IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES
4.1. Resultados
4.1.7. Análisis Modal Espectral
4.1.6.4. Verificación del Sistema Estructural Tabla 16
Verificación de los sistemas estructurales de los módulos.
Módulo I Módulo II Módulo III
Rx Ry Rx Ry Rx Ry
Sistema estructural (Ro) 8 8 7 8 8 8
Nota: Elaboración propia.
Para determinar los sistemas estructurales, en el caso del Módulo II se analizó la fuerza cortante que absorben los muros de concreto armado respecto de la fuerza cortante de la estructura para cada dirección.
4.1.7. Análisis Modal Espectral
Modal 5 0.175 2.54E-
05 0.086 0.0005 0.9784 0.9226 0.0007 0.238 0.0001 0.037
Modal 6 0.161 4.05E-
05 0.0369 0.0003 0.9785 0.9595 0.0011 0.1022 0.0005 0.0856 Modal 7 0.14 0.0215 2.39E-
06 0 0.9999 0.9595 0.0011 5.79E-
06 0.0042 1.00E- 04
Modal 8 0.139 2.11E-
06 0 0 0.9999 0.9595 0.0011 6.01E-
07 0.0019 4.47E- 06
Modal 9 0.139 0 0 0 0.9999 0.9595 0.0011 0 0.0118 4.45E-
06 Nota: Elaboración propia.
Tabla 18
Modos, periodos y masa participativa del Módulo II.
FACTOR DE MASA PARTICIPATIVA Case Mode Period
(sec) UX UY UZ SumU
X
SumU Y
SumU
Z RX RY RZ
Modal TY= 0.5080 0.0002 0.5203 0.000 0.0002 0.5203 0.0000 0.2471 0.0006 0.2847 Modal TX= 0.2720 0.6429 0.0142 0.000 0.6431 0.5345 0.0000 0.0134 0.3415 0.0241 Modal TZ= 0.2360 0.0584 0.1064 0.000 0.7016 0.6409 0.0000 0.1706 0.0219 0.4228 Modal 4 0.1720 0.0038 0.2447 0.000 0.7054 0.8856 0.0000 0.2649 0.0000 0.0019 Modal 5 0.1110 0.0462 0.0321 0.000 0.7516 0.9177 0.0000 0.0056 0.0276 0.1617 Modal 6 0.0950 0.1385 0.0014 0.000 0.8901 0.9191 0.0000 0.0123 0.2847 0.0184 Modal 7 0.0860 0.0206 0.0473 0.000 0.9107 0.9664 0.0000 0.1468 0.0537 0.0001 Modal 8 0.0690 0.0015 0.0075 0.000 0.9122 0.9739 0.0000 0.0310 0.0026 0.0236 Modal 9 0.0610 0.0004 0.0009 0.000 0.9127 0.9748 0.0000 0.0000 0.0021 0.0006
Nota: Elaboración propia.
Tabla 19
Modos, periodos y masa participativa del Módulo III.
FACTOR DE MASA PARTICIPATIVA Case Mode Period
(sec) UX UY UZ SumU
X
SumU Y
SumU
Z RX RY RZ
Modal TX= 0.675 0.881 0.0004 0.881 0 0.0004 0 4.14E-
05 0.008 0.0033 Modal TY= 0.604 0.0024 0.6153 0.0002 0.8834 0.6157 0.0002 0.0708 4.57E-
05 0.217 Modal TZ= 0.553 0.0018 0.2175 0.0001 0.8852 0.8333 0.0003 0.0272 0.0002 0.6122 Modal 4 0.229 0.0932 1.04E-
06 0 0.9784 0.8333 0.0003 3.57E-
06 0.0456 0.0001
Modal 5 0.182 1.01E-
05 0.0893 0.0006 0.9784 0.9225 0.0009 0.2467 0.0003 0.0359
Modal 6 0.167 1.59E-
05 0.0359 0.0003 0.9785 0.9584 0.0012 0.0993 0.0008 0.0888 Modal 7 0.148 0.0215 5.52E-
07 0 1 0.9584 0.0012 1.49E-
06 0.0027 1.51E- 05
Modal 8 0.138 0 0 0 1 0.9584 0.0012 0 0.0009 0
Modal 9 0.138 0 0 0 1 0.9584 0.0012 0 0.0056 0
Nota: Elaboración propia.
