DISE O Y AN LISIS DE UN EDIFICIO DE DOS NIVELES CON MARCOS DE ACERO

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA
CD. MENDOZA, VERACRUZ

DISEÑO Y ANÁLISIS DE UN
EDIFICIO DE DOS NIVELES CON
MARCOS DE ACERO.
PROGRAMA EDUCATIVO

INGENIERÍA CIVIL
EXPERIENCIA EDUCATIVA
MIEMBROS DE ACERO

DOCENTE

DR . JOSÉ G UADALUPE R ANGEL R AMÍREZ
EQUIPO 5

DIANA L ASTRE P ÉREZ
C ARLA JIMÉNEZ G ALVÁN
U ZZIEL G AMBOA O JEDA
M IGUEL ALAM R OSAS T LALOLINI
H ÉCTOR FRANCISCO I ÑIGUEZESPINOSA
BLOQUE Y SECCIÓN

CIVIL 701

18/11/2014

DISEÑO Y ANÁLISIS DE UN EDIFICIO DE DOS NIVELES CON MARCOS DE ACERO.

DATOS GENERALES DEL EDIFICIO

CARGAS AZOTEA
CMazotea = 310 kg/m²
CMmax = 100 kg/ m²
CVaccidental = 70 kg/ m²

CARGAS ENTREPISO
CMentrepiso = 380 kg/m²
CMmax = 250 kg/ m²
CVaccidental = 180 kg/ m²

A → 1.4 CM + 1.4 CVmax (CASO GRAVITACIONAL)
B → 1.1 CM + 1.1 CV accidental (CASOSÍSMICO)

Por lo tanto para azoteas y entrepisos es:
Aa → 1.4 (310) + 1.4 (100) → 574 kg/ m²
Ae → 1.4 (380) + 1.4 (250) → 882 kg/ m²
Ba → 1.1 (310) + 1.1 (70) → 418 kg/ m²
Be → 1.1 (380) + 1.1 (180) → 616 kg/ m²
AREA TRIBUTARIA

An = 25m²
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At = 25/4 = 6.25 m²
At/5 = ψ = 1.25 m

CARGASDISTRIBUIDAS Y FUERZAS
CARGA DISTRIBUIDA
CASO GRAVITACIONAL
Aa = 1.25m (574 kg/ m²) = 717.5 kg/m = 0.007175 ton/cm
Ae = 1.25m (882 kg/m²) = 1102.5 kg/m= 0.011025 ton/cm
Con estas cargas se modelara el edificio en el software SAP como se muestra mas adelante
CASO SISMICO
Ba = 1.25m (418 kg/m²) = 522.5 kg/m = 0.005225 ton/cm
Be = 1.25m (616 kg/m²) = 770 kg/m = 0.0077 ton/cm
MASA (CASO SISMICO)
𝑀𝑎𝑠𝑎 =

𝐵∗𝐴𝑛𝑔

MASA 1
𝑘𝑔
(418 2 )(25𝑚2 )
𝐵𝑎 ∗ 𝐴𝑛
𝑘𝑔. 𝑠 2
𝑡𝑜𝑛. 𝑠 2
𝑚
𝑚𝑎𝑠𝑎 1 =
=
= 1065.2395
= 0.0106523
𝑔
𝑚
𝑐𝑚
9.81𝑚/𝑠²
MASA 2
𝑘𝑔
(616 2 )(25𝑚2 )
𝐵𝑒 ∗ 𝐴𝑛
𝑘𝑔. 𝑠 2
𝑡𝑜𝑛. 𝑠 2
𝑚
𝑚𝑎𝑠𝑎 2 =
=
= 1569.8267
= 0.0156982
𝑔
𝑚
𝑐𝑚
9.81𝑚/𝑠²
FUERZAS SISMICAS
Por regla general, un edificio debe tener un periodo igual al numero de niveles dividido
entre diez, por lo que este edificio por ser de dos niveles es periodo es de 0.2 s
𝑇 =0.2 𝑠
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𝑇=

2𝜋
𝑤

𝑤=

2𝜋
= 10𝜋
0.2

𝑤² =

𝑘
𝑚

;

𝑤=

2𝜋
𝑇

;

𝑤² =

4𝜋²
𝑇²

𝑘 = 𝑤 2𝑚
𝑘=

4𝜋²
∗𝑚
𝑇²

Suponiendo que las rigideces sean las mismas en los dos niveles:

𝑠2
𝑚1 + 𝑚2 = 0.0106523 + 0.0156982 = 0.0263505 𝑡𝑜𝑛
𝑐𝑚
4𝜋 2
𝑘=
(0.0263505)
0.22
𝑘𝑚 = 26 𝑡𝑜𝑛/𝑐𝑚
𝑘𝑚
12𝐸𝐼
= 𝑘𝑐 = 3
4
𝐿
𝑘𝑐 = 6.5𝑡𝑜𝑛
𝑘𝑔
= 6500
𝑐𝑚
𝑐𝑚

𝐸 = 2040000 𝑘𝑔/𝑐𝑚²

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𝐼=

𝐾𝑐 𝐿3
6500 (350)3
=
= 11384.2933 𝑐𝑚4 = 273.50 𝑖𝑛4
12𝐸
12(2040000)

Comparando las Inercias de los perfiles W del manual del AISC, se tomó el perfil W 12 X 35
con la siguiente inercia:
𝐼 = 285 𝑖𝑛4 = 11862.59 𝑐𝑚4
𝑘𝑒 =

4 ∗ 12𝐸𝐼 4 ∗12(2040000)(11862.59)
=
= 27.092 𝑡𝑜𝑛
𝐿3
3503

Matriz de Masa
[

Matriz de rigidez

𝑚1 0
0.01065
0
]= [
]
0 𝑚2
0
00.01569

[

2𝑘𝑒
−𝑘𝑒

2(27.1) −27.1
−𝑘𝑒
]=[
]
−27.1 2(27.1)
2𝑘𝑒

Con estas dos matrices y con ayuda del software “R” se realizó un código para la
obtención de los periodos reales los cuales son:
𝑇1 = 0.08047871
𝑇2 = 0.23399023
En la siguiente imagen se muestran estos resultados, cabe mencionar que estosperiodos
están dentro del rango aceptable del edificio.

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Una vez obtenidos los periodos se procedió con la ayuda del programa PRODISIS del
manual de la CFE (Diseño por sismo) a calcular la seudoaceleracion del espectro. Se
consideró al edificio dentro del grupo B debido a que su utilidad esde oficinas y está
localizado en la ciudad de Orizaba. Se tomó en cuenta el factor reductor por ductilidad Q´
y mediante una tabla de Excel que se muestra a continuación se obtuvieron los resultados:

Posteriormente y nuevamente con el programa “R” se procedió a calcular las fuerzas
laterales que resultaron:
𝐹̅1 = 3.005829 𝑇𝑜𝑛
̅̅̅
𝐹2 = 1.369191 𝑇𝑜𝑛
Estas fuerzas se dividieron entre las...