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Orientación Universidad
Orientación Universidad

analisis modal espectral, Esquemas y mapas conceptuales de Ingeniería

apuntes y teoria de analisis sismico

Tipo: Esquemas y mapas conceptuales

2022/2023

Subido el 30/08/2023

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Instituto Tecnologico de Santo Domingo
Maestria en Ingenieria Estructural
MIS-507 "Ingenieria Sismica"
Ing. Francisco Alfredo Díaz Manzano
ID: 1068251
ANALISIS ESPECTRAL MODAL
1. Propiedades de la estructura
Gravedad
g981
Pisos
P123456789
[
[
]
]
PT
P
Altura
h
4 1 1 1 1 1 1 1 1 1
[
[
]
]
Rigidez
k
303 1 1 1 1 1 1 1 1 1
[
[
]
]
Pesos
W816.44 1 1 1 1 1 1 1 1 1
[
[
]
]
2. Ensamblaje de la matriz de masa.
i
1 cols
(
(
W
)
)
M
i i
W
1i
g
=
M
832.2528 10−3 000000
0 832.2528 10300000
0 0 832.2528 10−3 0 0 0 0
0 0 0 832.2528 10−3 0 0 0
0 0 0 0 832.2528 10−3 0 0
0 0 0 0 0 832.2528 10−3 0
0 0 0 0 0 0 832.2528 10−3
0000000
0000000
3. Ensamblaje de la matriz de rigidez.
K
for i1 cols
(
(
k
)
)
if
else
icols
(
(
k
)
)
1
K,i i +k
,
1ik,1 +i1
K,i+i1−1 k,1 +i1
K,+i1iK
,
i+i1
K,i i k
,
1i
K
=K
606 −303 0 0 0 0 0 0 0
−303 606 −303 0 0 0 0 0 0
0 −303 606 −303 0 0 0 0 0
0 0 −303 606 −303 0 0 0 0
0 0 0 −303 606 −303 0 0 0
0 0 0 0 −303 606 −303 0 0
0 0 0 0 0 −303 606 −303 0
0 0 0 0 0 0 −303 606 −303
0 0 0 0 0 0 0 −303 303
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¡Descarga analisis modal espectral y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Ingeniería solo en Docsity!

Maestria en Ingenieria Estructural MIS-507 "Ingenieria Sismica"

ID: 1068251

ANALISIS ESPECTRAL MODAL

1. Propiedades de la estructura

Gravedad g ≔ 981

Pisos P ≔[[ 1 2 3 4 5 6 7 8 9]] P

T P

Altura h ≔ 4 ⋅[[ 1 1 1 1 1 1 1 1 1]]

Rigidez k ≔ 303 ⋅[[ 1 1 1 1 1 1 1 1 1]]

Pesos W ≔816.44 [[ 1 1 1 1 1 1 1 1 1]]

2. Ensamblaje de la matriz de masa.

i ≔ 1 ‥cols (( W )) M (^) i , i ≔――

W (^) 1 , i

g

M =

832.2528 ⋅ 10 −3 0 0 0 0 0 0 0 832.2528 ⋅ 10 −3 0 0 0 0 0 0 0 832.2528 ⋅ 10 −3 0 0 0 0 0 0 0 832.2528 ⋅ 10 −3 0 0 0 0 0 0 0 832.2528 ⋅ 10 −3 0 0 0 0 0 0 0 832.2528 ⋅ 10 −3 0 0 0 0 0 0 0 832.2528 ⋅ 10 − 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 …

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢

⎢⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥

⎥⎦

3. Ensamblaje de la matriz de rigidez.

K ≔‖ ‖

‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

‖ ‖

for i ∊ 1 ‥cols (( k )) ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ if

else

i ≤cols (( k )) − 1 ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ K (^) i , ik (^) 1 , i + k (^) 1 , i + 1 K (^) i , i + 1 ←−1 ⋅ k (^) 1 , i + 1 K (^) i + 1 , iK (^) i , i + 1

‖ ‖‖ K^ i^ , i^ ← k^^1 , i K

K =

606 −303 0 0 0 0 0 0 0 −303 606 −303 0 0 0 0 0 0 0 −303 606 −303 0 0 0 0 0 0 0 −303 606 −303 0 0 0 0 0 0 0 −303 606 −303 0 0 0 0 0 0 0 −303 606 −303 0 0 0 0 0 0 0 −303 606 −303 0 0 0 0 0 0 0 −303 606 − 0 0 0 0 0 0 0 −303 303