4.1.7.2. Espectro de Pseudo Aceleraciones
El espectro utilizado en ambas direcciones (X y Y), se encuentra definido por la fórmula presentada en el artículo 26 de la NTP E.030.
𝑆𝑎 =ZUCS R 𝑔
Tabla 20
Cálculo del Espectro de Pseudo Aceleraciones (g).
Módulo I Módulo II Módulo III
T C Sax (g) Say
(g) C Sax (g) Say
(g) C Sax (g) Say (g)
0 2.50 2.41 2.41 2.50 2.76 3.62 2.50 2.41 2.41
0.1 2.50 2.41 2.41 2.50 2.76 3.62 2.50 2.41 2.41
0.2 2.50 2.41 2.41 2.50 2.76 3.62 2.50 2.41 2.41
0.3 2.50 2.41 2.41 2.50 2.76 3.62 2.50 2.41 2.41
0.4 2.50 2.41 2.41 2.50 2.76 3.62 2.50 2.41 2.41
0.5 2.50 2.41 2.41 2.50 2.76 3.62 2.50 2.41 2.41
0.6 2.50 2.41 2.41 2.50 2.76 3.62 2.50 2.41 2.41
0.7 2.14 2.07 2.07 2.14 2.36 3.10 2.14 2.07 2.07
0.8 1.88 1.81 1.81 1.88 2.07 2.72 1.88 1.81 1.81
0.9 1.67 1.61 1.61 1.67 1.84 2.41 1.67 1.61 1.61
1.0 1.50 1.45 1.45 1.50 1.66 2.17 1.50 1.45 1.45
1.1 1.36 1.32 1.32 1.36 1.50 1.98 1.36 1.32 1.32
1.2 1.25 1.21 1.21 1.25 1.38 1.81 1.25 1.21 1.21
1.3 1.15 1.11 1.11 1.15 1.27 1.67 1.15 1.11 1.11
1.4 1.07 1.03 1.03 1.07 1.18 1.55 1.07 1.03 1.03
1.5 1.00 0.97 0.97 1.00 1.10 1.45 1.00 0.97 0.97
1.6 0.94 0.91 0.91 0.94 1.03 1.36 0.94 0.91 0.91
1.7 0.88 0.85 0.85 0.88 0.97 1.28 0.88 0.85 0.85
1.8 0.83 0.80 0.80 0.83 0.92 1.21 0.83 0.80 0.80
1.9 0.79 0.76 0.76 0.79 0.87 1.14 0.79 0.76 0.76
2.0 0.75 0.72 0.72 0.75 0.83 1.09 0.75 0.72 0.72
2.1 0.68 0.66 0.66 0.68 0.75 0.99 0.68 0.66 0.66
2.2 0.62 0.60 0.60 0.62 0.68 0.90 0.62 0.60 0.60
2.3 0.57 0.55 0.55 0.57 0.63 0.82 0.57 0.55 0.55
2.4 0.52 0.50 0.50 0.52 0.57 0.75 0.52 0.50 0.50
2.5 0.48 0.46 0.46 0.48 0.53 0.70 0.48 0.46 0.46
2.6 0.44 0.43 0.43 0.44 0.49 0.64 0.44 0.43 0.43
2.7 0.41 0.40 0.40 0.41 0.45 0.60 0.41 0.40 0.40
2.8 0.38 0.37 0.37 0.38 0.42 0.55 0.38 0.37 0.37
2.9 0.36 0.34 0.34 0.36 0.39 0.52 0.36 0.34 0.34
3.0 0.33 0.32 0.32 0.33 0.37 0.48 0.33 0.32 0.32
3.1 0.31 0.30 0.30 0.31 0.34 0.45 0.31 0.30 0.30
3.2 0.29 0.28 0.28 0.29 0.32 0.42 0.29 0.28 0.28
3.3 0.28 0.27 0.27 0.28 0.30 0.40 0.28 0.27 0.27
3.4 0.26 0.25 0.25 0.26 0.29 0.38 0.26 0.25 0.25
3.5 0.24 0.24 0.24 0.24 0.27 0.35 0.24 0.24 0.24
3.6 0.23 0.22 0.22 0.23 0.26 0.34 0.23 0.22 0.22
3.7 0.22 0.21 0.21 0.22 0.24 0.32 0.22 0.21 0.21
3.8 0.21 0.20 0.20 0.21 0.23 0.30 0.21 0.20 0.20
3.9 0.20 0.19 0.19 0.20 0.22 0.29 0.20 0.19 0.19
4.0 0.19 0.18 0.18 0.19 0.21 0.27 0.19 0.18 0.18
