Post on 08-Dec-2015
description
transcript
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y URBANISMO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
PERFIL DE TESIS REFORMULADO PARA OPTAR EL TITULO
PROFESIONAL DE INGENIERO CIVIL
INFORMACIÓN GENERAL
TITULO TENTATIVO DE LA TESIS:
“INTERACCIÓN DINÁMICA SUELO – ESTRUCTURA EN EL
DISEÑO DE EDIFICACIONES”
APLICACIÓN AL CENTRO COMERCIAL DE AZÁNGARO
EJECUTORES:
Bach. Jorge Luís Zambrano Rojas
Bach. Guido Calsin Apaza.
DIRECTOR DE TESIS:
Ing. Raúl F. Echegaray Chambi.
ASESOR DE TESIS:
Ing. Eleodoro Huichi Atamari.
Puno, Diciembre del 2004
I. INTRODUCCION:
1
Ciertamente la ingeniería de estructuras es un campo tan amplio, que no se puede abarcar todos
los aspectos inherentes en la mejor predicción de los esfuerzos y deformaciones que ocurren en
ella, mas aun cuando se trata de involucrar conceptos que se interrelacionan con las propiedades
mecánicas del suelo; es decir, considerar un análisis dinámico realistico de interacción suelo
estructura por efectos de sismicidad.
El Perú presenta zonas donde las solicitaciones dinámicas como sismo, viento etc. Que son de
muy leves a muy fuertes pero en la mayoría de los casos son desfavorables dando como
resultado daños muy severos a la estructura a esto se adiciona el mal proceso constructivo. Los
cuales generan grandes pérdidas económicas y por consiguiente a la población que hace uso de
esta.
Recientes estudios experimentales y analíticos han identificado el importante rol de la interacción
suelo estructura puede jugar durante la excitación sísmica de edificaciones y han demostrado la
necesidad de incorporarla en el diseño de una amplia gama de clases de estructuras.
Generalmente el análisis de una estructura se considera para un estado donde se obvia la
interacción del suelo con el sistema estructural, esto a consecuencia de simplificar los vínculos o
modelos de apoyo del suelo mediante una restricción total o nula, lo que significa dar
respectivamente una rigidez infinita o nula para sus correspondientes coordenadas de los apoyos lo
que implica obtener respectivamente estados de esfuerzos muy conservadores o pocos seguros de
varios elementos que constituyen la estructura cuando se encuentra sometido a cargas externas de
sismo, viento, gravedad y ruido cultural..
Un modelo mas realistico de interacción suelo estructura corresponde a los apoyos elásticos al
suelo que a diferencia de los apoyos fijos (infinitamente rígidos) o libre (rigidez nula), se obtienen
estados de esfuerzos mas confiables y cercanos de lo que realmente se da en la estructura, por lo
tanto redundara en obtener diseños mas seguros y económicos. Un método conveniente en
modelar apoyos elásticos del suelo resulta de la aplicación de las propiedades mecánicas, según el
diagrama de esfuerzo asentamiento del cual se obtiene parámetros convenientes como el modulo
de reacción sub grado o coeficiente de balasto, cuyo parámetro será el pilar en la deducción
de las rigideces del suelo para los cimientos y superficies que están en contacto directo con
el suelo como por ejemplo muros de contención en sótanos, etc.
las recientes crisis sísmicas han puesto de manifiesto una vez mas la enorme capacidad
destructiva de los terremotos que además, se produce de forma casi instantánea, (algunas docenas
de segundos), esta enorme amenaza para la sociedad depende de la peligrosidad sísmica, que se
define como la probabilidad de ocurrencia de un sismo de tamaño y propiedades determinadas y
sobre la que no podemos actuar, pero depende también de la vulnerabilidad de los edificios, es
2
decir de su respuesta dinámica, de su incapacidad para resistir las acciones que sobre ella ejerce
un sismo.