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

Maestria en Ingenieria Estructural MIS-507 "Ingenieria Sismica"

ID: 1068251

4. Calculo de formas modales y periodos de vibración.

AM −1^ ⋅ K ω2 ≔sort ((eigenvals (( A ))))

Frecuencia circular ω ≔ ‾ ω2 ‾‾=

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢

⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥

⎥ ⎦

Periodo natural T ≔―^2 ⋅ π ―= ω

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢

⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥

⎥ ⎦

Formas modales

ϕ ≔‖ ‖

‖ ‖ ‖‖

for i ∊ 1 ‥rows (( T )) ‖ ‖ ‖ ϕ^ ←

⟨⟨ i ⟩⟩ eigenvec ⎛ ⎝

A , ω2 (^) i , 1 ⎞ ⎠ ϕ

ϕ =

0.0755 0.2184 −0.3376 −0.4202 −0.4573 0.4448 −0.3841 −0.2818 0. 0.149 0.3841 −0.4573 −0.3376 −0.0755 −0.2184 0.4202 0.4448 −0. 0.2184 0.4573 −0.2818 0.149 0.4448 −0.3376 −0.0755 −0.4202 0. 0.2818 0.4202 0.0755 0.4573 0.149 0.3841 −0.3376 0.2184 −0. 0.3376 0.2818 0.3841 0.2184 −0.4202 0.149 0.4448 0.0755 0. 0.3841 0.0755 0.4448 −0.2818 −0.2184 −0.4573 −0.149 −0.3376 −0. 0.4202 −0.149 0.2184 −0.4448 0.3841 0.0755 −0.2818 0.4573 0. 0.4448 −0.3376 −0.149 −0.0755 0.2818 0.4202 0.4573 −0.3841 −0. 0.4573 −0.4448 −0.4202 0.3841 −0.3376 −0.2818 −0.2184 0.149 0.

⎡ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

0

9

0 0.045 0.090.135 0.180.2250.270.3150.360.4050.450.

ϕ 1

⟨⟨ 1 ⟩⟩

P 1

0

9

-0.45-0.36 -0.27-0.18 -0.0900.090.180.270.360.450.

ϕ 1

⟨⟨ 2 ⟩⟩

P 1

0

9

-0.54-0.45 -0.36-0.27-0.18 -0.09 0 0.090.180.270.360.

ϕ 1

⟨⟨ 3 ⟩⟩

P 1

0

9

-0.45-0.36 -0.27-0.18 -0.0900.090.180.270.360.450.

ϕ 1

⟨⟨ 4 ⟩⟩

P 1

0

9

-0.54-0.45 -0.36-0.27-0.18 -0.09 0 0.090.180.270.360.

ϕ 1

⟨⟨ 5 ⟩⟩

P 1

1 ° Modo 2 ° Modo 3 ° Modo 4 ° Modo 5 ° Modo

Maestria en Ingenieria Estructural MIS-507 "Ingenieria Sismica"

ID: 1068251

0

9

-0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.

Γϕ 1

⟨⟨ 1 ⟩⟩

Γϕ 1

⟨⟨ 2 ⟩⟩

Γϕ 1

⟨⟨ 3 ⟩⟩

Γϕ 1

⟨⟨ 4 ⟩⟩

Γϕ 1

⟨⟨ 5 ⟩⟩

P 1

6. Análisis Espectral Modal.

Data ≔READEXCEL (( “.\Espectro_3Asignación.xlsx” “Sa!A1:B150”, ))

tData

⟨⟨ 1 ⟩⟩ SaData

⟨⟨ 2 ⟩⟩

85

110

135

160

185

210

235

260

35

60

285

0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3

2

t

Sa

Espectro de aceleraciones

Factor de moficación de respuesta R ≔ 1

Factor de importancia Ie ≔ 1

Factor C1 (FEMA 440) C 1 ≔ 1

Maestria en Ingenieria Estructural MIS-507 "Ingenieria Sismica"

ID: 1068251

Coeficientes sismicos para cada periodo de vibración.

Csm ≔‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥rows (( T )) ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

Csm (^) i , 1 ←―――――――

linterp ⎛ ⎝

t , Sa , T (^) i , 1 ⎞ ⎠

g ⋅⎛ ⎜ ⎝

R Ie

⎞ ⎟ ⎠

Csm

Csm =

Calculo de fuerzas modales laterales fmodalΓnϕjnmjCj

fmodal ≔‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥ 5 ‖ ‖ ‖ ‖ ‖‖

for ii ∊ 1 ‥rows (( ϕ )) ‖ ‖‖

fmodal (^) ii , iΓ (^) i , 1 ⋅ ϕ (^) ii , iW (^) 1 , iiCsm (^) i , 1

fmodal

fmodal =

Cortante basal.

