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factor espectro

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OSCARELIECER
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#1

Sab Feb 12, 2011 1:02 pm

Saludos.

La casilla para el factor F del espectro de diseño, U1,U2,U3 PLANTEA LA NECESIDAD DE SU SIGNIFICADI FISICO EN SAP7ETABS.

aLGUNOS DICEN QUE DEBE SER 9.81 EN MKS (g)
otros dicen que debe ser 32.2 pies/seg2 si setrabaja con espectros de Usb (g en pies por seg2)
otros dicen que debe ser 1 en U1 y 0.3 en U2
y otros lo determinan en funcion del factor de reduccion sismica R.

Cual es entonces el procedimiento correcto para determinarlo cuando se trambaja en m/seg2...


cfonsecaorama
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#2

Sab Feb 12, 2011 6:17 pm

BUENAS NOCHES,

SOY NUEVO EN LO Q TIENE Q VER PROGRAMACION CON SAP 2000, TENGO LA MISMA INQUIETUD, ADEMAS ESTOY TRABAJANDO CON EL SAP 2000 VERSION 9, YAQ MI EQUIPO NO DEJA INSTAALR UAN VERSION MAS ACTUALIZADA, Y AUNQUEHE ENCONTRADO EJEMPLOS DE COMO INTRODICIR LSO VALORES DEL ESPECTRO DE RESPUESTA AL CORRER EL PROGRAMA SIEMPRE ME SACA UN ERROR.
MI CORREO ES cfonsecaorama@gmail.com.
MUCHAS GRACIAS


ing2004
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#3

Dom Feb 13, 2011 9:43 pm

hola, el factor de escala efectivamente depende de las unidades en las que estés trabajando, yo trabajo en kilogramos y metros, por tanto mi factor de escala es 9.81m/s2, ahora si lo divido o no en R depende, pero hay que ser consistente. Yo no lo divido en R, por tanto en las combinaciones de carga cuando agrego una combinación que incluya sismo escribo por ejemplo 1.2D + 1.0L + 1.0 SismoX /R + 0.3 SismoY /R. Y los resultados de deriva los leo directamente sin dividir entre R. Pero si yo dividiera entre R el espectro, entonces no me tocaría hacer la división en las combinaciones, pero si multiplicar por R para revisar las derivas. Espero haber sido clara. Dios te bendiga.

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albertc
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#4

Lun Feb 14, 2011 8:36 am

Respecto al significado físico del espectro y su factor de escala.

Si utilizas el espectro es por que seguramente necesitas determinar las fuerzas de sismo para una estructura dada. Estas fuerzas las calcula el programa, partiendo de que la fuerza F = masa x aceleracion (visto desde un punto de vista muy simplifcado).

La masa se la asignas tu en Mass source, pudiendo decirle que la tome del peso propio de la estructura + porcentajes de carga adicionales según sea el caso.

La aceleración la asignas por medio de un espectro de diseño. Ahora, que hace el programa?, bueno, el realiza un análisis espectral (que no es exactamente un análisis dinámico), en la cual se toma tu estructructura de N Grados De Libertad Dinámicos (GDLD) y la transforma en N estructuras de 1 GDLD, que son los N modos de vibración. Cada modo de vibración posee un periodo distinto, y para cada modo, el programa lee la masa asignada y lee la aceleración que tu le has introducido en el espectro (dependiendo del valor del periodo la aceleración puede variar).

Ahora, por que hay que escalar los valores del espectro? porque normalmente en las normas y codigos en casi todo el mundo se habla de aceleraciones normalizadas, es decir, en función de g (aceleración de la gravedad). Así verás que cuando veas registros de sismos se habla de "el sismo tuvo una aceleración de tantas veces g". Entonces se calcula un espectro adimensional (en función de g). Pero como al final, esta aceleración se multiplicará por la masas, tu debes dar el verdadero valor de la aceleración, escalandola por el valor de g (9.81 m/s2). Si tu quieres, puedes introducir un espectro con los valores directos de la aceleración, y utilizas un factor de escala = 1. (pero tendrías que ser consistente con todas las unidades yesto te podría enrredar un poco).