No considerar la Interacción Suelo Estructura puede llevar a fuerzas y desplazamientos erróneos
en el análisis de la respuesta y en el diseño de las estructuras. Este error dependerá de las
propiedades de vibración de la estructura, las propiedades del suelo y las características del
movimiento sísmico. Al no tomar en cuenta la interacción se obtiene, generalmente, un diseño
conservador (Aunque ciertos resultados como el desplazamiento relativo entre dos estructuras,
puede ser deficientemente estimado) y algunas normas de diseño sísmico que consideran el efecto
de INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA permiten una reducción significativa, mayor que el 30%,
de la fuerza lateral estática equivalente. En este sentido, la norma sísmica peruana E-030 no
considera este efecto (ISE).
4.1 ANTECEDENTES O ESTUDIOS PREVIOS
Como se ve el modelo de elementos finitos presenta el problema de las condiciones de borde o
frontera, es decir que al ser considerado el modelo como un medio finito se presentan bordes
artificiales que generan reflexión de las ondas sísmicas actuantes alterándose el
comportamiento del modelo y por consiguiente los resultados. Se ha realizado varios estudios
con la finalidad de eliminar la reflexión de ondas en los bordes DAY (1977) propone una
solución basada en la idea que la reflexión de ondas se puede prevenir evitando que estas
alcancen los extremos del modelo en el tiempo de análisis, para lograrlo el tamaño de los
elementos finitos debe ser incrementado proporcionalmente a su distancia a la estructura. Este
método produce buenos resultados pero tiene el inconveniente que genera modelos demasiado
grandes que requieren de bastante memoria y tiempo de ejecución en el computador. Además
para que se cumpla con esta hipótesis el amortiguamiento viscoso debe ser constante y la
relación de tamaño en los elementos de la malla debe ser 1:1.
otro enfoque del problema es planteado en 1974 por Smith, en el que las reflexiones de primer
orden en las fronteras del modelo se eliminan usando la superposición de las conexiones de
frontera de Dirichlet y Newmann, este método da buenos resultados en modelos bi y
tridimensionales, sin embargo no se eliminan las reflexiones de orden superior (ondas que son
reflejadas mas de una vez en la frontera) lo que hace que sean necesarias 2º soluciones para
resolver el problema esta limitación fue resuelta parcialmente por Cundall 1978 mediante unos
pequeños cambios en la teoría de superposición, en el método de cundall la superposición no
es aplicada en todo el dominio, solo se aplica a pequeñas mallas; este método da buenos
resultados pero solo esta implementado a problemas bidimensionales.
En 1978 White propone un modelo de frontera absorbente de energía, mediante la utilización de
esfuerzos tangenciales y normales en la frontera que reduce a cero la energía reflejada en la
frontera. Este método fue llamado método de frontera unificada y es similar al método de
viscosidad Standard desarrollado por Lysmer y Kuhlemeyer (1969). En este método se asume
3
que la energía es transmitida en forma de ondas P y S que atraviesa la parte inferior del
modelo, y ondas Rayleigh, que atraviesa lateralmente el modelo. El método de lysmer y
Kuhlemeyer da buenos resultados para modelos relativamente pequeños mientras que el
método de White da buenos resultados si el tamaño del modelo no es mayor de ¼ de la
longitud de ondas de corte, además el método solo ha sido probado en modelos
bidimensionales con fronteras planas.
Bayo presenta en 1983 un nuevo método para resolver el problema de la reflexión de ondas en
las fronteras del modelo en este método se crean fronteras de radiación independiente de la
frecuencia.
La idea central es que los esfuerzos producidos por las ondas en las fronteras en un medio
pueden ser absorbidos por amortiguamiento viscoso independiente de la frecuencia; cuando el
amortiguamiento es el determinado de la frecuencia fundamental del modelo la ventaja de este
método es que debido a su independencia de la frecuencia esta disponible tanto en el dominio
de tiempo como en el de frecuencias. Este método también da buenos resultados.
