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Análisis Sismico utilizando SAP2000 y norma venezolana

  

Notapor albertc el Vie Abr 11, 2008 8:16 am

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Saludos jdaniel437,

Despues que aclare un poco las dudas de como hacer el análisis sísmico por SAP2000, realicé un pequeño resumen del procedimiento para ingresar los datos. Lo hice con la intención de dejar respaldo de la información que había recopilado.

Envío el archivo con la información mencionada, espero te sirva. Cualquier cosa que no les paresca en el procedimiento (o cualquier error) me avisan para tenerlo en cuenta.





jdaniel437 escribió:Saludos a los que participan en este tema, he seguido con atención la consulta que hizo albetc y luego todas las respuestas. Comprendo todas las respuestas porque al igual que muchos de Ustedes soy usuario del IP3 desde hace algunos años (desde la versión 5 para DOS) y claro, estamos y tenemos que estar familiriarizados con las normas covenin porque son el pan nuestro de cada día. Estoy aprendiendo a usar el SAP2000 y el Etabs; alguna vez, hace años use el SAP90 en DOS, pero la misma dinamica del trabajo hizo que usara rutinariamente el IP3 y claro sabemos que el IP3 es un caballito de batalla pero tiene algunas limitantes, no es muy flexible, etc.; el SAP y el ETABS nos permite afrontar otros retos, otros proyectos más complejos, etc. Hasta donde he aprendido y practicado con el SAP y el Etabs, entiendo y hago bien, preparar la geometria, las cargas verticales, los apoyos, los diafragmas más o menos ( losas nervadas en una dirección, losas nervadas en 2 direcciones) en fin, ahi voy guapeando; pero no he comprendido muy bien, la preparación de los datos para el analisis sismico, bien sea el estatico, el dinamico con 1 y con 3 grados de libertad por planta y claro interpretar los resultados para saber si la estructura que hemos predimensionado verifica o no la desplazabilidad maxima permitida, lo que nos permitiria luego, pasar a diseñar nuestra estructura, ya sea de concreto armado, metalica, una combinación de ambos materiales o cualquier otro material que se nos ocurra.
Luego de lo anterior, alguno de Ustedes tendra, un modelo que nos sirva de ejemplo de aplicación, para aprender, como ingresar los datos sismicos , luego con lo demás, me dare cabezazos hasta que salga o sino les consulto nuevamente, agradeciendole de antemano, su atención, se despide,

José Daniel :)
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Notapor Elijah el Vie Abr 11, 2008 9:14 am

[quote="albertc"]Saludos jdaniel437,

Despues que aclare un poco las dudas de como hacer el análisis sísmico por SAP2000, realicé un pequeño resumen del procedimiento para ingresar los datos. Lo hice con la intención de dejar respaldo de la información que había recopilado.

Envío el archivo con la información mencionada, espero te sirva. Cualquier cosa que no les paresca en el procedimiento (o cualquier error) me avisan para tenerlo en cuenta.

ANÁLISIS SÍSMICO DE EDIFICACIONES – SAP2000

1) Definir propiedades de materiales. Definir amortiguamiento de materiales:

Concreto:
Define – materials – CONC – modify / show material – Material Damping Properties – Damping Ratio = 0.05

Acero:
Define – materials – STEEL – modify / show material – Material Damping Properties – Damping Ratio = 0.03

2) Introducir portico (geometria, materiales, soportes)

3) Introducir Diafragma en entrepisos y techos

Define – Area Section – Shell - modify / show material – thickness – (colocar espesores de shell).

Dibujar Shell (con area definida)

Edit – Divide Areas – Dividir el área en cuadrículas, procurando tener una relación máxima 4:1 en cada cuadrícula (ancho de la cuadrícula no debe ser menor que 4 veces el largo de la misma). Ideal relación 1:1.
Yo te recomendaría usar un mesh interno

Seleccionar shell – Assing – Joint – Constrain – Diafragh (pestaña) – Add New Constrain – OK

Verificar en propiedades de cada nodo del area tenga un solo tipo de diafragma asignado.