4.1 0.18 0.17 0.17 0.18 0.20 0.26 0.18 0.17 0.17
4.2 0.17 0.16 0.16 0.17 0.19 0.25 0.17 0.16 0.16
4.3 0.16 0.16 0.16 0.16 0.18 0.24 0.16 0.16 0.16
4.4 0.15 0.15 0.15 0.15 0.17 0.22 0.15 0.15 0.15
4.5 0.15 0.14 0.14 0.15 0.16 0.21 0.15 0.14 0.14
4.6 0.14 0.14 0.14 0.14 0.16 0.21 0.14 0.14 0.14
4.7 0.14 0.13 0.13 0.14 0.15 0.20 0.14 0.13 0.13
4.8 0.13 0.13 0.13 0.13 0.14 0.19 0.13 0.13 0.13
4.9 0.12 0.12 0.12 0.12 0.14 0.18 0.12 0.12 0.12
5.0 0.12 0.12 0.12 0.12 0.13 0.17 0.12 0.12 0.12
Nota: Elaboración propia.
A continuación, se presentan las gráficas de los espectros para cada módulo:
Figura 34
Espectro de aceleraciones – Modulo I.
Nota: Elaboración propia.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0 1 2 3 4 5 6
ACELERACIÓN
TIEMPO (SEG) Sax - Say
Figura 35
Espectro de aceleraciones – Modulo II.
Nota: Elaboración propia.
Figura 36
Espectro de aceleraciones – Modulo III.
Nota: Elaboración propia.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
0 1 2 3 4 5 6
ACELERACION
TIEMPO
Sax Say
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
0 1 2 3 4 5 6
ACELERACIÓN
TIEMPO (SEG) Sax - Say
4.1.7.3. Verificación de Derivas de Entre Piso.
De acuerdo a lo indicado en la NTP E.030, no se deberá exceder los límites permisibles de derivas para cada tipo de material principal utilizado en la construcción.
Para nuestro análisis, se consideró el límite permisible de 7/1000; puesto que, los 3 módulos de la edificación analizada son de concreto armado, para ello se comparó las derivas obtenidas del modelamiento estructural con lo indicado en la norma.
Asimismo, las derivas obtenidas del análisis dinámico modal espectral multiplicó por el factor 0.85xR, debido a que la estructura analizada es irregular; con este factor, se analiza las derivas de la estructura que se generarían en el rango inelástico ante la ocurrencia de un sismo severo.
Es así que, en el programa se asignaron las combinaciones de carga (DERIVA SDXX y DERIVA SDYY) tal que, se puedan obtener las derivas finales para el análisis requerido de acuerdo a lo indicado anteriormente.
MÓDULO I Tabla 21
Derivas de entrepiso del Módulo I dirección X.
Nivel Carga Dirección Deriva entrepiso 0.85 R
Altura
(m) Condición
Nivel 3 DERIVA SDXX X 0.0120 10.5 No cumple
Nivel 2 DERIVA SDXX X 0.0221 7.0 No cumple
Nivel 1 DERIVA SDXX X 0.0210 3.5 No cumple
Nota: Elaboración propia.