En 1987 Huang desarrolla un modelo de bordes no reflejantes para mallas de elementos finitos
este se basa en la superposición de modelos de Newmann y Dirichlet, promediando los
desplazamientos obtenidos por cada método en cada intervalo de tiempo además, una fuerza
adicional es impuesta en la fronteras del modelo para obtener resultados mejores. Este modelo
desarrollado para su aplicación a mallas de elementos finitos en el problema de interacción
suelo estructura.
Finalmente el método de superposición fue desarrollado por el Ing. Serrano en 1989, esta
basado en el modelo propuesto por Huang que superpone dos condiciones de frontera en la
malla de elementos finitos (borde libres y bordes fijos) y de cuyo promedio se obtienen los
resultados finales: desplazamientos, velocidades y aceleraciones.
II. JUSTIFICACIÓN
2.1 JUSTIFICACIÓN TEÓRICA
El comportamiento de la estructura es dependiente de la naturaleza del suelo de apoyo y
simultáneamente, el comportamiento del suelo es modificado por la presencia de la
estructura.
En la práctica sin embargo esta analogía es rara vez tomada en cuenta; generalmente, el
movimiento en campo libre es el que se aplica al modelo. Debido a esto y muchos otros
problemas que surgen al tratar de establecer modelos dinámicos adecuados, constituye
practica común ignorar los efectos de la interacción Suelo–Estructura considerando estas como
empotradas en el nivel de la base, sin considerar las condiciones del subsuelo. Sin embargo, ya
existen avances considerables en el conocimiento de la interacción suelo estructura, y también
4
en las técnicas computacionales de análisis, que nos llevan ha hacer una revisión y
comparación de los mismos con los modelos tradicionales.
Cuando se construyen estructuras de cimentación de concreto armado la incertidumbre es
conocer su deformación unitaria, el cual es bien sabido que aumenta con el tiempo por lo
que se asegura que la interacción suelo – estructura de una estructura recién construida es
diferente a medida que pasa el tiempo.
Para que la elección sea correcta y tenga un cálculo racional en una cimentación será
necesario considerar las condiciones y fuerzas ambientales así pues será necesario conocer
la estratigrafía del lugar y en especial de la zona donde se construirá ; las condiciones
hidráulicas que rigen en el momento y los cambios probables que podrían suscitarse en el
futuro.
En regiones sísmicas o de vientos se deberán establecerse formas de diseño en las
cimentaciones, que permitan hacerlos menos vulnerables a estas fuerzas. En el caso de
sismos en donde el movimiento se transmite del suelo a la cimentación será necesario
conocer las propiedades dinámicas de los suelos para estimar el comportamiento del
sub suelo y la forma de cómo se transmite a la cimentación y los efectos de interacción
que se generan.
JUSTIFICACIÓN METODOLÓGICA.-
El edificio será analizado para dos condiciones de apoyo en la base: Estructura considerada
Empotrada en la base (Según RNC) y Estructura considerando su interacción, existiendo varios
métodos para su análisis como son:
1. Método de la viga de cortante con masas concentradas
2. Método de los resortes en el nivel de la base
3. Elementos finitos, etc
Ciertamente los modelos de interacción suelo estructura varia de acuerdo al grado de
importancia del mismo, entonces se podría elegir modelos compatibles al elemento finito o
método de rigidez. Como objetivo del presente trabajo se aplicará dos métodos de
interacción suelo estructura para su comparación con el propuesto por el RNC.
2.2 JUSTIFICACIÓN PRÁCTICA.-
El estudio del análisis estructural, es de gran importancia conocer el comportamiento de la
Dinámica Estructural ya que con ella, se puede minimizar la Vulnerabilidad de nuestras
construcciones ante la posible ocurrencia de fuerzas sísmicas o de viento; o también, el que se
vea sometida, a la acción de equipos vibratorios o a la combinación de estas. Por lo anterior,
5
se hace necesario aprender a Analizar, Diseñar y Revisar estructuras, para que
respondan satisfactoriamente ante este tipo de solicitaciones y que se sometan a los
requisitos del RNC.
