inpres_13 metodo para analisis de estructuras

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  • 5/11/2018 Inpres_13 Metodo Para Analisis de Estructuras

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    POOER EJECUTIVO NACIONALMINISTERIO DE OBRAS Y SERVICIOS PUBLICOS

    SECRETARIA DE oaRAS PUBLICAS

    I N S T I T U T O N A U I O N A L D B P R E V B N U I O N S I S M I C A

    M e t o d o s p a r a e l A n a l i s i s d eE s t r u c t u r a s S u j e t a s a F u e r z a s

    S f s m i c a s L a t e r a l e s

    P U B L I C A C I O NT E C N I C A N ' \ 1 3 J u n l o d a 1 9 0 1REPUBLICA ARGENTINA

  • 5/11/2018 Inpres_13 Metodo Para Analisis de Estructuras

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    HETODOS PARA EL ANALISIS DE ESTRUCTIJRAS SUJETAS A FUERZASSISH ICA S LA TERA LES

    Por: Ing. Julio Casal-

    ,. Profesional especializado, Departamentode Ingenter-Ia Sismo:rresistente JInstituto Nacional de Prevencion Si.smica(INPRES)

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    INDICB1. Introducci6n 1

    2. MSto dos aproximados para e l an&lisis de estructuras 1c on st it ui da s p or p Or ti co s2 . 1 M8todo de Bowman 12. 11 Ejemplo de aplicaci6n 32.2. Metodo del factor 32 . 2 . 1 . Ejemplo de ap11cac16n 42.3. Metodo de Muto 52.3.1. Rigidez de piso 52.3.2. MaDent os f l ectores en el pOrtiCO 92.3.2. 1. Altura del punto de inflexi6n de la columna 92.3.2.2. Momen t o s f ie ct or es e n c ol um na s y v1gas 102.3.3. Ejemplo de ap licaci6n 112.4. Formu l as de Wilbur 112 . ~ . 1 . EJemplo de apl1caci6n 1 43 . M 6t od os a pr ox im ad os p ar a a na li za r e st ru ct ur as

    c on st 1t ui da sp or s is te ma s p Or t1 co -t ab iq ue3. 1. M et od o d e I Ol an -S ba ro un 1s3. 1 1 Eje mplo de ap11 caci6n

    151517

    4. M6todos exactos4 . 1 . Metodo d e las rigi deces4 . 1 . 1 . D es cr 1p ci 6n d el p ro ce d1 m1 en to

    181819

    5. G rado de p rec1siOn de los metodos aproximados 2 1REFERENCIAS 22R E C O N O C I M I E N T O 22FIGUMS Y TABUS 23

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    H ' l . ' O I X l S P AR I. EL A H A I T S T S DB E S T . R U C ' l ' O R A S S UJE TJS A PU ER ZA S S IS aC ASL A ' . l " E R A l . . 8 S

    1. Introduoo16o.En e s t e t r a b a j o s e d e s c r 1 b e n e 1 1 u s t r a n c o n e j e m p l o s , m e t o d o s a p r o x 1 m a d o s p a r aa n a l 1 z a r tanto e s t r u o t u r a s a p o r t 1 o a d a s c o m o a q u e l l a s c a n s t 1 t u 1 d a s p o r s 1 s t e m a sp 6 r t 1 o o - t a b 1 q u e .E s t 0 8 p r o o e d 1 m 1 e n t o s s o n d e u t 1 1 1 d a d e n l a s e t a p a s p r e l i m i n a r e s d e a n 8 1 1 s 1 s yd 1 m e n a l o n a m 1 e n t o . A d f : 1 . D 8 spermi t e n v e r 1 f 1 c a r 5 1 s e . han c o m e t 1 d o e r r o r e s d es 1 g n i f 1 o a o 1 6 n e n e l u s a d e p r o g r a m a s d e o o m p u t a d o r a p a r a e l a n 8 l 1 s i s e s t r u o t u r a ld e e d i f i o i o s .C & b e d e s t a o a r q u e e n l o s m e t o d o s q u e a q u ! s e p r e s e n t a n , s e d e s p r e c i a n l o s e f e o t o sd e l a s d e t o r m a o 1 o n e s a x i a l e s d e l o s e l e m e n t o s v e r t i o a l e s d e l a e s t r u o t u r a .F 1 n a l m e n t e , c o n e l p r o p 6 s 1 t o d e e s t i m a r e l g r a d o d e p r e o i s i O n d e l o s m e t o d o saproximadoa. s e c o m p a r a n l o a r e s u l t a d o s d e l a r u i J . i s i sd e l o s e j e m p l o s p r o p u e s t o sc o n a q u 8 l 1 o s o b t e n i d o a m e d i a n t e u n m e t o d o m a t r i o i a l q u e p u e d e c o n s 1 d e r a r s e c o m oe x a o t e t el oual s a d e s c r 1 b e b r e v e m e t \ t e e n e a t e t r a b a j o .