Figura 37
Derivas en dirección X – Modulo I.
Nota: Elaboración propia.
0 1 2 3
0,000 0,004 0,008 0,012 0,016 0,020 0,024
Numero de pisos
Máximas derivas en eje X en Módulo I
ESTRUCTURA EXISTENTE NORMATIVO
Tabla 22
Derivas de entrepiso del Módulo I dirección Y.
Nivel Carga Dirección Deriva entrepiso 0.85 R
Altura
(m) Condición
Nivel 3 DERIVA SDYY Y 0.0152 10.5 No cumple
Nivel 2 DERIVA SDYY Y 0.0223 7.0 No cumple
Nivel 1 DERIVA SDYY Y 0.0163 3.5 No cumple
Nota: Elaboración propia.
Figura 38
Deriva en dirección Y – Modulo I.
Nota: Elaboración propia.
MÓDULO II
Tabla 23
Derivas de entrepiso del Módulo II dirección X.
Nivel Carga Dirección Deriva entrepiso 0.85 R
Altura
(m) Condición
Nivel 3 DERIVA SDXX X 0.0062 10.5 Cumple
Nivel 2 DERIVA SDXX X 0.0038 7.0 Cumple
Nivel 1 DERIVA SDXX X 0.0028 3.5 Cumple
Nota: Elaboración propia.
Figura 39
Deriva en dirección X – Modulo II.
Nota: Elaboración propia.
Tabla 24
Derivas de entrepiso del Módulo II dirección Y.
Nivel Carga Dirección Deriva entrepiso 0.85 R
Altura
(m) Condición
Nivel 3 DERIVA SDYY Y 0.0172 10.5 No cumple
Nivel 2 DERIVA SDYY Y 0.0187 7.0 No cumple
Nivel 1 DERIVA SDYY Y 0.0118 3.5 No cumple
Nota: Elaboración propia.
Figura 40
Deriva en dirección Y– Modulo II.
Nota: Elaboración propia.
MÓDULO III Tabla 25
Derivas de entrepiso del Módulo III dirección X.
Nivel Carga Dirección Deriva entrepiso 0.85 R
Altura
(m) Condición
Nivel 3 DERIVA SDXX X 0.0123 10.5 No cumple
Nivel 2 DERIVA SDXX X 0.0227 7.0 No cumple
Nivel 1 DERIVA SDXX X 0.0218 3.5 No cumple
Nota: Elaboración propia.
Figura 41
Deriva en dirección X – Modulo III.
Nota: Elaboración propia.
Tabla 26
Derivas de entrepiso del Módulo III dirección Y.
Nivel Carga Dirección Deriva entrepiso 0.85 R
Altura
(m) Condición
Nivel 3 DERIVA SDYY Y 0.0182 10.5 No cumple
Nivel 2 DERIVA SDYY Y 0.0269 7.0 No cumple
Nivel 1 DERIVA SDYY Y 0.0192 3.5 No cumple
Nota: Elaboración propia.
Figura 42
Deriva en dirección Y – Modulo III.
Nota: Elaboración propia.
4.1.7.4. Desplazamientos.
MÓDULO I
Tabla 27
Desplazamientos del Módulo I dirección X.
Nivel Carga Dirección Altura (m) Desplazamiento máx. (m)
Nivel 3 DERIVA SDXX X 10.5 0.191518
Nivel 2 DERIVA SDXX X 7 0.150642
Nivel 1 DERIVA SDXX X 3.5 0.073547
Nota: Elaboración propia.
Figura 43
Desplazamiento en dirección X – Modulo I.
Nota: Elaboración propia.
Tabla 28
Desplazamientos del Módulo I dirección Y.
Nivel Carga Dirección Altura (m) Desplazamiento máx. (m)
Nivel 3 DERIVA SDYY Y 10.5 0.187083
Nivel 2 DERIVA SDYY Y 7 0.134838
Nivel 1 DERIVA SDYY Y 3.5 0.057073
Nota: Elaboración propia.