En ese sentido se ha planteado la presente Tesis Tecnológica Intitulada:
“Interacción Dinámica Suelo – Estructura en el Diseño de Edificaciones” - Aplicación al
Centro Comercial de Azángaro.
III. OBJETIVOS DEL PROYECTO TECNOLOGICO
3.1 OBJETIVO GENERAL
Aplicar el fenómeno de interacción suelo-estructura en el diseño de estructuras como es
el caso del Centro Comercial – Azangaro. y haciendo la comparación con lo propuesto
por el RNC.
3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar modelos de la estructura para su simulación por los métodos planteados, como
son el método propuesto por el RNC y el método de los resortes en el nivel de la base,
obteniendo una edificación estructuralmente funcional.
Obtener formas modales y periodos de vibración mediante la aplicación de las
características o propiedades dinámicas del suelo y de la estructura.
Determinar los esfuerzos y comportamiento de los elementos estructurales que
conforman la estructura.
Realizar comparaciones de los métodos aplicados para la determinación de las
variaciones o diferencias que existan entre los métodos mencionados.
Diseñar los elementos estructurales de la edificación como son elementos en concreto
armado y perfiles de acero.
Elaboración del presupuesto de estructuras.
IV. MARCO TEÓRICO
4.1 METODOS DE ANALISIS DINAMICO
4.1.1 ANALISIS CUASI ESTATICO
Este método sugerido en el Reglamento Nacional de Construcciones se basa en la
Idea de que la respuesta de la estructura frente a una solicitación dinámica se
traduce a una fuerza de Inercia proporcional al peso de la Edificación, esta se
obtiene usando la siguiente Formula:
Z = Factor de Zona.
U = Factor de Uso.
6
S = Factor de Suelo.
C = Coeficiente Sísmico.
Rd = Factor de Ductilidad de la Estructura.
P = Peso de la Estructura.
Este método resulta muy fácil de aplicar y por lo tanto es practico, sin embargo se
puede ver que la determinación de las características de la estructura se ha
simplificado tal es el caso en el periodo fundamental de la estructura, si bien es
cierto que se considera la influencia a través del factor suelo S, y del periodo
predominante del suelo Ts, de esto se puede concluir que estos factores son
determinados empíricamente el cual este método resulta solamente aproximado,
que da resultados por el lado de la seguridad (conservadores), además el
Reglamento condiciona el uso de otros métodos, a que los resultados no sean
menores que el 80% de los que se obtienen por el método que propone.
4.1.2 ANALISIS MODAL
Este método considera la determinación mas precisa de las características de la
estructura, principalmente los periodos fundamentales de vibración y los modos de
vibración, además para la determinación de la fuerza basal cortante, momento de
volteo y fuerzas cortantes y desplazamientos en cada nivel, se emplean espectros
de pseudo aceleración, pseudo velocidad y pseudo desplazamiento.
4.1.3 ANALISIS PASO A PASO
Este método de análisis consiste en la resolución de la ecuación general del
movimiento para cada instante de tiempo, empleando métodos o técnicas de
integración numérica como el método de la diferencia central, el método de houbolt,
método de Wilson, el método de newmark, el método de newmark Wilson.
4.1.4 METODO DE SUPERPOSICION
Este método constituye una alternativa simplificada frente a otros métodos que
requieren de cálculos mas complejos para el análisis de modelos de elementos
finitos, se basa en la superposición de las condiciones de dichlet y Newmann
logrado que el problema de la reflexión de ondas sea eliminado en los bordes del
modelo.
4.2 BASES TEÓRICAS
Para entender mejor sobre la interacción dinámica suelo-estructura en edificaciones, es
importante que se consideré lo siguiente:
7
El comportamiento de la estructura es dependiente de la naturaleza del suelo de apoyo y,
simultáneamente, el comportamiento del suelo es modificado por la presencia de la estructura.