Vmodal ≔‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥cols ⎛⎝ fmodal ⎞⎠ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

a ← 0 for ii ∊ 1 ‥rows ⎛⎝ fmodal ⎞⎠ ‖ ‖ ‖ ‖‖

afmodal + ii , i

a

Vmodal ← 1 , i

a

Vmodal

VSRSS ≔

n = 1

cols ⎛⎝ Vmodal ⎞⎠ ⎛ ⎝

Vmodal (^) 1 , n ⎞ ⎠

2

Vnom ≔――――

VSRSS

n = 1

cols (( W )) W (^) 1 , n

VSRSS =684.5154 Vnom =0. Vmodal =[[ 673.0175 114.1626 43.3334 25.2514 7.7597]]

Maestria en Ingenieria Estructural MIS-507 "Ingenieria Sismica"

ID: 1068251

VEmodal =

VESRSS ≔‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥rows ⎛⎝ VEmodal ⎞⎠ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ a ← 0 for ii ∊ 1 ‥ 5 ‖ ‖ ‖

aVEmodal (^) i , ii^2 + a

VESRSS (^) i , 1 ←^ ‾ a

VESRSS

P =

VESRSS =

0

9

0 70 140 210 280 350 420 490 560 630 700

VESRSS.

T P_

Fuerzas cortantes por entrepiso.

T

2

Maestria en Ingenieria Estructural MIS-507 "Ingenieria Sismica"

ID: 1068251

Calculo de desplazamientos ujnΓnϕjnCng ⋅――

Tn

2

4 ⋅ π

2

umodal ≔‖ ‖

‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥ 5 ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ for ii ∊ 1 ‥rows (( ϕ )) ‖ ‖ ‖ ‖‖

umodal (^) ii , iΓ (^) i , 1 ⋅ ϕ (^) ii , iCsm (^) i , 1 ⋅ g ⋅――⋅ ⋅

Ti (^) , 12

4 ⋅ π^2

R C 1

umodal

uSRSS ≔‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥rows ⎛⎝ umodal ⎞⎠ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ a ← 0 for ii ∊ 1 ‥ 5 ‖ ‖ ‖

aumodal (^) i , ii^2 + a

uSRSS (^) i , 1 ←^ ‾ a

uSRSS

umodal =

uSRSS =

0

9

0 1.5 3 4.5 6 7.5 9 10.5 12 13.

9 13.

uSRSS.

P.

Desplazamientos letarales de cada piso.

Maestria en Ingenieria Estructural MIS-507 "Ingenieria Sismica"

ID: 1068251

Calculo de distorsiones de entrepiso.

DISmodal ≔‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥ 5 ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

‖‖

for ii ∊ 1 ‥rows (( ϕ )) ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

‖‖

if

else if

ii = 1 ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

umodal (^) ii , iΓ (^) i , 1 ⋅ ϕ (^) ii , iCsm (^) i , 1 ⋅ g ⋅――――――⋅ ⋅

T (^) i , 12

4 ⋅ π^2 ⋅⎛ ⎝ h (^) 1 , i ⋅ 100 ⎞ ⎠

R C 1

ii > 1 ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

umodal (^) ii , iΓ (^) i , 1 ⋅⎛ ⎝ ϕ (^) ii , iϕ (^) (( (^) ii − 1 )) (^) , i ⎞ ⎠ ⋅ Csm (^) i , 1 ⋅ g ⋅――――――⋅ ⋅

T (^) i , 12

4 ⋅ π^2 ⋅^ ⎛ ⎝ h (^) 1 , i ⋅ 100 ⎞ ⎠

R C 1

umodal

DISSRSS ≔‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖

for i ∊ 1 ‥rows ⎛⎝ DISmodal ⎞⎠ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ ‖ a ← 0 for ii ∊ 1 ‥ 5 ‖ ‖ ‖

aDISmodal (^) i , ii^2 + a

DISSRSS (^) i , 1 ←^ ‾ a

DISSRSS

0

9

0 0.0006 0.0011 0.0017 0.0022 0.0028 0.0033 0.0039 0.0044 0.005 0.0055 0.

DISSRSS.

T P_

Distorsiones de entrepiso.