𝟐+ _𝒌 𝟑@ −〖 𝒌〗 _𝟑 ))■8(𝟎@−〖 𝒌〗 _𝟑@ _𝒌 𝟑 )|−𝒘^𝟐 |■8(𝒎_𝟏&𝟎@█(𝟎@𝟎)&█(𝒎_𝟐@𝟎))■8(𝟎@𝟎@ _𝒎𝟑 )|=𝟎

− 〖𝒘〗^𝟐−

Page 8: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

= 0.26 s

= 0.18 s

T2

T3

Page 9: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

3.- Modos de vibración:

●MODO 1: = 78.22

106.34 -47.64 0.00 0.14 0.00 0.00

-47.64 95.28 -47.64 0.00 0.14 0.00

0.00 -47.64 47.64 0.00 0.00 0.13

106.34 -47.64 0 10.79 0 0

-47.64 95.28 -47.64 0 10.79 0

0 -47.64 47.64 0 0 10.3

95.55 -47.64 0.00

-47.64 84.48 -47.64

0.00 -47.64 37.37

1

2.01 =

2.56

●MODO 2: = 588.71

106.34 -47.64 0.00 0.14 0.00 0.00

-47.64 95.28 -47.64 0.00 0.14 0.00

0.00 -47.64 47.64 0.00 0.00 0.13

106.34 -47.64 0 81.23 0 0

-47.64 95.28 -47.64 0 81.23 0

0 -47.64 47.64 0 0 77.3

25.11 -47.64 0.00

-47.64 14.04 -47.64

0.00 -47.64 -29.66

1

0.53 =

w21

ø11

ø21

ø31

ø11

ø21

ø31

w22

ø11

ø21

ø31

ø11

ø21

|𝑲|−𝒘^𝟐 |𝒎|{∅_𝑰𝑱 }=𝟎

{∅_𝑰𝑱 }=𝟎− 〖𝒘〗^𝟐− {∅_𝑰𝑱 }=𝟎

=𝟎

{∅_𝑰𝑱 }=𝟎− 〖𝒘〗^𝟐− {∅_𝑰𝑱 }=𝟎

=𝟎

Page 10: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

0.85 ø31

Page 11: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

●MODO 3: = 1157.16

106.34 -47.64 0.00 0.14 0.00 0.00

-47.64 95.28 -47.64 0.00 0.14 0.00

0.00 -47.64 47.64 0.00 0.00 0.13

106.34 -47.64 0 159.673 0 0

-47.64 95.28 -47.64 0 159.7 0

0 -47.64 47.64 0 0 152

-53.33 -47.64 0.00

-47.64 -64.40 -47.64

0.00 -47.64 -104.29

1

-1.12 =

0.51

Matriz de Eigen Vectores:

ϕ1 1.00 1

= 2.006 0.53 -1.12

2.557 0.85 0.51

4.- Matriz de Frecuencias:

78.22 0 0

= 0 588.71 0

0 0 ###

5.- Matriz de Aceleraciones:

Donde: Z = 0.40 Si : T1 = ### s

U = 1.50 T2 = ### s

Tp = 0.60 T2 = ### s

C = 2.50S = 1.20 Para : C = 2.11

R = 8.00 C = 2.50

w23

ø11

ø21

ø31

ø11

ø21

ø31

Ω2

{∅_𝑰𝑱 }=𝟎− 〖𝒘〗^𝟐− {∅_𝑰𝑱 }=𝟎

=𝟎

𝑆_𝑎=𝑍𝑈𝐶𝑆/𝑅∗𝑔 𝐶=2.5(𝑇𝑝/𝑇)≤2.5

Page 12: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

g = 981.00 C = 2.50

Page 13: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

0.190

0.225

0.225

A186.42 0 0

= 0 220.725 0

0 0 220.725

6.- Matriz Modal normalizada

MODO 1 MODO 2 MODO 3

1.26 0.52 0.57

ϕ0.792 1.91 1.74

= 1.588 1.00 -1.95

2.024 1.61 0.89

7- Matriz de Participación:

P

0.792 1.59 2.02 0.14 0 0 1

= 1.906 1.00 1.61 0.00 0.14 0 1

1.740 -1.95 0.89 0.00 0 0.13 1

P0.1093 0.2191 0.266 1

= 0.263 0.1386 0.212 1

0.2401 -0.269 0.117 1

P

0.59

= 0.61

0.09

P

0.59 0 0

= 0 0.61 0

Sa1=

Sa2=

Sa3=

𝜙_𝑗𝑛=𝑢_𝑗𝑛/√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗 ^2 〗 )

√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )= √(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )=√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )=

[𝑃]=[𝜙]^𝑇∙[𝑀]∙{1}

Page 14: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

P

0 0 0.09

Page 15: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

8.- Matriz de desplazamientos:

U

0.792 ### 1.7403

*0.59 0 0

*186.42 0 0

= 1.588 ### -1.948 0.00 0.61 0 0.00 ### 0

2.024 ### 0.89 0.00 0 0.09 0.00 0 ###

-1

78.2 0.0 0.0

0.0 ### 0.0

0.0 0.0 1157.2

U

0.47 1.17 0.1534

*186.4 0 0

*0.013 ### ###

= 0.944 0.62 -0.172 0.0 ### 0 0.000 ### ###

1.203 0.99 0.0784 0.0 0 ### 0.000 ### ###

U87.7 258 33.856

*0.013 ### ###

= 176 136 -37.9 0.000 ### ###

224 219 17.314 0.000 ### ###

U

1.121 0.44 0.029

= 2.249 0.23 -0.033

2.867 0.37 0.015

Entonces los desplazamientos máximos resultantes son:

U1 = 1.20 cm

U2 = 2.26 cm

U3 = 2.89 cm

9.- Matriz de Fuerzas Laterales:

Fs

106.34 -47.64 0.00

*1.12 0.4 0.029

= -47.64 95.28 ### 2.25 0.2 -0.033

0.00 -47.64 47.64 2.87 0.4 0.015

Fs

12.101 35.62 4.672

= 24.27 -16.56 -5.23

√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )=

[𝑈]=[Φ][𝑃][𝐴] [Ω^2 ]^(−1)

[𝐹_𝑠 ]=[𝐾][𝑈]

Page 16: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

Fs

29.441 6.6752 2.273

Page 17: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

ALUMNA: SICCHA SANTOS, Asly

INGENIERÍA SÍSMICAVII CICLO

Fuerzas aplicadas:

F1 37.91 Tn

F2 = 29.84 Tn

F3 30.27 Tn

10.- Cortante Basal:

V =

12.1 24.3 29.4

*1

35.6 -16.6 6.7 1

4.7 -5.2 2.3 1

V =

65.81

25.74

1.717

Finalmente:

Vb = 70.69 Tn

11. Modelo Dinámico Final

30.27 Tn

128.80 Tn

0.13 Tn/cm

47.64 Tn/cm

29.84 Tn 135.36 Tn

###

47.64 Tn/cm

135.36 Tn###

37.91 Tn

58.70 Tn/cm

Vb = 70.69 Tn

P3=

m2 =

K3 =

P2=

m2 =

K2 =

P1=m1 =

K1 =

[𝑉]=([𝐹]^𝑇 {1})^𝑇

Page 18: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

SICCHA SANTOS, Asly

ANÁLISIS DINÁMICO - EJERCICIO 1

80 Tn

0.0815

7.00 Tn/cm La estructura corresponde

a un colegio de Trujillo

90 Tn

0.0917

11.00 Tn/cm

1.-Hallando la matriz de masa y rigidez:

Matriz de rigidez Matriz de masas

18.00 -7.00 0.09 0

-7 7.00 0 0.08

2.-Calculando las frecuencias:

18.00 -7.00 0.09 0

-7.00 7.00 0 0.08

18.00 -7.00 0.09 0

-7.00 7.00 0 0.08

18.00 - 0.09 x -7.00

-7.00 7 - 0.08x

Hallando la determinante:

0 = [(18.00-0.09x)(7-0.08x)-(49)

Teniendo 77 - -2.11 x + 0.0075 = 0

W2 =

m2 =

K2 =

W1 =

m1 =

K1 =

Si: w2= x

x2

|𝑲|−𝒘^𝟐 |𝒎|=𝟎|■8(𝒌_𝟏+𝒌_𝟐& −〖 𝒌〗 _𝟐@ −〖 𝒌〗 _𝟐&𝒌_𝟐 )|−𝒘^𝟐 |■8(𝒎_𝟏&𝟎@𝟎&𝒎_𝟐 )|=𝟎

− 〖𝒘〗^𝟐=𝟎

− 𝒙 =𝟎=𝟎

(126 −1.47 𝑥−0.64𝑥+〖 0.01𝑥〗^2 )−49

Page 19: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

SICCHA SANTOS, Asly

a = 0.007 b = -2.1101 c = 77

= 238.97 = 43.07

Luego:

= 15.46 = 6.56

Período: = 0.41 s = 0.96 s

3.- Modos de vibración:

●MODO 1: = 43.07

18.00 -7.00 - 43.07 0.09 0.00

-7.00 7.00 0.00 0.08

14.05 -7.00 1

-7.00 3.49

= 1.00 cm

= 2.01 cm

●MODO 2: = 238.97

18.00 -7.00 - 239.0 0.09 0.00

-7.00 7.00 0.00 0.08

-3.92 -7.00 1

-7.00 -12.5

= 1.00 cm

= -0.56 cm

Finalmente matriz Eigen Vectores:

ø = 1.00 1.00

2.01 -0.56

w22 w2

1

w2 w1

T2 T1

w21

ø21

ø11

ø21

w22

ø21

ø11

ø21

|𝑲|−𝒘^𝟐 |𝒎|{∅_𝑰𝑱 }=𝟎

{∅_𝑰𝑱 }=𝟎=𝟎

{∅_𝑰𝑱 }=𝟎=𝟎

Page 20: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

SICCHA SANTOS, Asly

MODO 1 MODO 2

2.0 cm -0.56 cm

1.0 cm 1.0 cm

T1 = 0.957 s T2 = 0.41 s

4.- Matriz de Frecuencias:

=43.07 0

0 238.97

5.- Matriz de aceleraciones:

Donde: Z = 0.40 Si : T1 = 0.957

U = 1.50 Si : T2 = 0.41

Tp = 0.60

C = 2.50 Para : C = 1.567

S = 1.20 Para : C = 2.50

R = 8.00

g = 9.81 0.141 g

0.225 g

A =138 0

0 221

6.- Matriz Modal Normalizada:

MODO 1 MODO 2

Ω2

Sa1=

Sa2=

𝑆_𝑎=𝑍𝑈𝐶𝑆/𝑅∗𝑔 𝐶=2.5(𝑇𝑝/𝑇)≤2.5

𝜙_𝑗𝑛=𝑢_𝑗𝑛/√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗 ^2 〗 )√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )=√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )=

Page 21: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

SICCHA SANTOS, Asly

0.68 0.33

Finalmente:

ϕ =1.47 3.05

2.96 -1.71

7.- Matriz de Participación:

P =1.47 2.96 . 0.09 0 . 1

3.05 -1.71 0 0.08 1

P =0.135 0.241 . 1

0.28 -0.1396 1

P =0.376

0.141

P =0.376 0

0 0.1406

8.- Matriz de desplazamientos:

U =1.472 3.055

*0.3761 0

*138 0

*0.023 0.000

2.955 -1.712 0 0.14061 0 221 0.000 0.004

U =0.5537 0.43

*138.3 0.00

*### 0.000

1.1113 -0.241 0.00 220.73 ### 0.004

U =76.59 94.8

*0.023 0.000

153.72 -53.14 0.000 0.004

U =1.8 0.4

3.6 -0.2

Entonces los desplazamientos máximos resultantes son:

= 1.8 cm

= 3.6 cm

9.- Matriz de Fuerzas Laterales:

U1

U2

√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )=√(∑▒〖𝑚 _𝑗𝑗∙〖𝑢 _𝑗𝑛〗^2 〗 )=

[𝑃]=[𝜙]^𝑇∙[𝑀]∙{1}

[𝑈]=[Φ][𝑃][𝐴] [Ω^2 ]^(−1)

[𝐹_𝑠 ]=[𝐾][𝑈]

Page 22: Ejercicio_Dinamica Estructural_Siccha Santos Asly.xlsx

SICCHA SANTOS, Asly

Fs =18.00 -7.00

*1.8 0.4

-7.00 7.00 3.6 -0.2

Fs =7.027 8.6974

12.54 -4.3336

= 11.2 Tn

= 13.3 Tn

10.- Cortante Basal:

V =7.027 12.535

*1

8.697 -4.3336 1

V =19.56

4.364

Finalmente:

Vb = 20.04 Tn

11. Modelo Dinámico Final

13.3 Tn P2 = 80.00 Tn

m2 = 0.0815

3.6 cm

11.2 Tn W1 = 90.00 Tn

m2 = 0.09

1.8 cm

20.04 Tn

F1

F2

Tn.s2/cm

u2=

Tn.s2/cm

u1=

[𝑉]=([𝐹]^𝑇 {1})^𝑇