En la practica sin embargo esta analogía es rara vez tomada en cuenta; generalmente, el
movimiento en campo libre es el que se aplica al modelo. Debido a esto y muchos otros
problemas que surgen al tratar de establecer modelos dinámicos adecuados, constituye
practica común ignorar los efectos de la interacción suelo – estructura considerando estas como
empotradas en el nivel de la base, sin considerar las condiciones del subsuelo. Sin embargo, ya
existen avances considerables en el conocimiento de la interacción suelo estructura y también
en la técnicas computacionales de análisis, que nos llevan ha hacer una revisión y comparación
de los mismos con los modelos tradicionales.
Los métodos dinámicos de cálculo para efectuar el análisis de estructuras, ya sean
modelos generalizados tridimensionales coexisten en diversas dificultades los cuales
están comprendidos entre métodos exactos y aproximados.
Otro problema frecuente con el que se encuentra el Ingeniero Estructural, es el
modelamiento de estructuras, es decir obtener un modelo matemático que muestre el
verdadero comportamiento estructural de la edificación.
Es cierto también que efectuar el análisis dinámico de un edificio conlleva emplear
grandes cantidades de datos en el procesamiento así como considerables tiempos de
ejecución, todo ello a consecuencia de la discretización del modelo estructural, por ello
será adecuado con un programa computacional que ayudara a optimizar en tiempo y
precisión.
4.3 MODELOS DEL SUELO PARA COMPORTAMIENTO DINÁMICO
Los métodos para modelar el suelo pueden estar divididos en Las siguientes categorías.
Método de la viga de cortante con masas
concentradas.
Método de los resortes en el nivel de la
base.
Elementos finitos.
4.3.1 MODELO DE MASAS CONCENTRADAS:
En este modelo se considera que la estructura, compuesta de columnas y vigas
unidas mediante un diafragma muy rígido, solo puede desplazarse horizontalmente
debido a la gran rigidez del diafragma, además los desplazamientos son uniformes a
lo largo del piso porque el diafragma no se deforma axialmente, por lo cual cada nivel
de piso solo se tiene que calcular un único desplazamiento en la dirección X, también
se considera que el peso de cada piso de la estructura se encuentra concentro en los
diafragmas rígido. Para estas suposiciones la estructura puede ser reducida a un
8
modelo de tantos grados de libertad como niveles tenga, debiendo calcularse solo la
rigidez lateral de la estructura pues las deformaciones en las direcciones pueden ser
despreciadas, la rigidez lateral de la estructura dependerá principalmente de las
características de las columnas d cada nivel.
(Fig. 1.0)
Para el caso de análisis dinámico, se plantea la hipótesis de que la estructura tiene el
Comportamiento de péndulo invertido con “n” grados de libertad, siendo “n” el número
de pisos de la estructura (Fig. 1.0)
A. CARACTERÍSTICAS DEL MODELO:
Son características de este modelo entre otras las matrices de masa, rigidez y
amortiguamiento; de estas las dos primeras son relativamente fáciles de obtener, siendo la
obtención de la matriz de amortiguamiento más compleja.
El modelo también presenta como característica las frecuencias y modos de vibración de
la estructura, estos valores son conocidos como autovalores y autovectores
respectivamente, para cada nivel o grado de libertad de la estructura existe una frecuencia
fundamental de vibración y un modo de vibración.
B. MODELO DE SUELO:
Se vio, en apartados anteriores, que para el problema de interacción suelo-estructura se
habían propuesto varios métodos, cada cual con una representación particular del suelo.
En esta sección se describirán dos de los mas usados modelos de suelo: el modelo de
resortes y el modelo de elementos finitos. En ambos casos se tomaran en cuenta las
características no solo estáticas del suelo, sino sobretodo las características dinámicas.
C. CARACTERÍSTICAS DEL SUELO:
Para la aplicación de los métodos estudiados en este trabajo se requiere conocer las
características estáticas y dinámicas del suelo, algunas de las cuales pueden determinarse
a partir de ensayos en laboratorio, sin embargo otras se obtienen a partir de la aplicación
de formulas empíricas propuestas por diversos autores.
