Analisis Sismico Yaaaaa
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UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
HUARAZ- ENERO- 2014
ALUMNA: MENDEZ DE LA CRUZ ALICIA
CODIGO: 072.0709.261
ANALISIS DINAMICO
-ECUACION DIFERENCIAL DEL MOVIMIENTO
-ECUACION DE DUHAMEL
INg. LUIS ItA RObLES
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
PROBLEMA:
Datos:
- 2=m T-seg2/m
- 503
3 =h
EI T/m
g45.0
I. Determinar la respuesta dinmica a nivel de los desplazamientos cuando 0= , usando la solucin
de la Ecuacin Diferencial del Movimiento.
II. Determinar la respuesta dinmica a nivel de los desplazamientos cuando %5= , usando la
solucin de la Ecuacin Diferencial del Movimiento.
III. Resolver la parte 1, aplicando integral de DUHAMEL
IV. Resolver la parte 2, aplicando integral de DUHAMEL
V. Dibujar Diagrama de Fuerza Cortante y Diagrama de Momento Flector cuando 0= y %5= .
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
SOLUCION
I. DETERMINACIN DE LA RESPUESTA DINMICA CUANDO 0= , USANDO LA SOLUCIN DE LA ECUACIN DIFERENCIAL DEL MOVIMIENTO.
I.1. Ecuacin Diferencial del Movimiento.
SX =Desplazamiento del suelo rX = Desplazamiento relativo tX = Desplazamiento Total
Fuerza de inercia. )(
+
= rXSXmIF
0=
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Fuerza elsticas
Fuerza elsticas
rXrXh
EI == 5033
31V rX=150
rXrXh
EI == 50123
122V rX= 600
= 0 FI+V1 + V2 = 0 Reemplazando valores
0600150)( =++
+
rXrXrXSXm
0750)( =+
+
rXrXSXm
075022 =+
+
rXrXSX
=+
SXrXrX 375 (1)
=+
SXrXrX
2 (2)
De (1) y (2) 2=375 y =19.36 rad/seg
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Determinacin de la aceleracin del suelo SX
A. 0 < t < 0.2 seg SX = 0.450.20 SX = 22.5 B. 0.2 < t < 0.4 seg SX = 0.45 SX = 4.5 C. 0.4 < t < 0.6 seg SX = 13.5 22.5 D. t > 0.6 seg SX = 0
I.2. SOLUCIN DE LA ECUACIN DIFERENCIAL DEL MOVIMIENTO.
A. Solucin para : < < . SX = 22.5 A.1. Ecuacin Diferencial del Movimiento (E.D.M)
=+
SXrXrX2
Reemplazando el valor de SX
trXrX 5.222 =+
(1)
Donde =19.36 rad/seg A.2. Solucin E.D.M PXHXtX +=)( (2)
A.3. Solucin Homognea HX
tBSentACosHX += (3)
A.4. Solucin Particular
EDtCtPX ++=2 0=C
DCtPX += 2' en (1) 06.0=D
CPX 2'' = 0=E
tPX 06.0= (4)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Reemplazando (4) y (3) en (2)
ttBSentACostX 06.0)( += (5)
06.0)( +=
tCosBtSenAtX (6)
A.5. Determinacin de A y B en (5) y (6)
0)0(0 == Xt )0(06.000 += A 0=A
0)0(0 ==dt
dXt 06.000 += B 0031.0=B
A.6. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para 0 < t < 0.2 seg ttSentX 06.0)36.19(0031.0)( = 06.036.1906.0)( =
tCostX
Condiciones finales t=0.2
0141.0)2.0( =X
1047.0)2.0( =X
B. Solucin para : . < < . SX = 4.5
B.1. E.D.M.
=+
SXrXrX2
Reemplazando el valor de SX
5.42 =+
rXrX (1)
Donde =19.36 rad/seg B.2. Solucin E.D.M PXHXtX +=)( (2)
B.3. Solucin Homognea HX
tBSentACosHX += (3)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
B.4. Solucin Particular
CPX = en (1)
0' =PX 5.420 =+ C
3755.4
25.4 ==
C
0'' =PX 012.0=C 012.0=PX (4)
Reemplazando (4) y (3) en (2)
012.0)( += tBSentACostX (5)
tCosBtSenAtX +=
)( (6)
B.5. Determinacin de A y B en (5) y (6)
0141.0)2.0( =X
1047.0)2.0( =X
014.0)2.0(2.0 == Xt 002044.0=A
1047.0)2.0(2.0 =
= Xt 005430.0=B
B.6. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para . < < .