Figura 44
Desplazamiento en dirección Y – Modulo I.
Nota: Elaboración propia.
MÓDULO II
Tabla 29
Desplazamientos del Módulo II dirección X.
Nivel Carga Dirección Altura (m) Desplazamiento máx. (m)
Nivel 3 DERIVA SDXX X 10.5 0.04054
Nivel 2 DERIVA SDXX X 7 0.022584
Nivel 1 DERIVA SDXX X 3.5 0.009689
Nota: Elaboración propia.
Figura 45
Desplazamiento en dirección X – Modulo II.
Nota: Elaboración propia.
Tabla 30
Desplazamientos del Módulo II dirección Y.
Nivel Carga Dirección Altura (m) Desplazamiento máx. (m)
Nivel 3 DERIVA SDYY Y 10.5 0.166267
Nivel 2 DERIVA SDYY Y 7 0.108406
Nivel 1 DERIVA SDYY Y 3.5 0.043561
Nota: Elaboración propia.
Figura 46
Desplazamiento en la dirección Y – Modulo II.
Nota: Elaboración propia.
MÓDULO III
Tabla 31
Desplazamientos del Módulo III dirección X.
Nivel Carga Dirección Altura (m) Desplazamiento máx. (m)
Nivel 3 DERIVA SDXX X 10.5 0.197166
Nivel 2 DERIVA SDXX X 7 0.155428
Nivel 1 DERIVA SDXX X 3.5 0.07635
Nota: Elaboración propia.
Figura 47
Desplazamiento en la dirección X – Modulo III.
Nota: Elaboración propia.
Tabla 32
Desplazamientos del Módulo III dirección Y.
Nivel Carga Dirección Altura (m) Desplazamiento máx. (m)
Nivel 3 DERIVA SDYY Y 10.5 0.223855
Nivel 2 DERIVA SDYY Y 7 0.161035
Nivel 1 DERIVA SDYY Y 3.5 0.067304
Nota: Elaboración propia.
Figura 48
Desplazamiento en el eje Y – Modulo III.
Nota: Elaboración propia.
4.1.7.5. Fuerza Cortante Mínima.
De acuerdo a lo indicado en la NTP E.030, para la fuerza cortante mínima se debe tener en cuenta que la relación entre Cortante dinámica y la estática no sea inferior al 90%, cuando se traten de estructuras irregulares, tal como es el caso del presente trabajo de investigación.
Al no cumplir con ese porcentaje mínimo, se realizó un escalamiento en ambas direcciones de análisis para poder obtener la Cortante de diseño que nos sirvió para el diseño de los disipadores y de sus arriostres metálicos. Asimismo, dicha cortante de diseño nos servirá en la verificación de los elementos de concreto armado del edificio.
Tabla 33
Fuerza cortante mínima en Módulo I.
Dirección Vest (Tonf) Vdin (Tonf) Vdin / Vest Verificación Factor Vdiseño (Tonf) Dirección X 144.5 126.51 87.55% Menor al 90% 1.028 130.05 Dirección Y 155.82 116.71 74.90% Menor al 90% 1.202 140.29 Nota: Elaboración propia.
Tabla 34
Fuerza cortante mínima en Módulo II.
Dirección Vest (Tonf) Vdin (Tonf) Vdin / Vest Verificación Factor Vdiseño (Tonf) Dirección X 92.44 61.55 66.58% Menor al 90% 1.352 83.22 Dirección Y 121.32 69.85 57.58% Menor al 90% 1.563 109.18 Nota: Elaboración propia.
Tabla 35
Fuerza cortante mínima en Módulo III.
Dirección Vest (Tonf) Vdin (Tonf) Vdin / Vest Verificación Factor Vdiseño (Tonf) Dirección X 182.36 160.08 87.78% Menor al 90% 1.025 164.08 Dirección Y 203.8 154.41 75.77% Menor al 90% 1.188 183.44 Nota: Elaboración propia.