Densidad, (): De fácil determinación en laboratorio, es la cantidad de masa por unidad de
volumen.
9
Modulo de Young, E: es determinada en ensayos de compresión axial en probetas, este
modulo se obtiene asumiendo que el suelo es un material isotropito y homogéneo.
Coeficiente de Poisson, : Se determina a partir de un ensayo de compresión triaxial
varia entre 0.25 a 0.30.
A partir de estas características básicas del suelo se pueden determinar para el caso del
modelo de resortes los valores de la constante de resorte (K), el amortiguamiento viscoso
(c) y el factor de masa (m) empleando las ecuaciones de la tabla.
=
Tabla 1.0
Donde:
G = Es el modulo de corte, obtenido según la expresión:
= Es el coeficiente de poisson,
= Es la densidad de masa, y
r = Es el radio de la cimentación.
En las ecuaciones correspondientes a amortiguamiento viscoso el valor de K es el
correspondiente a la constante de rigidez vertical.
GRADO DE
LIBERTAD
CONSTANTE DE RESORTE
“K”
AMORTIGUAMIENTO VISCOSO “C”
FACTOR DE MASA “M”
VERTICAL
HORIZONTAL
GIRO
TORSIÓN
10
4.3.2 MODELO DE RESORTES:
En este modelo simplificado, la influencia del suelo de cimentación es el
comportamiento de la estructura se determina agregando los correspondientes
grados de libertad en la interfase suelo-estructura, el suelo es representado por
resortes que permitan el desplazamiento de la estructura en la dirección X y el
giro alrededor del eje Z en la interfase (el movimiento en la dirección y usualmente
es un fenómeno no acoplado, por lo que no se toma en cuenta), las constantes de
estos resortes, Kr y K (resorte rotacional), se calculan aproximadamente usando
la tabla 1.0 y luego agregando estos valores a la matriz de amortiguamiento del
sistema , lo que permitirá la solución de la ecuación del movimiento teniendo
en cuenta el factor de amortiguamiento del sistema.
(Fig. 2.0)
4.3.3 CONCEPTO DEL MODELO APOYO ELÁSTICO DEL SUELO EN PÓRTICOS
Considere un pórtico arbitrario de una estructura, tal como se observa en la figura, que
posee un sistema de cimiento constituido por zapatas, los cuales podrían o no estar
unidos mediante vigas de cimentación entonces este modelo real es posible idealizar
según los esquemas (b), (c). El modelo ideal del esquema (b) que corresponde al suelo
se la constituye por un sistema continuo de resortes o apoyos elativos que transmiten
solamente fuerzas verticales y horizontales, las cuales
simulan la acción que ejerce el suelo sobre la
estructura. Este modelo del suelo se lo puede
conceptuar como “Modelo Continuo”. Análogamente el
esquema (c) esta constituido por resortes de
naturaleza puntual en el nodo, según resortes
horizontales, verticales y helicoidales, el cual resulta
un modelo alternativo que considera la discretización del sistema continuo de resortes;
esto implica afirmar la equivalencia con el modelo dado en el esquema (b), el modelo
alternativo que corresponde a esta idealización del suelo se le conceptualiza como
“Modelo Puntual”.
11
(a) (b) (c)
(Fig. 3.0)
V. METODOLOGÍA DE ELABORACION DEL DISEÑO
En la actualidad en nuestra localidad se han construido muchas estructuras que no cuentan con
estudio y diseño de edificaciones que contemplen la interacción entre el suelo y la misma
estructura, por lo que se obtienen sobredimensionamientos por no tener en cuenta estas
condiciones.
En consecuencia el presente trabajo Tecnológico, esta referido al estudio, análisis y diseño de
estructuras de concreto armado.
La presente tesis es de tipo TECNOLÓGICO; pues luego de una recolección de datos en campo,
estas serán procesadas y luego analizadas para posteriormente hacer el modelamiento de la
estructura y su procesamiento, haciendo uso de un Software, para luego culminar en el diseño de
las estructuras de concreto armado (cimentación, columnas, vigas losas, etc.).
