Laura Araque Mpp
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DESARROLLO DE UN SOFTWARE EN JAVA PARA EL CÁLCULO DE FUERZAS SÍSMICAS USANDO EL
MÉTODO DE LA FUERZA HORIZONTAL EQUIVALENTE
Carlos M. Piscal, MScFacultad de IngenieríaUniversidad de la Salle
Laura V. Araque, Estudiante ICFacultad de IngenieríaUniversidad de la Salle
Fabian Lamus, MScFacultad de IngenieríaUniversidad de la Salle
Wilson Rodriguez, MScFacultad de IngenieríaUniversidad de la Salle
OBJETIVO GENERAL
Automatizar y optimizar el proceso del cálculo de las fuerzassísmicas por medio del método de la fuerza equivalente, teniendo encuenta las consideraciones del Reglamento Colombiano deConstrucción Sismo Resistente NSR-10.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Generar los espectros de diseño para efectuar el análisis sísmico Realizar el chequeo del periodo dinámico Originar informes que pueden ser incluidos en las memorias de
cálculo
El cálculo de las fuerzas sísmicas es fundamental para el diseño de una edificación
Permite realizar el ajuste de resultados durante el análisis dinámico
Automatización de procesos repetitivos
Disminución del error humano
Incorporación del nuevo Reglamento Colombiano de Construcción SismoResistente NSR-10
Software como herramienta educativa
JUSTIFICACIÓN
1. ESTADO DEL ARTE
2.IMPLEMENTACIÓN
3. VALIDACIÓN
4. CONCLUSIONES
ETAPAS PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO
ESTADO DEL ARTE
Espectro de Respuesta
Representación gráfica de la máxima respuesta (desplazamiento, velocidad o aceleración), queproduce una acción dinámica determinada en una estructura u oscilador de un grado delibertad.
Espectro de Diseño
Los espectros de diseño deben ser representativos de la sismicidad propia de cada región
ESTADO DEL ARTE
Espectro de diseño de aceleraciones, Reglamento NSR-10
ESTADO DEL ARTE
Espectro de diseño de velocidades, Reglamento NSR-10
ESTADO DEL ARTE
Espectro de diseño de desplazamientos, Reglamento NSR-10
ESTADO DEL ARTE
Espectro de seguridad limitada, Reglamento NSR-10
Sismo de Seguridad LimitadaProbabilidad del 20% de ser excedidosen un lapso de 50 años
Aa y Av por Ae
Ae = Aceleración pico efectivareducida para seguridad limitada
ESTADO DEL ARTE
Espectro de umbral de daño, Reglamento NSR-10
Sismo de Umbral de DañoProbabilidad del 80% de ser excedidosen un lapso de 50 años
Aa y Av por Ad
Ad = Coeficiente que representa laaceleración pico efectiva, para elumbral de daño.
ESTADO DEL ARTE
Microzonificación sísmica de Bogotá (Decreto 523 de 2010)
ESTADO DEL ARTE
Microzonificación sísmica de Bogotá (Decreto 523 de 2010)
ESTADO DEL ARTE
Microzonificación sísmica de Bogotá (Decreto 523 de 2010)
ESTADO DEL ARTE
Fuerza Horizontal Equivalente
ESTADO DEL ARTE
Fuerza Horizontal Equivalente
• Idealización de la estructura
• Evaluación de la masa
• Cálculo del periodo aproximado
• Cálculo de la aceleración espectral
• Determinación del cortante basal
• Definición de las fuerzas sísmicas para cada uno de los niveles de la estructura.
ESTADO DEL ARTE
Fuerza Horizontal Equivalente LIMITACIONES
ESTADO DEL ARTE
Fuerza Horizontal Equivalente LIMITACIONES
ESTADO DEL ARTE
Chequeo del periodo dinámico
El software chequea los criterios estipulados por el Reglamento NSR-10, A.4.2.3.
𝑇𝑎 = 𝐶𝑡 ℎ∝ (1)
𝐶𝑢 = 1.75 − 1.2 𝐴𝑣𝐹𝑣 𝐶𝑢 ≥ 1.2 (2)
𝑇 < 𝐶𝑢𝑇𝑎 (3)
ESTADO DEL ARTE
IMPLEMENTACIÓN FHE
Generar espectros elásticos de diseño,
Cálculo 𝑆𝑎 , 𝑆𝑑 𝑦 𝑆𝑣
Fin
Altura de la edificación
Sistema Estructural
Determinar 𝑇𝑎 Grupo de UsoDeterminar Coeficiente de
Importancia
Tipo de Suelo
Determinar 𝐹𝑎 y 𝐹𝑣
Microzonificación Sísmica
𝐹𝑎 y 𝐹𝑣
Mostrar ciudades pertenecientes al
departamento
Seleccionar Ciudad
/Municipio
Establecer 𝐴𝑎 , 𝐴𝑣 ,𝐴𝑒,𝐴𝑑
Ciudad=
Bogotá
Inicio
Seleccionar
departamento
Si
No
Alturas y masas
𝑉𝑠 , 𝐶𝑣𝑥 𝑦 𝐹𝑥
Datos:
• Departamento: Cundinamarca
• Ciudad: Bogotá
• Zona de respuesta sísmica: Lacustre 500
• Grupo de uso: I – Edificaciones indispensables
• Sistema estructural: Combinado
• Número de pisos: 4 Nivel Alturas (m) Masas (Mg)
4 11.75 108.3
3 9.0 175
2 5.95 175
1 2.89 169.89
VALIDACIÓN
PROBLEMA PLANTEADO
• El proceso de validación llevado a cabo en este trabajo permite concluir que el software denominado Espec10 V.1.0 desarrollado en este proyecto, es una excelente herramienta para el campo profesional y adicionalmente es aplicable al campo académico.
• La automatización de los procesos de análisis y diseño de estructuras permite que el Ingeniero pueda concentrarse en aspectos más relevantes como garantizar la estabilidad y resistencia de las mismas.
• Los informes producidos por el software pueden ser incluidos en las memorias de calculo.
• El software esta adaptado a las condiciones sísmicas colombianas.
• En caso de que el sistema estructural sea muros estructurales el software calcula Cw, teniendo en cuenta el reglamento NSR-10.
• El programa genera los espectros de diseño, umbral de daño y seguridad limitada para todas las edificaciones que se desean analizar.
CONCLUSIONES