    2. 1. Metodo de l Jc :MEn

    A p a r t i r d e l e s t u d i o d e n u m e r o s o s p O r t i o o s r e s u e l t o s p o r m e t o d o s e x a o t o s s ed e r i v a u n m e t o d a a p r o x i m a d a ( r e f . 2 ) b a s a d o e n l a s s i g u 1 e n t e s h i p 6 t e s i s :1. L o s p u n t o s d e i n f l e x i o n e n l a s v i g a s e x t e r i o r e s s e e n o u e n t r a n a 0 , 5 5 d e

    s u l u z , a p a r t i r d e s u e x t r e m o . En v i g a s i n t e r i o r e s , e l p u n t o d e i n f l e x i O ns e e n c u e n t r a e n e l c e n t r o d e l t r a m o , e x c e p t o e n e l t r a m o c e n t r a l c u a n d o e ln U m e r o d e t r a m o s e s i m p a r , 0 e n l o s d o s c e n t r a l e s s i e s p a r . En e s t e st r a m o s l a p o s i c i o n d e l o s p u n t o s d e i n f l e x i o n e n l a s v i g a s s e d e t e r m i n a p o ro o n d i c i o n e s d e s 1 m e t r ! a y e q u i l i b r i o .

    1

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    2 . L o s p u n t a s d e i n f l e x i o n e n l a s c o l u m n a s d e l p r i m e r p i s o s e e n c u e n ta 0 , 6 0 d e s u a l t u r a , a p a r t i r d e l a b a s e .P a r a p O r t i C O S c a n d o s a m a s n i v e l e s , l o s p u n t o s d e i n f l e x i o n e nc o l \ . . U D l l a Se l o s p i s o s U l t i m o , p e n U l t i m e y a n t e p e n U l t i m o , r e s p e c t i v a m e ns e e n c u e n t r a n a 0 , 6 5 ; 0 , 6 0 y 0 , 5 5 d e l a c o r r e s p o n d i e n t e a l t u r a , a p a rd e l e x t r e m e s u p e r i o r . E n e d i f i c i o s d e c i n c o a m a s n i v e l e s , l o s p u n t a si n f l e x i 6 n e n a q u e l l a s c o l u m n a s s i t u a d a s e n p i s o s n o e s p e c i f i c a d o Be n c u e n t r a n e n e l c e n t r o d e s u a l t u r a .

    3. E l e s f u e r z o d e c o r t e e n c a d a p i s o s e d i s t r i b u y e d e l s i g u i e n t e m o d o :a ) P r i m e r p i s o

    :: N - 0,5 VN + 1 (1)

    d o n d e :V e s f u e r z o d e c o r t e t o t a l e n e l p i s o c o n s i d e r a d oN n U m e r o d e v a n o s d e l p o r t i c o e n e l p i s o c o n s i d e r a d o

    E a t e e s f u e r z o d e c o r t e s e q i s t r i b u y e e n l a $ d i s t i n t a s c o l u m n a s d ed e t e r m i n a d o p i s o e n f o r m a p r o p o r c i o n a l a SUB r i g i d e c e s . A s u v e z ,e s f u e r z o d e c o r t e V ., :: V .. Va s e d i s t r i b u y e e n t r e l o s d i s t i n t o B v a n e sp i s o , p r o p o r c i o n a l m e n t e a l a r i g i d e z d e c a d a v i g a ' q u e l o s l i m i t a e np a r t e s u p e r i o r . L u e g o , e l e s f u e r z o d e c o r t e q u e t o m s e a d a v a n ed i s t r i b u y e e n p a r t e s i g u a l e s e n t r e l a s d o s c o l u m n a s q u e 1 0 l i m i t a n .b ) P i s o s s u p e r i o r e s