VI. MARCO CONCEPTUAL
Interacción suelo estructura; Se puede definir como la diferencia no solo cuantitativa sino
también cualitativa, entre la respuesta de la estructura cuando se considera en la base (1) el
movimiento del campo libre y (2) el movimiento modificado apropiadamente para tener en cuenta
la flexibilidad del suelo en relación a aquella de la estructura.
Grados de libertad; Número necesario de coordenadas independientes para definir
completamente la posición del sistema en cualquier instante del tiempo.
Modelo Matemático; Idealización de un sistema incluyendo todas las simplificaciones y
suposiciones impuestas al problema físico.
Periodo Natural; Intervalo de tiempo que necesita un sistema en vibración libre para
completar una oscilación.
Respuesta Espectral; Grafico de la respuesta máxima (desplazamiento, velocidad o
aceleración) para un sistema de un grado de libertad definido por su frecuencia natural o
periodo, sometido a una excitación especifico.
Densidad, (): Es la cantidad de masa por unidad de volumen.
Modulo de Young, E:
Coeficiente de Poisson, :
Modulo de Balasto; K
VII. TÉCNICAS, HERRAMIENTAS PARA LA TOMA Y RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN
La Recopilación de datos estará constituida principalmente por:
12
1. Revisión Bibliográfica de Libros.
2. Búsqueda de Información Relacionado al tema en Internet.
3. Obtención de Datos en forma experimental (Laboratorio).
La Técnicas y Herramientas que se usarán los encasillaremos en cinco Etapas:
PRIMERA ETAPA
Obtener muestras de suelos donde se construirá la edificación, recopilar información de registros
sísmicos ocurridos en la zona y la obtención de datos de laboratorio.
SEGUNDA ETAPA
Modelamiento matemático de la estructura, tomando en cuenta las características de rigidez
dinámica y el amortiguamiento.
TERCERA ETAPA
Procesamiento de los datos conforme al modelamiento con ayuda de Softwares y hacer un análisis
estructural y verificar las deformaciones.
CUARTA ETAPA
Con los datos obtenidos se comenzara a diseñar la estructura.
QUINTA ETAPA
Una vez diseñada la estructura se comenzara con el análisis de costos y presupuesto.
VIII. TEMARIO DE TESIS TENTATIVO.-
Capítulo I.- Introducción
1.1 Introducción
1.2 Antecedentes del Proyecto
1.3 Descripción del Proyecto
1.4 Criterios Generales de estructuración
1.5 Predimensionamiento de la estructura
1.6 Consideraciones Prácticas de las propiedades mecánicas y geométricas de los
elementos estructurales.
Capítulo II.- Marco Teórico del Sistema Suelo-Estructura y Ensayos de laboratorio
2.1 Introducción.
2.2 Consideraciones de modelo del suelo
2.2.1 Propiedades del Suelo.
2.2.2 Modulo de Reacción de Sub Grado (Coeficiente de balasto “k”).
2.2.3 Capacidad de Carga, admisible y ultima.
2.2.4 Asentamiento.
2.3 Ensayos de laboratorio y Evaluación de Resultados
13
2.4 Sistemas Dinámicos
2.5 Rigidez del edificio, Matriz de masa, etc.
2.6 Dinámica estructural por efecto sísmico de la estructura.
Capítulo III.- Respuesta Dinámica del centro comercial – Azangaro por la
Interacción Suelo Estructura.
3.1 Consideraciones generales
3.2 Modelos Estáticos Estructurales
3.3 Modelos Dinámicos Estructurales considerando la Interacción Suelo - Estructura
3.4 Propiedades Físicas y Masas inerciales
3.5 Diagrama de Envolventes de Fuerzas internas
3.6 Evaluación y Comparación de resultados de los diferentes análisis propuestos.
Capítulo IV.- Diseño Estructural de la edificación
4.1 Consideraciones del diseño estructural
4.2 Método para el diseño por flexo compresión
4.3 Diseño por cortante y/o Torsión
4.4 Requerimientos y requisitos del diseño
4.5 Diseño estructural del edificio
4.6 Dibujo de planos
Capítulo V.- Presupuesto de la Estructura
5.1 Costos Unitarios
5.2 Presupuesto
Capitulo VI.- Conclusiones y Recomendaciones
Anexos.