Respecto al uso del factor de redución de respuesta R, eso no tiene nada que ver con escalar el espectro. La idea es que el espectro que introduzcas ya este reducido o en su defecto, introduces un espectro sin reducir y lo reduces en las combianciones de carga.

Lo de U1 = 1 y U2 = 0.3 me suena a combianciones direccionales del sismo, pero tampoco tiene nada que ver con el factor de escala.

Espero te sirva, estamos a la orden.

Saludos.-

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mccloud_1
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#5

Lun Feb 14, 2011 8:45 am

Tremenda explicación albertc, definitivamente es bueno siempre tener bien clara la teoría antes de ir a darse de golpes y porrazos con las herramientas computarizadas. Más claro de lo que acabas de explicar solo el agua.

Esta es la importancia de conocer a fondo la teoría para luego llevarla a la practica.

Saludos cordiales y sigue dando estos aportes.

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Radamanthi
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#6

Mié Abr 13, 2011 4:21 pm

albertc escribió:Respecto al significado físico del espectro y su factor de escala.

Si utilizas el espectro es por que seguramente necesitas determinar las fuerzas de sismo para una estructura dada. Estas fuerzas las calcula el programa, partiendo de que la fuerza F = masa x aceleracion (visto desde un punto de vista muy simplifcado).

La masa se la asignas tu en Mass source, pudiendo decirle que la tome del peso propio de la estructura + porcentajes de carga adicionales según sea el caso.

La aceleración la asignas por medio de un espectro de diseño. Ahora, que hace el programa?, bueno, el realiza un análisis espectral (que no es exactamente un análisis dinámico), en la cual se toma tu estructructura de N Grados De Libertad Dinámicos (GDLD) y la transforma en N estructuras de 1 GDLD, que son los N modos de vibración. Cada modo de vibración posee un periodo distinto, y para cada modo, el programa lee la masa asignada y lee la aceleración que tu le has introducido en el espectro (dependiendo del valor del periodo la aceleración puede variar).

Ahora, por que hay que escalar los valores del espectro? porque normalmente en las normas y codigos en casi todo el mundo se habla de aceleraciones normalizadas, es decir, en función de g (aceleración de la gravedad). Así verás que cuando veas registros de sismos se habla de "el sismo tuvo una aceleración de tantas veces g". Entonces se calcula un espectro adimensional (en función de g). Pero como al final, esta aceleración se multiplicará por la masas, tu debes dar el verdadero valor de la aceleración, escalandola por el valor de g (9.81 m/s2). Si tu quieres, puedes introducir un espectro con los valores directos de la aceleración, y utilizas un factor de escala = 1. (pero tendrías que ser consistente con todas las unidades yesto te podría enrredar un poco).

Respecto al uso del factor de redución de respuesta R, eso no tiene nada que ver con escalar el espectro. La idea es que el espectro que introduzcas ya este reducido o en su defecto, introduces un espectro sin reducir y lo reduces en las combianciones de carga.

Lo de U1 = 1 y U2 = 0.3 me suena a combianciones direccionales del sismo, pero tampoco tiene nada que ver con el factor de escala.

Espero te sirva, estamos a la orden.

Saludos.-
Excelente aporte amigo Albertc, nunca habia entendido bien esa parte. Cometi el error de aprender el metodo y no comprender bien la teoria. GRACIAS

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santodejar
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#7

Lun Oct 24, 2011 2:37 pm

Hola Albertc,

Podre haber leido lo que he leido acerca de este tema pero nada mas claro que esto. Gracias por la explicacion.
Pero disculpa que resulte tal vez testarudo en esto, aun no entiendo muy bien en donde o como se aplica la superposicion modal.
Acaso es la sumatoria de los modos de vibraciòn o una combinacion de ellos?.

Agradezco tu respuesta de antemano.

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albertc
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#8

Mar Oct 25, 2011 1:12 pm

santodejar ,

La superposición de efectos es el acto de tomar los resultados de cada modo de vibración y combianarlos para tener una respuesta única, que son los resultados de los casos de carga de sismo. Pero presta atención, no es la sumatoria de los resultados, es mas una especie de promedio de los resultados.

La forma mas aceptada de realizar la combianción modal es mediante la combianción cuadrática completa (CQC). También se puede combinar por la raiz de la suma de los cuadrados (SRSS), pero no es recomendable. SAP2000 te permite selecionar cualquiera de estas opciones.