012.0005430.0002044.0)( += tSentCostX
tCostSentX 36.19104.036.19041.0)( +=
Condiciones finales para t=0.4
-0.006866)4.0( =X
0.05217)4.0( =X
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
C. Solucin para : . < < . SX = 13.5 22.5 C.1. E.D.M.
=+
SXrXrX2
Reemplazando el valor de SX
5.135.222 =+
trXrX (1)
Donde =19.36 rad/seg
C.2. Solucin E.D.M PXHXtX +=)( (2)
C.3. Solucin Homognea HX tBSentACosHX += (3)
C.4. Solucin Particular PX
EDtCtPX ++=2 0=C
DCtPX += 2' en (1) 06.0
25.22 ==
D
CPX 2'' = 036.0
25.13 ==
E
036.006.0 = tPX (4)
Reemplazando (4) y (3) en (2)
036.006.0)( ++= ttBSentACostX (5)
06.0)( ++=
tCosBtSenAtX (6)
C.5. Determinacin de A y B en (5) y (6)
-0.006866)4.0( =X
0.05216733)4.0( =X
006866.0)4.0(4.0 == Xt 001035.0=A
0522.0)4.0(4.0 =
= Xt 00505.0=B
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
C.6. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para . < < .
Donde =19.36 rad/seg
036.006.0)36.19(00509.0)36.19(001035.0)( ++= ttSentCostX
06.00979.001869.0)( ++=
tCostSentX
D. Solucin para : > . SX = 0 D.1. E.D.M.
=+
SXrXrX2
Reemplazando el valor de SX
02 =+
rXrX (1)
Donde =19.36 rad/seg
D.2. Solucin E.D.M HXtX =)( (2)
D.3. Solucin Homognea HX
tBSentACosHX += (3)
tCosBtSenAtX +=
)(
Determinacin de A y B
-0.00355)6.0( =X
0.13212402)6.0( =X
00355.0)6.0(6.0 == Xt 003489.0=A
13212.0)6.0(6.0 =
= Xt 00686.0=B
D.4. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para t>.
)36.19(006865.0)36.19(003489.0)( tSentCostX +=
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
II. DETERMINACIN DE LA RESPUESTA DINMICA CUANDO %5= , USANDO LA SOLUCIN DE LA ECUACIN DIFERENCIAL DEL MOVIMIENTO.
II.1. Ecuacin Diferencial del Movimiento.
Debido a que no conocemos la ubicacin, ni la intensidad de la fuerza de amortiguamiento, se obtendr esta por comparacin con la Ecuacin Diferencial del Movimiento del Sistema sin amortiguamiento.
E.D.M de un sistema sin amortiguamiento
=+
SmXrKXrXm
=+
SXrXmK
rXm 2=
mK
=+
SXrXrX2 (1)
Para la estructura
=+
SXrXrX 375 (2)
De (1) y (2) Donde =19.36 rad/seg E.D.M de un sistema con amortiguamiento
=+
+
SmXrKXrXCrXm
=+
+
SXrXm
KrXm
CrX donde
2=mK
y mC 2=
=+
+
SXrXrXrX
22
Donde
=19.36 rad/seg
%5=
%5=
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Determinacin de la aceleracin del suelo SX
E. 0 < t < 0.2 seg SX = 0.450.20 SX = 22.5 F. 0.2 < t < 0.4 seg SX = 0.45 SX = 4.5 G. 0.4 < t < 0.6 seg SX = 13.5 22.5
II.2. Solucin De La Ecuacin Diferencial Del Movimiento.