Bibliografía y Referencias.
14
IX. BIBLIOGRAFÍA
Jairo Uribe Escamilla “Análisis de estructuras” – Ediciones Uniandes & ECOE, tercera
Edición – Santa fe de Bogota, D.C., Colombia.
Pique del Pozo & H. Escaletti F. “Análisis Sísmico de Edificios”, Capitulo de Ingeniería
Civil – Consejo Departamental de Lima, programa de actualización 1990-1991.
A.C.I. 318-00; “Norma de Construcciones en Concreto Estructural ACI 318-00 y
comentario ACI 318R-00”, Primera Edición Octubre 2002.
Frederick S. Merritt, “Enciclopedia de la CONSTRUCCIÓN Arquitectura & Ingeniería”.
Grupo Editorial Océano, edición 1990.
A.C.I. “Cimentaciones de Concreto Armado en Edificaciones” Segunda Edición Mayo
1993 / ACI-UNI.
Roberto Morales M. “Diseño en Concreto Armado”. Fondo editorial ICG, Edición 2002.
Braja M. Das “Principios de Ingeniería de Cimentaciones”. Editorial Thomson – México
1999
Arthur H. Nilson “Diseño de Estructuras de Concreto”. Edición McGRAW-HILL
INTERAMERICANA, S.A. Duodécima Edición 1999 – Colombia.
Teodoro V. Galambos, F. J. Lin & Bruce G. Johnston “Diseño de estructuras de Acero con
LRFD” Editorial Prentice Hall – México 1999.
Héctor Velásquez Ramírez. Tesis “Análisis y Diseño Estructural Edificio Santa Anita –
Cerro Colorado”. UNSA - Arequipa 1998.
CAPECO; “Reglamento Nacional de Construcciones”. Editorial CAPECO, Lima.
Julio Kuroiwa; “Reducción de Desastres” Viviendo en armonía con la naturaleza - PNUD.
Lima, Perú. Septiembre 2001.
Leonardo Zeevaert W. “Interaccion Suelo – Estructura de Cimentaciones Superficiales y
profundas, Sujetas a Cargas Estaticas y Sismicas”. ISEESI. 1980.
15
X. PRESUPUESTO
9.1 PRESUPUESTO GENERAL:
XI. FINANCIAMIENTO
La subvención del presente proyecto de tesis será asumida en su totalidad por los ejecutores:
Bach. Jorge Luis Zambrano Rojas 50%
Bach. Guido Calsin Apaza 50%
10.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES:
Inicio : Diciembre - 2004
Fin : Mayo – 2005
16
ITEM Actividad Tiempo
Año
Die.. Ene. Feb. Marz. Abril Mayo.
01 Revisión Bibliográfica Preliminar 10 Días
02 Trabajo Topográfico. 05 Días
03 Estudio Geotécnico. 20 Días
04 Revisión Bibliográfica Definitiva. 20 Días
05 Marco teórico de: Interacción dinámica
Suelo – Estructura.
30 Días
06 Análisis Dinámico. 20 Días
07 Interacción Suelo – Estructura 25 Días
08 Diseño de la Superestructura 15 Días
09 Diseño de la Subestructura 10 Días
10 Redacción Final e Impresión 10 Días
11 Entrega del Borrador de Tesis 05 Días
a) Duración Total del Proyecto
El trabajo de Investigación tiene una duración aproximada de 5.0 meses.
Ing. Raul F. Echegaray Chambi
Director de Tesis
Ing. Eleodoro Huichi Atamari
Asesor de Tesis
Bach. Jorge Luis Zambrano Rojas Bach. Guido Calsin Apaza
TESISTA TESISTA
17