En esta etapa se procederá a ejecutar el primer análisis de la platea de cimentación para comprobar y corroborar el pre dimensionamiento propuesto.
Figura 64: Modelación a analizar. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo.
Visualización de resultados (deformación de la estructura):
La deformación de la estructura debido a los estados de carga la podemos visualizar ingresando al menú Display > Show Deformed Shape…; al ingresar a este menú el programa nos mostrara una ventana en
la cual se deberá indicar la opción del cual se desea observar la deformada entre otras opciones de visualización.
Figura 65: Deformada de la estructura Carga P. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Definición de combinaciones de carga:
La combinación de cargas es un paso importante para poder observar los resultados que necesita el análisis y diseño, se debe definir una carga que represente el estado de servicio de la estructura; para ello aremos lo siguiente: ingresaremos al menú Define > Load Combinations… En la ventana que se abrirá a continuación definiremos una combinación llamada SERVICIO, esta carga que crearemos va a contener todos los estados de carga anteriormente definidos.
Figura 66: Ingreso al Menú de combinación de cargas. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Figura 67: Efectúo combinación de carga (SERVICIO) Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Visualización de resultados (reacciones en los resortes):
Para poder visualizar las fuerzas en los resortes asignados a los elementos área, iremos al menú Display > Show Forces/Etresses > Joints… en la ventana siguiente indicaremos lo que se desea visualizar, para este caso seria las reacciones debido a las combinación SERVICIO, tal como vemos en la figura 64 podemos observar las fuerzas en la parte central de la estructura.
Figura 68: Efectúo combinación de carga (SERVICIO) Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Figura 69: Selecciono carga de servicio. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Figura 70: Visualización de resultados (reacciones en los resortes). Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Visualización de resultados (Momentos en la platea):
Ahora vamos a visualizar los resultados de momentos en la platea de forma gráfica, nos dirigiremos al menú Display > Show Forces/Etresses > Shell… se nos presentara una nueva ventana de diagramas de fuerzas en los elementos Shell, en la que presenta diversas opciones de resultados de fuerza cortante (V13, V23), fuerzas (F11, F 22) y momentos (M11, M22), debido a un estado de carga. Cabe mencionar que se puede seleccionar una opción a la vez para visualizar los resultados, los cuales presentaran en forma grafica los diagramas de fuerza, cortante o momentos correspondientes. Tal como vemos en la figura 68 los diagramas de momentos (M11, M22), debido al estado de carga P. los momentos de diseño se calculan con las combinaciones; por lo tanto, se debe definir combinaciones de diseño de acuerdo al código a utilizar.
Figura 71: Visualización de resultados (momentos y cortantes) Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Figura 72: Ventana de visualización diagramas. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Método de Montecarlo
En este método vamos a detallar de una manera más estadística los resultados obtenidos del análisis realizado en el sap2000, en donde se detallara los resultados de los esfuerzos conocidos en el SAP2000 como S11, también los cortantes con su simbología S12 y los valores de las deformaciones.
Realizaremos un análisis practico de los distintos resultados adquiridos anteriormente en los procesos realizados con cargas mayoradas sin incluir carga sísmica y los análisis sísmicos por medio del método de la NEC-15 y por el método Moncayo.
Se detallaran resultados en el cual detallaremos cual es la variación que obtendremos al considerar estos diversos factores incluyendo cargas sísmicas y no incluyendo carga sísmica.
Método de Montecarlo
Tabla 28: Tabla de valores obtenidos del análisis de la platea por método Nec-15. ANALISIS PLATEA CARGA SISMICA NEC 15
ANALISIS NO SISMICO CARGA MAYORADA
ESFUERZOS S11 ( cm ) CORTANTE S12 ( cm ) DEFORMACION S22 ( cm )
SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO TERZHAGUI -2345,52 -2251,46 -2144,89 -1036,29 -1026,23 -950,28 -0,100 -0,056 -0,036 FORMULA GENERAL -2335,16 -2243,48 -2176,28 -1054,51 -1023,24 -997,67 -0,093 -0,053 -0,040 TIPO DE SUELO -2326,97 -2253,79 -2175,87 -1052,02 -1027,09 -997,51 -0,088 -0,056 -0,0399
Fuente: SAMUEL ESTEBAN MOSQUERA ARROYO
Tabla 29: Tabla de valores obtenidos del análisis de la platea por método Moncayo. ANALISIS PLATEA CON CARGA SISMICA METODO MONCAYO
ANALISISO SISMICO METODO MONCAYO
ESFUERZOS S11 ( cm ) CORTANTE S12 ( cm ) DEFORMACION S22 ( cm )
SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO TERZHAGUI -6064,98 -5821,02 -5583,49 -2884,42 -2833,12 -2713,66 -0,302 -0,168 -0,109 FORMULA GENERAL -6038,25 -5800,40 -5661,11 -2920,53 -2824,08 -2748,21 -0,281 -0,162 -0,162 TIPO DE SUELO -6017,04 -5827,02 -5660,19 -2912,79 -2835,74 -2747,75 -0,265 -0,170 -0,121
Tabla 30: Tabla de valores obtenidos del análisis de la platea solo Carga de Servicio sin considerar carga sísmica. ANALISIS PLATEA CON CARGA DE SERVICIO
ANALISIS SISMICO NEC 2015
ESFUERZOS S11 ( cm ) CORTANTE S12 ( cm ) DEFORMACION S22 ( cm )
SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO SUELO BLADO SUELO M. COMPACTADO SUELO COMPACTADO TERZHAGUI -1505,97 -1659,96 -1581,28 -566,36 -549,77 -528,47 -0,054 -0,029 -0,030 FORMULA GENERAL -1718,10 -1583,54 -1422,20 -564,73 -521,99 -534,72 -0,077 -0,045 -0,0336 TIPO DE SUELO -1712,66 -1516,32 -1604,27 -563,42 -524,14 -534,63 -0,073 -0,047 -0,034
Graficas obtenidas del análisis de losa con Cargas de Servicio
Figura 73: Visualización de grafica s11, s12 y deformación para arcillas blandas Terzaghi Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Figura 74: Visualización de grafica s11, s12 y deformación, para arcillas medianamente compactadas por método Tipo de Suelo Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Graficas obtenidas del análisis de platea con carga mayoradas NEC 15
Figura75: Visualización de grafica s11, s12 y s22 para arcillas blandas por método NEC – 15 carga mayoradas. (Tipo de Suelo). Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Graficas obtenidas del análisis de platea con carga mayoradas Método Moncayo
Figura 76: Visualización de grafica s11, s12 y deformación para arcillas blandas por método Moncayo (Terzaghi). Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo.
Figura 77: Visualización de grafica s11, s12 y deformación para arcillas medianamente compactadas por método Moncayo (Formula General). Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo
Conclusiones:
Mediante el análisis se consideraron diferentes tipos de arcillas tales como: arcillas blandas, arcillas compactadas y arcillas medianamente compactadas. En las cuales se visualizaron diversos resultados obtenidos mediante el software SAP2000, a través del cual se logro obtener esfuerzos, cortantes y deformaciones, y se pudo comprobar que los suelos blandos son los que presentan mayores esfuerzos, deformaciones y cortantes por lo cual se recomienda tener mayor consideraciones a la hora del diseño de la losa de cimentación.
De acuerdo al análisis que se realizo por medio de los dos modelos de losa de cimentación se pudo demostrar que el método Moncayo nos presenta esfuerzos, cortantes y deformaciones mayores con respecto con el modelo diseñado con el analisis de la NEC-15, lo cual a criterio de diversos ingenieros proponen que a mayor presencia de esfuerzos y deformaciones en el análisis resulta mas provechoso debido a que se tendrá mayor consideración a la hora de diseñar.
Recomendaciones
Se recomienda que mediante este análisis, aplicando las normas de construcción como son la NEC – 15, método Moncayo, analizar el comportamiento de los suelos tanto compactados así como los blandos y medianamente compactados, tomando en cuenta los resultados de los coeficiente de resorte para una platea de cimentación, recibirá diversas cargas, considerando tres tipos de suelos (duro, suave e intermedio), en la cual consideraremos cargas no sísmicas y cargas sísmicas por el método de la NEC-15 y por el método Moncayo.
Bibliografía
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Ramos Salazar, I. J. (2015). Costos y presupuestos en edificaciones (Primera ed.). Lima, Peru: Macro.
Análisis sísmico NEC 2015 formula general
Figura 78: Análisis sísmico NEC-15 Diagrama de Esfuerzos S11 para Suelo Arcillosos Blandas (Formula General). Fuente: Samuel Mosquera
Figura 79: Análisis Sísmico NEC 15, diagrama cortante S12 para Suelo Arcilloso compactado (Formula General). Fuente: Samuel Mosquera
Figura 80: Análisis Sísmico NEC-15, Diagrama de Esfuerzos S11 para Suelo Arcilloso medianamente compactado (Formula general). Fuente: Samuel Mosquera
Figura 81: Análisis Sísmico NEC-15, Diagrama de Cortante S12 para Suelo medianamente compactado (F. General). Fuente: Samuel Mosquera
ANÁLISIS SÍSMICO MONCAYO FORMULA
Figura 82: Diagrama de Esfuerzo S11 para Suelo Arcillas BLANDA (FORMULA GENERAL). MONCAYO Fuente: Samuel Mosquera
Figura 83: Diagrama de Cortante S12 para Suelo Arcilla blanda (F. GENERAL). MONCAYO Fuente: Samuel Mosquera
ANÁLISIS NO SÍSMICO CARGA MAYORADA
Figura 84: Diagrama de Esfuerzo S11 para Suelo Arcillas Blanda (Terzhagui). CARGA MAYORADA Fuente: Samuel Mosquera
Figura 85: Diagrama de Cortante S12 para Suelo Arcillas Blanda (Terzhagui). CARGA MAYORADA Fuente: Samuel Mosquera