Como dato adicional, la superposición sólo es posible si se realizan análisis lineales, en un caso de análisis no lineal no se podría aplicar superposición de efectos, si lo haces te darán resultados erróneos.

Saludos.-

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#9

Mar Oct 25, 2011 1:59 pm

Hola Albert podrías por favor explicar un poco mejor porque no es recomendable utilizar el método SRSS?

Gracias de antemano.

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santodejar
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#10

Mar Oct 25, 2011 10:28 pm

Entonces debo entender que la combinacion modal es equivalente a la superposicion modal ? Acerca de la combinacion direccional ? Podrian explicarme esto porfavor.
Siempre gracias de antemano.

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albertc
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#11

Mié Oct 26, 2011 4:47 pm

Bien,

Para comenzar, una cosa el combinación modal y otra muy diferente es la combinación direccional. en tal sentido:

1) Combinación modal: El el procedimiento para obtener el resultado (fuerzas, desplazamientos...) de cada caso de sismo. Puede haber una comb. modal por cada caso sísmico (una para Sx, otra para Sy...). Los resultados de la combianción modal se obtienen por medio de la superposición de los resultados de cada modo.

Existen varias formas de hacer la combinación modal. Quizá las mas conocidas son el CQC y el SRSS. Tengo entendido que por mucho tiempo se usó el SRSS. El CQC es más reciente. El CQC se adapta mejor cuando se combinan 2 modos de similar frecuencia. Si se utiliza el SRSS para combianar modos con frecuencias similares, el resultado no sería conveniente. Se habla algo de esto el siguiente foro:
http://foros.construaprende.com/que-met ... t1270.html

2) Combianción direccional: una vez obtenidos los resultados de cada caso de carga (CP, CV, SX, SY...) se deben combinar los efectos para diseñar los elementos. Estas combianciones son las combianciones de carga, conocidas por todos. Cuando uno revisa las normas, generalmente le explican que las combianciones de sismo son mas o menos las siguientes:

0,9CP + S
1.2CP + 0.5CV + S

Pero que ocurre con SX y SY? como las considero? bueno, SX y SY se deben combinar para generar el caso S. Existen varias formas de combinarlas. Las más usuales son usar la regla de 100-30 ó combinar usando el SRSS. Creo que lo más usual es usar la regla del 100-30.

Si usamos el 100-30, las combianciones reales a usar quedaría algo así:

0,9CP + SX + 0,3SY
0,9CP + 0,3SX + SY
1,2CP + 0,5CV+ SX + 0,3SY
1,2CP + 0,5CV+ 0,3SX + SY (alterando los signos + y - de cada Sx y SY)

Para el uso del SRSS, SAP2000 te permite hacer esta combinación direccional. Para ello no hace falta hacer casos de carga SX y SY. ahí solo haces el caso S y usas las combianciones normales que expliqué arriba. El truco es que dentro de S, defines tu caso de igual manera (response spectrum) pero "directional combiantion" pones SRSS y en "aplied loads" pones las 2 direcciones U1 y U2.

Espero les sirva.

Saludos.-

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#12

Jue Oct 27, 2011 1:04 am

Tu dices lineas arriba que espectro al uso del factor de redución de respuesta R, eso no tiene nada que ver con escalar el espectro. La idea es que el espectro que introduzcas ya este reducido o en su defecto, introduces un espectro sin reducir y lo reduces en las combianciones de carga.

Lo de U1 = 1 y U2 = 0.3 me suena a combianciones direccionales del sismo, pero tampoco tiene nada que ver con el factor de escala.


Mi pregunta es la siguiente: a que te refieres con espectro sin reducidir? Es acaso mucho el espectro que calculan las respectivas normas de acuerdo al lugar, suelo, tipo de uso, en fin...
En todo caso si fuera asi, como es que deberiamos calcular el scale factor del Load Case Data para no sobredimensionar nuestras estructuras?

Siempre gracias de antemano.

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albertc
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#13

Lun Oct 31, 2011 8:01 am

Fíjate,

1) La reducción del espectro no tiene nada que ver con escalar el espectro en "scale factor del Load Case Data ".