A. Solucin para : < < . SX = 22.5
A.1. Ecuacin Diferencial del Movimiento (E.D.M)
=+
+
SXrXrXrX22
Reemplazando el valor de SX
trXrXrX 5.2222 =+
+
(1)
Donde =19.36 rad/seg
%5=
A.2. Solucin E.D.M PXHXtX +=)( (2)
A.3. Solucin Homognea HX
022 =+
+
rXrXrX
)( tDBSentDACosteHX
+= , 21 =D (3)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
A.4. Solucin Particular
EDtCtPX ++=2
DCtPX += 2'
CPX 2'' =
en (1)
tEDtCtDCtC 5.22)2(2)2(22 =+++++
Por comparacin
0=C 06.0=D 0003098.0=E
tPX 06.0= +0.00031 (4)
Reemplazando (4) y (3) en (2)
00031.006.0)()( ++= ttDBSentDACostetX (5)
06.0)()()( +++=
tDCosDBtDSenDAtetDBSentDACos
tetX
(6)
A.5. Determinacin de A y B en (5) y (6)
0)0(0 == Xt )0(06.000 += A +0.0003098 0003098.0=A
0)0(0 ==dt
dXt 06.0)(0 += DBA 003087.0=B
A.6. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para 0 < t < 0.2 seg
=19.36 rad/seg
%5=
34.192)05.0(136.1921 === D 00031.006.0)()( ++= ttDBSentDACos
tetX
[ ] 00031.006.034.19(0031.0)34.19(00031.0968.0)( ++= ttSentCostetX
[ ] 06.034.19(003.0)34.19(06.0968.0)( +=
tSentCostetX
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Condiciones finales t=0.2
-0.013194)2.0( =X
09874.0)2.0( =X
B. Solucin para : . < < . SX = 4.5 B.1. Ecuacin Diferencial del Movimiento (E.D.M)
=+
+
SXrXrXrX22
Reemplazando el valor de SX
5.422 =+
+
rXrXrX (1)
Donde =19.36 rad/seg
%5= B.2. Solucin E.D.M PXHXtX +=)( (2)
B.3. Solucin Homognea HX
022 =+
+
rXrXrX
)( tDBSentDACosteHX
+= , 21 =D (3)
B.4. Solucin Particular
CPX = en (1)
0' =PX 5.420 =+ C
3755.4
25.4 ==
C
0'' =PX 012.0=C 012.0=PX (4)
Reemplazando (4) y (3) en (2)
012.0)()( += tDBSentDACostetX (5)
)()()( tDCosBtDSenAtetDBSentDACos
tetX +++=
(6)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
B.5. Determinacin de A y B en (5) y (6)
-0.013194)2.0( =X
09874.0)2.0( =X
013194.0)2.0(2.0 == Xt 00306.0=A
0987.0)2.0(2.0 =
= Xt 00536.0=B
B.6. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para 0.2 < t < 0.4 seg 012.0)00536.000306.0()( += tDSentDCos
tetX
012.0)05360.01123.0()( +=
tDSentDCostetX
Donde =19.36 rad/seg
%5=
34.192)05.0(136.1921 === D
Condiciones finales t=0.4
-0.00845)4.0( =X
0458.0)4.0( =X
C. Solucin para : . < < . SX = 13.5 22.5 C.1. Ecuacin Diferencial del Movimiento (E.D.M)
=+
+
SXrXrXrX22
Reemplazando el valor de SX
5.135.2222 =+
+
trXrXrX (1)
Donde =19.36 rad/seg
%5= C.2. Solucin E.D.M PXHXtX +=)( (2)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
C.3. Solucin Homognea HX
022 =+
+
rXrXrX
)( tDBSentDACosteHX
+= , 21 =D (3)
C.4. Solucin Particular
EDtCtPX ++=2
DCtPX += 2'
CPX 2'' =
en (1)
5.135.22)2(2)2(2 =++++++ tEDtCtDCAC
Por comparacin
0=C 06.02
5.22 ==
D 0363.0225.13 =
+=
DE
0363.006.0 = tPX (4)
Reemplazando (4) y (3) en (2)
0363.006.0)()( ++= ttDBSentDACostetX (5)
06.0)()()( ++++=
tDCosBtDSenAtetDBSentDACos
tetX
(6)
C.5. Determinacin de A y B en (5) y (6)
-0.00845)4.0( =X
0458.0)4.0( =X
0085.0)4.0(4.0 == Xt 00153572.0=A
0458.0)4.0(4.0 =
= Xt 0052611.0=B
C.6. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para 0.4 < t < 0.6 seg
[ ] 0363.006.0)34.19(0052611.0)34.19(00153572.0968.0)( ++= ttSentCostetX
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
D. Solucin para : > . SX = 0 D.1. Ecuacin Diferencial del Movimiento (E.D.M)
=+
+
SXrXrXrX22
Reemplazando el valor de SX
022 =+
+
rXrXrX (1)
Donde =19.36 rad/seg
%5= D.2. Solucin E.D.M HXtX =)( (2)
D.3. Solucin Homognea HX
022 =+
+
rXrXrX
)( tDBSentDACosteHX
+= , 21 =D (3)
D.4. Determinacin de A y B en (5) y (6)