4) Define – Loads Cases –

……….
Viva / Live / 0
Sismo X / Quake / None (para definir sismo en “X”)
Sismo Y / Quake / None (para definir sismo en “Y”)

Te recomendaría que usaras el tipo "User Coefficient" y el valor de la acelración sería igual al valor pico del espectro de tu norma; así este resultado te serviriía para tener los datos de tu análisis estático


5) Introducir cargas variables sobre losa (y carga muerta – peso propio de losa, el SAP2000 no lee el peso propio de áreas) el sap2000 si toma en consideración los pesos propios, debes de estar ingresando dato mal,:

Seleccionar área – assing – area loads – uniform (shell) - …..

Seleccionar otras cargas (que amerite).

6) Definir en hoja de cálculo (Excel) espectro de respuesta a utilizar, exportar a Bloc de Notas y guardar donde se encuentre el SAP2000.

7) Define – Function – Response Spectrum – Response Spectrum from file (pestaña) – Add New Fuction – Browse – Seleccionar Bloc de Notas (colocar archivo de texto) – Seleccionar Period vs Value – Display Graph – OK.


8) Define – Mass Source – From Element And Additional Masses and Load – Definir VIVA (o carga variable a considerer) con factor 0.25 (viviendas) – Add – OK. Te recomendaría la segunda opción, pero de la manera que indias también está bien,

En el caso de existir varios casos de cargas vivas (se deben definir en load cases)
Para las cargas tratar siempre de usar el tipo "Reduce Live" ya que nuestras normas ermiten la reducción de cargas vivas en porcentajews de acuerod a los niveles de la estructura

9) Define – Analisis Cases – Modal – Modify/Show Cases – en Numer of Modes: Maximun 3, Minimum: 1.
Cuando se usan diafragmas rígidos estamos hablando de 3 grados de libertad por nivel, por lo que deberíamos multiplicar el número de pisos por 3, de lo contrario en otros análisis considerar los 6 grados. La mayoría de las normas, por no decir todas, indican que para las combinaciones modales se deben tomar en cuanta el número de modos que den una participación del 90% de la masa. En una estructura regular esto se da con un número bajo de modos, pero en irregulares hay que incrementar el número. Esto lo revisas en los cuadros de resultados de particpación de Masa

10) Define – Analisis Cases – Sismo X - Modify/Show Cases – Colocar:

Response Spectrum (en pestaña)
Marcar CQC y SRSS
Diaphragm Eccentricity: 0.06 (dependiendo de las normas, en mi país se pide una excentricdad del 5%
Dirección U1 (X)
FUNC1 (función cargada)
Scale Factor: 9.81
Add
OK

(HASTA AQUÍ YA ESTA CARGADO EL SISMO EN X, SE DEBE REPETIR EL PASO 10 PARA EL SISMO EN Y, LOS SIGUIENTES PASOS SON PARA LOS REPORTES DE CORTANTES POR NIVEL)

11) Define – Group – (crear grupos con nivel existan, a cada grupo se la coloca el nombre de cada nivel)

12) Seleccionar elementos relacionados con un nivel determinado (columnas superiores, columnas inferiores y nodos del nivel) – Assing – Assing to Group – (se selecciona el grupo del nivel) (hacer para cada nivel y grupo correspondiente)

13) Define – Section Cut – Add Section Cut – Group (nivel involucrado) – OK (hacer para cada nivel)
Del paso 11 al 13, sería algo innecesario salvo que quieras evaluar sfuerxos en sólo algunos elementos, si es por la cortante basal, eso lo encuentras fácilmente en los cuadros de resultados, tanto el totla como por niveles

14) Analyze – Run Analyze (en todos: Action Run) – Run Now.