    V c : : N - 2~ + 1 V (2)

    E s t e e s f u e r z o d e c o r t e s e d i s t r i b u y e d i r e c t a m e n t e e n l a s c o l u m n a s d e l J :d e t e r m i n a d 0 . M i e n t r a s q u e e l e s f u e r z o d e c o r t e V y :: V -V c s e d i s t r i b u y el o s d i s t i n t o s v a n o s e n l a f o r m a q u e s e e x p l i c o a n t e r i o r m e n t e .

    2

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    U n a v a r i a n t e d e e s t e m e t o d o c o n s i s t e e n r e s p e t a r l o s p u n t o s 2 y 3; m i e n t r a s q u ep a r a d e t e r m i n a r l o s m o m e n t o s e n l a s v i g a s s e e q u i l i b r a r a e n c a d a n u d o l a s u m a d el o s m o m e n t o s e n l o s e x t r e m o s d e l a s c o l u m n a s c o n l o s m o m e n t o s p r o p o r c i o n a l e s a l ar i g i d e z a n g u l a r n a t u r a l d e c a d a v i g a .2. 11. Ejemplo d e apl1cac160E n l a f i g u r a 2 s a p r e s e n t a n l o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s al a n a l i z a r e l p O r t i c op r o p u e s t o d e l a f i g u r a 1 p o r e l m e t o d o d e B o w m a n .F i n a l m e n t e , s e m u e s t r a n e n l a f i g u r a 3 l o s c a l c u l o s i n t e r m e d i o s n e c e s a r i o s p a r ao b t e n e r l a s s o l i c i t a c i o n e s e n a l g u n o s m i e m b r o s e s t r u c t u r a l e s d e l p o r t i c op r o p u e s t o .

    2.2. Metoda del factorE s t e m e t o d o s e b a s a e n l a a p l i c a c i o n d e l a s e c u a c i o n e s d e p e n d i e n t e - d e f o r m a c i o n ;a d e m a s s a h a c e n l a s s i g u i e n t e s h i p o t e s i s s i m p l i f i c a t i v a s q u e s e d e t a l l a n ac o n t i n u a o 1 o n :

    1. P a r a e l o a l a u l o d e l o s d e s p l a z a m i e n t o s l i n e a l e s y a n g u l a r e s e n u n p i s oBe c o n s i d e r a q u e s o n i g u a l e s l o s v a l o r e s d e l a n g u l o I I e n d o s n i v e l e sc o n s e o u t i v o s . E l a n g u l o t; e s l a d i f e r e n c i a d e d e s p l a z a m i e n t o s l a t e r a l e sd e d o s n 1 v e l e s c o n s e c u t i v o s d 1 v i d i d a p o r l a a l t u r a d e l p i s o c o n s i d e r a d o .

    2 . E l d e s p l a z a m 1 e n t o a n g u l a r d e u n n u d o y e l d e l o s e x t r e m o s o p u e a t o s d e t o d a sl a s b a r r a s q u e c o n c u r r e n a l m i s m o s o n i g u a l e s .

    Lo a n t e d 1 c h o c o n d u c e al s i g u i e n t e p r o c e d i m i e n t o :1. E n c a d a n u d o s e c a l c u l a e l f a c t o r d e v i g a , G n , s e g U n l a e x p r e s i o n :

    G n = rK e nI K n (3 )

    3

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    donde:I K e n surna de las rigideces de las columnas que concurren

    al nudo consideradoI K n surna de las rigideces de tod os los element os que concurren

    al nudo

    2. Se calcula en ca da nudo el factor de columna, Cn ,a partir de la siguienteexpresion:

    Cn = 1 - G n (4)3 . Se obtiene para cada elemento estruct ural, viga 0 columna ,en cada extremo,

    el valor d e la surna de su factor m a s la mita d del f actor corresp ondiente alextremo opuesto del mismo elemento. Luego, los mementos en los extremos decolumnas del mismo piso, son proporcionales a los val oresde Kn = (Gn + Gk/2) para cada extremo de cada columna. A su