-0.0022264)6.0( =X
0.10763405)6.0( =X
0022264.0)6.0(6.0 == Xt 005879.0=A
107634.0)6.0(6.0 =
= Xt 0088.0=B
D.5. Respuesta Dinmica, Reemplazando valores para t > 0.6 seg
)34.19(0088.0)34.19(0058795.0(968.0)( tSentCostetX =
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
III. DETERMINACIN DE LA RESPUESTA DINMICA CUANDO %0= , USANDO LA ECUACIN DE DUHAMEL
dtSent
SXtX )()(0
1)(
=
A. Solucin para : < < .
A.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtSent
tX )(0
5.221)( =
A.2. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL
dtSent
tX )(0
5.22)( =
15.22)( ItX
= dtSen
tI )(
01 = (1)
Integrando por partes I1
duvvuI =1 (2)
=u dtSendv )( =
ddu =
dtCosv )( =
Resolviendo = duv
= duv =
ddtCos )( 2
)(
tSen (3)
(2) y (3) en 1
ttSentCostX
02
)()(.5.22)(
+
=
%0=
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
=
2)(1.5.22)(
tSenttX
2
)(5.223
)(5.22)(
ttSentX =
Reemplazando el valor =19.36 rad/seg
236.19)(5.22
336.19
)(36.195.22)( ttSentX =
A.3. Respuesta Dinmica
ttSentX 06.0)36.19(0031.0)( =
B. Solucin para : . < < .
B.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtSent
dtSentX )(2.0
5.41)(2.0
05.221)( =
B.2. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL
ttCostSentCostX
2.0
)(5.42.0
02
)()(.5.22)(
+
=
+
=
)2.0(15.42
)(2
)2.0()2.0(2.05.22)( tCostSentSentCostX
2
)2.0(5.425.4
3)(5.22
3)2.0(5.22
2)2.0(5.4)(
++= tCostSentSentCostX
25.4
3)(5.22
3)2.0(5.22)(
+= tSentSentX
=19.36 rad/seg
B.3. Respuesta Dinmica
012.03
)(5.223
)2.0(5.22)( +=
tSentSentX
=19.36 rad/seg
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
C. Solucin para : . < < .
C.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtSent
dtSendtSentX )(4.0
)5.225.13(1)(4.0
2.05.41)(
2.0
05.221)( =
(1)
C.2. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL, segn el procedimiento de A y B
4.0
2.0
)(5.42.0
02
)()(.5.22)(
+
=
tCostSentCostX
t
tSentCosttCos
4.02
)()(.5.22
4.0
)(5.13
+
+
+
=
)2.0()4.0(5.42
)(2
)2.0()2.0(2.05.22)( tCostCostSentSentCostX
+
2
)4.0()4.0(4.05.22)4.0(15.13
tSentCosttCos
2)2.0(5.4
2)4.0(5.4
3)(5.22
3)2.0(5.22
2)2.0(5.4)(
++= tCostCostSentSentCostX
3)4.0(5.22
2)4.0(9
25.22
2)4.0(5.13
25.13
++ tSentCosttCos
25.13
25.22
3)4.0(5.22
3)(5.22
3)2.0(5.22)(
++= ttSentSentSentX
036.006.03
)4.0(5.223
)(5.223
)2.0(5.22)( ++= ttSentSentSentX
C.3. Respuesta Dinmica
[ ] 036.006.0)4.0()()2.0(35.22)( ++= ttSentSentSentX
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
D. Solucin para : > .
D.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtSendtSendtSentX )(6.0
4.0)5.225.13(1)(
4.0
2.05.41)(
2.0
05.221)( =
(1)
D.2. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL, segn el procedimiento de A y B