15) Para verificar los desplazamientos – Display – Show Deformed Shape – Case/Combo Name – Ok – Revisar desplazamiento de cada junta con los permitidos.
Puedes hacerlo de esa manera, o con los cuadros de resultados del sap2000, ya sea evaluando los desplazamientos por diafragmas o por puntos, no olvides que para evaluar el desplazamiento permitido multiplicar a estos valores por el factor de reducción sísmica (salvo que hayas realizado el cálculo con un espectro elástico)
Última edición por Elijah el Vie Abr 11, 2008 9:59 am, editado 1 vez en total
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Agradecer aporte

Notapor jdaniel437 el Vie Abr 11, 2008 9:36 am

Saludos a todos, gracias albertc y elijah por enviar y añadir notas de los pasos a seguir para realizar el analisis sismico, de acuerdo a las normas Covenin.
Prepare un pequeño ejemplo con el ETABS, es una estructura regular de concreto armado, de un nivel, 2 porticos en X y 2 porticos en Y, la losa es nervada de espesor 20 cm y la modele con una serie de viguetas de 15 cm de alto y separadas cada 50 cm y una loseta de 5 cm de espesor. Estan las dimensiones de las vigas y de las columnas. En cuanto a las cargas, hay carga muerta, carga viva y sismo en X e Y ( espectro normalizado de acuerdo a la norma Covenin y use el IP3 para obtener los valores ). Estableci las combinaciones de carga. Inclui el factor de reducción de respuesta y tambien la excentricidad accidental que da origen a los momentos torsores que han de incluirse en el analisis dinamico con 3 grados de libertad por planta. Tengo algunas dudas acerca del ingreso de todas estas variables en las casillas del programa y de otras variables que estan presentes alli, tales como el damping, no estoy seguro de su traducción, por lo que no se si los resultados obtenidos son confiables; por eso es que si tienen un tiempo para revisar el ejemplo y si pueden indicar lo que esta bien o esta mal. Agradeciendole de antemano su colaboración.
Hasta luego
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Re: Agradecer aporte

Notapor yucapareja el Vie Abr 11, 2008 9:49 am

jdaniel437 escribió:Saludos a todos, gracias albertc y elijah por enviar y añadir notas de los pasos a seguir para realizar el analisis sismico, de acuerdo a las normas Covenin.
Prepare un pequeño ejemplo con el ETABS, es una estructura regular de concreto armado, de un nivel, 2 porticos en X y 2 porticos en Y, la losa es nervada de espesor 20 cm y la modele con una serie de viguetas de 15 cm de alto y separadas cada 50 cm y una loseta de 5 cm de espesor. Estan las dimensiones de las vigas y de las columnas. En cuanto a las cargas, hay carga muerta, carga viva y sismo en X e Y ( espectro normalizado de acuerdo a la norma Covenin y use el IP3 para obtener los valores ). Estableci las combinaciones de carga. Inclui el factor de reducción de respuesta y tambien la excentricidad accidental que da origen a los momentos torsores que han de incluirse en el analisis dinamico con 3 grados de libertad por planta. Tengo algunas dudas acerca del ingreso de todas estas variables en las casillas del programa y de otras variables que estan presentes alli, tales como el damping, no estoy seguro de su traducción, por lo que no se si los resultados obtenidos son confiables; por eso es que si tienen un tiempo para revisar el ejemplo y si pueden indicar lo que esta bien o esta mal. Agradeciendole de antemano su colaboración.
Hasta luego


Buenas amigo publica el archivo s2K para poder abrirlo, la version es la 9.2 y yo tengo la 9.1, y no podre revisarlo.