2) La reducción del espectro es una práctica común en casi todas las normas sismicas del mundo. Qué es reducir el espectro? es aplicar un factor de reducción (que en Venezuela se denomina R) el cual deforma la curva del espectro generando aceleraciones menores. Es decir, Un espectro reducido provee aceleraciones menores, y por ende fuerzas menores en la estructura. (como ejm, en una hoja de cálculo genera un espectro con R=1 y con R=3 y observarás la diferencia en cada caso).

Ahora, por que se reduce utilizando R? Bien, el verdadero sismo que "entraría" en la estructura sería el del espectro de R=1, pero nosotros diseñamos con una fuerza menor. Eso quiere decir, que cuando ocura el "sismo de diseño" la estructura se dañará (ya que se está diseñando con una fuerza menor ó reducida). Por consiguiente, los elementos (vigas, columnas, nodos...) deben prepararse para tal daño, y es aquí cuando se deben utilizar las recomendaciones de diseño sismorresistente que existen en las normas de concreto armado ó estructuras metálicas.

Preparar a los elementos para que no colapsen durante un sismo significa diseñar elementos dúctiles, es decir, se deben evitar las fallas frágiles que puedan inducir un colapso estructural (como los vistos recientemente en el sismo de turquía - 2011).

Nota importante: si se diseña con un R mayor que 1 y no se preparan los elementos con diseño sismorresistente especial, el riesgo de colapso es considerable.

La pregunta sería, por que no se diseña con R=1? es decir, por que no se diseña la estructura para que resista la integridad de la fuerza sísmica? Las razones son varias: En primer lugar, si diseñamos con R=1 la estructura sería muy costosa, tendríamos que hacer un "bunker" para que la misma pueda resistir toda la fuerza. Por otro lado, las aceleraciones de sismo que nos dan nuestras normas provienen de una estadística, no son exactas, así que la verdadera aceleración podría ser mayor o menor. Así mismo, los sismos de diseño poseen un periodo de retorno de unos 500 años (dependiendo de la norma en uso), así que las posibilidades que de ese sismo afecte la estructura que posee una vida útil de unos 50 años es baja (pueden ocurrir otros sismos de menor intensidad claro está).

3) escalar el el espectro usando el "scale factor del Load Case Data " es un truco que se usa para llevar los valores de aceleración de "tantas veces g" a m/s2, cm/s2, pie/s2 o la unidad que tu quieras. Fíjate que si trabajas en metros, colocas 9,81, si trabajas en cent´metros usas 981 y así sucesivamente. Como podrás ver, esto no tiene relación con "reducir el espectro".

Espero le sirva la explicación.

Saludos.-


nassiul
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#14

Lun Oct 31, 2011 9:04 am

Excelente explicacion Albertc.

gracias

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santodejar
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#15

Mar Nov 01, 2011 8:08 pm

Gracias Albertc por la explicacion. Ahora estan mas claros mis conceptos y aclaradas muchas dudas.
Sin embargo, ya que estamos hablando de espectros, de factores, escalares, en fin, tengo una inquietud:

En la norma sismoresistente de Peru (E.030), se plantea que en los criterios de combinacion (direccional supongo) podra determinarse segun la siguiente expresion:
r.png
donde r = respuesta estructural maxima esperada, ri = respuesta elastica correspondiente al modo "i", entonces asumo
que toma 25% de la combinacion direccional absoluta y 75% de la combinacion direccional de la SRSS, es aqui donde viene mi pregunta,
al momento de configurar el Load Case Data para ABS (X ó Y) deberia de tomar Absolute en la combinacion modal ? y lo mismo para
configurar SRSS (X ó Y) deberia de tomar SRSS en la combinacion modal?, porque segun tengo entendido de todas las combinaciones
modales, la CQC es mejor. Si fuera asi tanto para ABS (X ó Y) y SRSS (X ó Y) tendria que elegir CQC como combinacion modal ?

Nota: Lo que yo siempre hago es cargas un ABS X y un ABS Y en el load case data y lo mismo para SRSS X y SRSS Y, luego hago una combinacion de estas en la siguiente forma
EX = 0.25 ABS X + 0.75 SRSS X, tambien EY = 0.25 ABS Y + 0.75 SRSS Y, para despues hacer una envolvente de E = EX + EY.
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