4.0
2.0
)(5.42.0
02
)()(.5.22)(
+
=
tCostSentCostX
6.0
4.02
)()(.5.226.0
4.0
)(5.13
+
+
tSentCostCos
+
=
)2.0()4.0(5.42
)(2
)2.0()2.0(2.05.22)( tCostCostSentSentCostX
++ 2
)4.0()4.0(4.02
)6.0()6.0(6.05.22)4.0()6.0(5.13
tSentCostSentCostCostCos
2)2.0(5.4
2)4.0(5.4
3)(5.22
3)2.0(5.22
2)2.0(5.4)(
++= tCostCostSentSentCostX
3)4.0(5.22
2)4.0(9
3)6.0(5.22
2)6.0(5.13
2)4.0(5.13
2)6.0(5.13
+
+
+
tSentCostSentCostCostCos
3
)4.0(5.223
)6.0(5.223
)(5.223
)2.0(5.22)(
++= tSentSentSentSentX
D.3. Respuesta Dinmica
[ ])6.0()4.0()()2.0(35.22)( ++= tSentSentSentSentX
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
IV. DETERMINACIN DE LA RESPUESTA DINMICA CUANDO %5= , USANDO LA SOLUCIN DE LA ECUACIN DIFERENCIAL DEL MOVIMIENTO.
dtDSent
XteD
tX )()(0
)(1)(
=
21 =D
=19.36 rad/seg
CALCULOS PREVIOS
Se usaran las siguientes abreviaturas
)()( = tDSenteM (1)
)()( = tDCosteN (2)
Integrales a usar:
= DMI )(1 dvtDSenteI = )()(1 (3)
= DNI )(2 dvtDCosteI = )()(2 (4)
Hallando 1I e 2I
dvtDSenteI = )()(1
Integrando por partes I1
= duvvuI1 (5)
)( = teu dvtDSendv )( =
%5=
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
)( = tedu D
dtDCosv
=
)(
Remplazando valores en (5)
=
dtDCos
tD
tDCoste
DI )()()()(11
Usando (2) y (4)
21 IDD
NI
= (6)
Integrando por partes I2
= dmnnmI2 (7)
)( = tem dtDCosdv )( =
)( = tedm D
dvtDSenv
=
)(
Remplazando valores en (7)
+=
dtDSen
t
DtDSen
teD
I )()()()(12
Usando (1) y (3)
12 IDD
MI
+= (8)
Sistema de ecuaciones (6) y (8)
21 IDD
NI
= (6)
12 IDD
MI
+= (8)
Resolviendo el sistema para hallar I1 (6) en (8)
+= 11 IDD
M
DD
NI
MDD
N
D
DI2)(
)2)(
2)(2)((1
+=
+
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
2)(2)(1 D
MNDI
+
+= ()
2)(2)(
)()()()(1
D
tetDSentetDCosDI
+
+=
Resolviendo el sistema para hallar I2 (8) en (6)
+= 22 IDD
N
DD
MI
2)(2)(2 D
MDNI
+
= ()
2)(2)(
)()()()(2
D
tetDSenDtetDCosI
+
=
A. Solucin para : < < . A.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtDSent te
DtX )(
05.22)(1)( =
A.2. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL
dtDSent te
DtX )(
0
)(5.22)( =
35.22)( I
DtX
= (1)
dtDSent teI )(0
)(3
= (2)
Se usaran las integrales y constantes del Clculo
)()( = tDSenteM
)()( = tDCosteN
= DMI )(1
= DNI )(2
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
2)(2)(1 D
MNDI
+
+=
2)(2)(2 D
MDNI
+
=
Integrando por partes I3
dpqqpI =3 (3)
=u dtDSentedv )()( =
ddu = =v2)(2)( D
MND
+
+
Reemplazando en (3)
d
D
MND
D
MNDI
+
+
+
+= 2)(2)(2)(2)(3
+
++
+
+= dM
DdN
D
D
D
MNDI )(2)(2)(
)(2)(2)(2)(2)(3
Como = DMI )(1 y = DNI )(2
+
++
+
+= 12)(2)(
22)(2)(2)(2)(3I
DI
D
D
D
MNDI
Reemplazando el valor de I1 Y I2
+
+
++
+
+
+
+=
2)(2)(2)(2)(2)(2)(2)(2)(2)(2)(3 D
MND
DD
MDN
D
D
D
MNDI
++
+
+
+= MNDMDND
DD
MNDI 2)()(2)()(2)2)(2)((
12)(2)(3
+
+
+= MDND
DD
MNDI )2)(2)(()2(2)2)(2)((
12)(2)(3
Reemplazando el valor de M y N
{ +
+
+= 2)2)(2)((
12)(2)(
)()()()(
3DD
tDSentetDCos
teDI
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
}{ })()()2)(2)(()()()2( 0 tDSenteDtDCosteDt
Evaluando la integral para t= y 0=
+
+
+
+= 2)2)(2)((
)()()2)(2)(()()()2(2)2)(2)((
)2(2)(2)(
)(3
D
tDSenteDtDCos
teD
D
D
D
tDI
Reemplazando valores
+
= 2)9375.374(
)365.19()(968.0)374365.1905.02(
2)9375.374(
)374365.1905.02(9375.374
3743
tCostetI
2)9375.374(
)365.19()()9063.373( tDSente
{ )365.19()(968.00026598.0)365.19()(968.00002664.00002664.005158.03 tSentetCostetI += A.3. Respuesta Dinmica
De (1)
35.22)( I
DtX
=
{+= )365.19()(968.00026598.0)365.19()(968.00002664.00002664.005158.0
3745.22)( tSentetCostettX
+ += )365.19()(968.00031.0)365.19()(968.000031.000031.006.0)( tSentetCostettX
[ ] 00031.006.034.19(0031.0)34.19(00031.0968.0)( ++= ttSentCostetX B. Solucin para : . < < .