Saludos
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Notapor jdaniel437 el Vie Abr 11, 2008 10:01 am

Que tal yucapareja, saludos, ahi esta el mismo archivo ejemplo.rar incluyendo el archivo ejemplo.s2k,
hasta luego
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Re: Agradecer aporte

Notapor Elijah el Vie Abr 11, 2008 11:35 am

jdaniel437 escribió:Saludos a todos, gracias albertc y elijah por enviar y añadir notas de los pasos a seguir para realizar el analisis sismico, de acuerdo a las normas Covenin.
Prepare un pequeño ejemplo con el ETABS, es una estructura regular de concreto armado, de un nivel, 2 porticos en X y 2 porticos en Y, la losa es nervada de espesor 20 cm y la modele con una serie de viguetas de 15 cm de alto y separadas cada 50 cm y una loseta de 5 cm de espesor. Estan las dimensiones de las vigas y de las columnas. En cuanto a las cargas, hay carga muerta, carga viva y sismo en X e Y ( espectro normalizado de acuerdo a la norma Covenin y use el IP3 para obtener los valores ). Estableci las combinaciones de carga. Inclui el factor de reducción de respuesta y tambien la excentricidad accidental que da origen a los momentos torsores que han de incluirse en el analisis dinamico con 3 grados de libertad por planta. Tengo algunas dudas acerca del ingreso de todas estas variables en las casillas del programa y de otras variables que estan presentes alli, tales como el damping, no estoy seguro de su traducción, por lo que no se si los resultados obtenidos son confiables; por eso es que si tienen un tiempo para revisar el ejemplo y si pueden indicar lo que esta bien o esta mal. Agradeciendole de antemano su colaboración.
Hasta luego


Estas son mis observaciones a tu modelo:
- La sección nervio: si tu losa nervada es de 20 cm, este nervio también tendría que ser de 20 cm para que el programa te calcule como una viga de 10 x 20 y no de 10 x 15, yluego en la opción de "Set Modifiers", la constante para torsión igual a cero, la opción de masa y peso, colócale a un 75% (0.75), esto porque de lo contrario el programa te estaría duplicando el peso de la intersección de la losa y el nervio. Este modelo que no es muy complejo, métralo manualmente y te darás cuenta de lo que te digo.
- No es necesario que realizes un mesh en la losa externo, hazlo interno.
- Revisa tu espectro de sismo me parece que no debería ser así.
- Cuando indicas un case estático para sismo el valor del coeficiente de la cortante en la base, debe ser el que corresponde al valor pico de tu espectro. Las direcciones de tus sismos deberían ser al revés, si es Sismo X deberías marcar= X Direcc (+ ó -) Ecc. El valor de la eccentricdad coloca de acuerdo a tu norma si es 5% = 0.05.
- En el case para generar la respuesta para el cálculo dinámico del sismo, si en tu sismo no consideraste el valor de la gravedad, dicho valor se coloca en el factor de escala, entonces no sería 6, sino 9.81. Ahora, te recomiendo que trabajes igual en los 2 sentidos osea una respuesta para X y el otro para Y, sólo juegas con la dirección del sismo (U1, U2, U3), la eccentricdad debes colocar de acuerdo a tu norma, si es 5% =0.05. La combinación modal te recomiendo el CQC, esto de acuerdo a tu norma.
- Las combinaciones de carga de acuerdo a tu norma, desconozco las combianciones que usan en Venezuela, así que estará bien.
- En la masa a considerar, indica el porcentaje de carga viva para el análisis, sólo está considerado el peso propio.
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Notapor yucapareja el Vie Abr 11, 2008 1:02 pm

jdaniel437 escribió:Que tal yucapareja, saludos, ahi esta el mismo archivo ejemplo.rar incluyendo el archivo ejemplo.s2k,
hasta luego


es una lastima sigo sin poder verlo....no logre ver el archivo s2k me da error...
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Notapor PROYECTOR el Vie Abr 11, 2008 1:34 pm

yucapareja escribió:Buemas amigo, tienes que definir dos casos de sismo uno de X y otro de Y,

Despues que defines el espectro debes crear dos casos:

SismoX: 100%U1+30%U2
SismoY: 30%U1 X+100%U2

Y despus con esos dos casos creas todas las combinaciones necesarias acorde con la norma sismica

Saludos



Saludos amigo, lamento discrepar contigo en una cosa.