B.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtDSent te
DdtDSen
teD
tX )(2.0
5.4)(1)(2.0
05.22)(1)( =
dtDSent te
DdtDSen
teD
tX )(2.0
)(5.4)(2.0
0
)(5.22)( =
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
15.4
35.22)( I
DI
DtX
= (1)
B.2. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL
+
+
+= MDND
DD
MNDI )2)(2)(()2(2)2)(2)((
12)(2)(3
(2)
2)(2)(1 D
MNDI
+
+= (3)
)()( = tDSenteM
)()( = tDCosteN
Reemplazando (2) y (3) en (1)
{ }2.0
0
)2)(2)(()2(2)2)(2)((
12)(2)(
5.22)(
+
+
+= MDND
DD
MNDD
tX
t
D
MNDD 2.0
2)(2)(
5.4
+
+
(4)
Evaluando el valor de M y N
0= 2.0= t=
)()()0( tDSenteM = )2.0()2.0()2.0( = tDSen
teM 0
)()()0( tDCosteN = )2.0()2.0()2..0( = tDCos
teN 1
(5)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Reemplazando (5) en (4)
{ }
+
+
+= 2)2)(2)((
)2.0()2)(2)(()2.0()2(2)(2)(
)2.0()2.0(2.05.22)(
D
MDND
D
MNDD
tX
{ }
+
+ 2)2)(2)((
)0()2)(2)(()0()2(5.22
D
MDNDD
+
+
+ 2)(2)(
)2.0()2.0(2)(2)(
5.4
D
MND
D
DD
{ }222
22
22 ))()(()2.0())()(()2.0()2(5.22
)()()2.0()2.0(5.4)(
D
DD
DD
D
D
MNW
MNW
tX
+
+
+
+=
2222 )()()2.0()2.0(5.4
)()(5.4
2)2)(2)((
)0()2)(2)(()0()2(5.22D
D
DD
D MN
DD
MDNDD
++
++
+
2)2)(2)((
)2.0()2)(2)(()2.0()2(5.22)(D
MDND
DWtX
+
=
2)(2)(
5.42)2)(2)((
)0()2)(2)(()0()2(5.22
DD
MDNDD
+
+
2)2)(2)((
)2.0()2)(2)(()2.0()2()2.0(5.22)(D
tDSenDtDCosDte
DWtX
+
=
2)(2)(
5.42)2)(2)((
)(*)2)(2)(()()2()(5.22
DD
tDSenDtDCosDte
DW
+
+
Reemplazando valores
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
365.19=
3752 = rad/seg
21 =D rad/seg
( 22 )05.0(1(375)1(22)( == D
3742)( =D
%5=
9375.374)3742)365.19*05.0((2)(2)( =+=+ D
9063.373)2)365.19*05.0(374(2)(2)( ==+ D
{ })2.0(0003095.0)2.0(00031.0()2.0(968)( = tDSentDCostetX
{ } 012.00003095.000031.0()(968.0 ++ tDSentDCoste
B.3. Respuesta Dinmica
{ })2.0(34.190031.0)2.0(34.1900031.0()2.0(968)( = tSentCostetX { } 012.034.190031.034.1900031.0()(968.0 ++ tSentCoste
C. Solucin para : . < < .
C.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtDSente
DdtDSen
teD
tX )(4.0
2.05.4)(1)(
2.0
05.22)(1)( =
dtDSent te
D)()
4.05.225.13()(1
dtDSente
DdtDSen
teD
tX )(4.0
2.0
)(5.4)(2.0
0
)(5.22)( =
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
dtDSent te
DdtDSen
t teD
)(4.0
)(5.13)(4.0
)(5.22 +
15.13
35.22
15.4
35.22)( I
DI
DI
DI
DtX
+=
(1)
B.1. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL
+
+
+= MDND
DD
MNDI )2)(2)(()2(2)2)(2)((
12)(2)(3
(2)
2)(2)(1 D
MNDI
+
+= (3)
)()( = tDSenteM
)()( = tDCosteN
Reemplazando (2) y (3) en (1)
{ }2.0
0
)2)(2)(()2(2)2)(2)((
12)(2)(
5.22)(
+
+
+= MDND
DD
MNDD
tX
{ } tD
MDND
D
MNDDD
MNDD 4.0
2)2)(2)((
1)2)(2)(()2(2)(2)(
5.224.0
2.02)(2)(
5.4
+
+
++
+
+
t
D
MNDD 4.0
2)(2)(
5.13
+
+
(4)
Evaluando el valor de M y N
0= 2.0= 4.0= t=
)()()0( tDSenteM = )2.0(M )4.0(M 0
)()()0( tDCosteN = ))2..0(N )4.0(N 1
(5)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Reemplazando (5) en (4)