En mi oponion la combinacion de los efectos traslacionales

SismoX: 100%U1+30%U2
SismoY: 30%U1 X+100%USismoX: 100%U1+30%U2
SismoY: 30%U1 X+100%U22

se deben definir en las combinaciones de diseño para que el programa de esta manera pueda incluir la reversibilidad del sismo. es decir, que haga internamente la envolvete de todas las combinaciones de signo posibles:

100%U1+30%U2
100%U1-30%U2
- 100%U1+30%U2 etc.....

Ademas de que es importante tener un caso de analisis que represente la componente X y la componente Y por separado para poder verificar el corte basal minimo.

Por otra parte si defines esas combinaciones en los casos de analisis, estarias considerando mal la torsion accidental, la cual se debe calcular con las componentes en X e Y por separado y no con la componente X definida como 100%U1+30%U2 por ejemplo.
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Notapor jdaniel437 el Vie Abr 11, 2008 2:27 pm

Saludo a todos, gracias por las observaciones al pequeño modelo que envie. lo que no entiendo bien es la transcripcción de los datos sismicos al programa. En cuanto a la interpretación de las normas, en cuanto a los casos de sismo, hay 3 alternativas: la primera es que la Fuerza Sismica es la raiz cuadrada de la sumatoria de los cuadrados de las solicitaciones correspondientes a cada dirección; la segunda: el valor absoluto de las solicitaciones debidas al sismo en una dirección más el 30% del sismo en la dirección ortogonal y viceversa; y la tercera: el criterio CQC3.
Mis dudas son que no entiendo bien como traducir ciertos terminos y entonces no se donde ingresar la mayoria de las variables de un analisis sismico, tales como la excentricidad, el fartor de reducción de respuesta, para usar obtener y que el programa use los valores del espectro de diseño, como transcribir las combinaciones de carga y que el programa genere la envolvente, por ejemplo; en fin, amigos, estoy hecho un lio, con el uso del programa, no con la teoria. Por lo que si alguno de Ustedes, tiene un ejemplo sencillo se lo agradeceria.
hasta luego
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Notapor Elijah el Vie Abr 11, 2008 3:19 pm

PROYECTOR escribió:
yucapareja escribió:Buemas amigo, tienes que definir dos casos de sismo uno de X y otro de Y,

Despues que defines el espectro debes crear dos casos:

SismoX: 100%U1+30%U2
SismoY: 30%U1 X+100%U2

Y despus con esos dos casos creas todas las combinaciones necesarias acorde con la norma sismica

Saludos



Saludos amigo, lamento discrepar contigo en una cosa.

En mi oponion la combinacion de los efectos traslacionales

SismoX: 100%U1+30%U2
SismoY: 30%U1 X+100%USismoX: 100%U1+30%U2
SismoY: 30%U1 X+100%U22

se deben definir en las combinaciones de diseño para que el programa de esta manera pueda incluir la reversibilidad del sismo. es decir, que haga internamente la envolvete de todas las combinaciones de signo posibles:

100%U1+30%U2
100%U1-30%U2
- 100%U1+30%U2 etc.....

Ademas de que es importante tener un caso de analisis que represente la componente X y la componente Y por separado para poder verificar el corte basal minimo.

Por otra parte si defines esas combinaciones en los casos de analisis, estarias considerando mal la torsion accidental, la cual se debe calcular con las componentes en X e Y por separado y no con la componente X definida como 100%U1+30%U2 por ejemplo.


En la norma de mi país no se exige un porcentaj de la fuerza sísmica en la otra dirección.
A manera de ejemplo realizé en una estructura irregular el análisis, en el case de respuesta espectral, consideré el 100%U1 (Dirección X) + 30%U2 (Dirección Y), en un case de combianción también consideré el 100% SismoX (respuesta espectral en la dirección X) + 30% Sismo Y (respuesta espectral en la dirección Y).
Como resultado obtuve resultados que difieren pero con un rango máximo del 2%. Que cada quien saque sus propios resultados.
Habría que evaluar los resultados de las otras combinaciones que indicas.
Elijah
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