{ }
+
+
+= 2)2)(2)((
)2.0()2)(2)(()2.0()2(2)(2)(
)2.0()2.0(2.05.22)(
D
MDND
D
MNDD
tX
{ }
+
+ 2)2)(2)((
)0()2)(2)(()0()2(5.22
D
MDNDD
+
+
+
+ 2)(2)(
)2.0()2.0(2)(2)(
)4.0()4.0(5.4
D
MND
D
MNDD
{ }
+
+
+
+
++ 2)(2)(
)4.0()4.0(4.05.222)2)(2)((
)2(2)(2)(
5.22
D
MNDDD
D
D
Dt
D
{ }
+
+ 2)2)(2)((
)4.0()2)(2)(()4.0()2(5.22
D
MDNDD
+
+
+ 2)(2)(
)4.0()4.0(2)(2)(
5.13
D
MND
D
DD
Simplificando
{ }222
22
22 ))()(()2.0())()(()2.0()2(5.22
)()()2.0()2.0(5.4)(
D
DD
DD
D
D
MNW
MNW
tX
+
+
+
+=
2)(2)(
)2.0()2.0(5.42)(2)(
)4.0()4.0(5.42)2)(2)((
)0()2)(2)(()0()2(5.22
D
MND
DD
MND
DD
MDND
D
+
++
+
+
+
{ }
+
+
+
+
+2)(2)(
)4.0()4.0(92)2)(2)((
)50(
2)(2)(
5.22
D
MNDDDD
t
{ }2)2)(2)((
)4.0()2)(2)(()4.0()2(5.22
D
MDND
D
+
+
2)(2)(
)4.0()4.0(5.132)(2)(
5.13
D
MNDDD
D
+
++
+
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
2)2)(2)((
)2.0(*)2)(2)(()2.0()2()2.0(5.22)(D
tDSenDtDCosDte
DWtX
+
=
+
2)2)(2)((
)(*)2)(2)(()()2()(5.22
D
tDSenDtDCosDte
DW
{ }2)2)(2)((
)4.0(*)2)(2)(()4.0()2()4.0(5.22D
tDSenDtDCosDte
DW
+
+
2)(2)(
5.132)2)(2)((
502)(2)(
5.22
DDD
t
+
+
+
+
Reemplazando valores
365.19=
3752 = rad/seg
21 =D rad/seg
( 22 )05.0(1(375)1(22)( == D
3742)( =D
%5=
9375.374)3742)365.19*05.0((2)(2)( =+=+ D
9063.373)2)365.19*05.0(374(2)(2)( ==+ D
{ })2.0(003095.0)2.0(00031.0()2.0(968)( = tDSentDCostetX
{ }tDSentDCoste ++ 003095.000031.0()(968.0
{ } 0363.006.0)4.0(003095.0)4.0(00031.0()4.0(968 + ttDSentDCoste
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
D. Solucin para : > .
D.1. Ecuacin de DUHAMEL
dtDSente
DdtDSen
teD
tX )(4.0
2.05.4)(1)(
2.0
05.22)(1)( =
dtDSente
D)()
6.0
4.05.225.13()(1
dtDSente
DdtDSen
teD
tX )(4.0
2.0
)(5.4)(2.0
0
)(5.22)( =
dtDSente
DdtDSen
teD
)(6.0
4.0
)(5.13)(6.0
4.0
)(5.22 +
15.13
35.22
15.4
35.22)( I
DI
DI
DI
DtX
+=
(1)
D.2. Solucin de la Ecuacin de DUHAMEL
+
+
+= MDND
DD
MNDI )2)(2)(()2(2)2)(2)((
12)(2)(3
(2)
2)(2)(1 D
MNDI
+
+= (3)
)()( = tDSenteM
)()( = tDCosteN
Reemplazando (2) y (3) en (1)
{ }2.0
0
)2)(2)(()2(2)2)(2)((
12)(2)(
5.22)(
+
+
+= MDND
DD
MNDD
tX
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
{ } 6.0
4.02)2)(2)((
1)2)(2)(()2(2)(2)(
5.224.0
2.02)(2)(
5.4
+
+
++
+
+
D
MDND
D
MNDDD
MNDD
6.0
4.02)(2)(
5.13
+
+
D
MNDD
(4)
Evaluando el valor de M y N
0= 2.0= 4.0= 6.0= t=
)()()0( tDSenteM = )2.0(M )4.0(M )6.0(M 0
)()()0( tDCosteN = ))2..0(N )4.0(N )6.0(N 1
(5)
Reemplazando (5) en (4)
{ }
+
+
+= 2)2)(2)((
)2.0()2)(2)(()2.0()2(2)(2)(
)2.0()2.0(2.05.22)(
D
MDND
D
MNDD
tX
{ }
+
+ 2)2)(2)((
)0()2)(2)(()0()2(5.22
D
MDNDD
+
+
+
+ 2)(2)(
)2.0()2.0(2)(2)(
)4.0()4.0(5.4
D
MND
D
MNDD
{ }
+
+
++ 2)2)(2)((
)6.0()2)(2)(()6.0()2(5.222)(2)(
)6.0()6.0(6.05.22
D
MDNDDD
MNDD
{ }
+
+
+
+ 2)2)(2)((
)4.0()2)(2)(()4.0()2(5.222)(2)(
)4.0()4.0(4.05.22
D
MDNDDD
MNDD
+
+
+
+ 2)(2)(
)4.0()4.0(2)(2)(
)6.0()6.0(5.13
D
MND
D
MNDD
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
Simplificando
2)2)(2)((
)2.0(*)2)(2)(()2.0()2()2.0(5.22)(D
tDSenDtDCosDte
DWtX
+
=
+
2)2)(2)((
)(*)2)(2)(()()2()(5.22
D
tDSenDtDCosDte
DW
{ }2)2)(2)((
)4.0(*)2)(2)(()4.0()2()4.0(5.22D
tDSenDtDCosDte
DW
+
+
{ }2)2)(2)((
)6.0(*)2)(2)(()6.0()2()6.0(5.22D
tDSenDtDCosDte
DW
+
Reemplazando valores
365.19=
3752 = rad/seg
21 =D rad/seg
( 22 )05.0(1(375)1(22)( == D
3742)( =D
%5=
9375.374)3742)365.19*05.0((2)(2)( =+=+ D
9063.373)2)365.19*05.0(374(2)(2)( ==+ D
{ })2.0(003095.0)2.0(00031.0()2.0(968)( = tDSentDCostetX
{ }tDSentDCoste ++ 003095.000031.0()(968.0
{ })4.0(003095.0)4.0(00031.0()4.0(968 tDSentDCoste
{ })6.0(003095.0)6.0(00031.0()6.0(968 + tDSentDCoste
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
V. DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE Y DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR CUANDO 0= Y %5=
5.1.Diagrama De Fuerza Cortante y Diagrama De Momento Flector Cuando 0= 5.2.1. Funcin de Desplazamiento dinmico
A. 0 < t < 0.2 seg
... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
ttSentX 06.0)36.19(0031.0)( = ttSentX 06.0)36.19(0031.0)( =
014.01max =X , en t=0.2seg 014.01max =X , en t=0.2seg
B. 0.2 < t < 0.4 seg
... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
012.0005430.0002044.0)( += tSentCostX 012.03)(5.22
3)2.0(5.22)( +=
tSentSentX
0.017797392max =X en t= 0.25seg 0.017781612max =X en t= 0.25seg
-0.015
-0.01
-0.005
00 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
X(t)
-0.015
-0.01
-0.005
00 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
X(t)
-0.0200
-0.0150
-0.0100
-0.0050
0.00000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
X(t)
-0.0200
-0.0150
-0.0100
-0.0050
0.00000 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
DUHAMEL
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
C. 0.4 < t < 0.6 seg ... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
)36.19(0051.0)36.19(001035.0)( tSentCostX += [ ])4.0()()2.0(35.22)( += tSentSentSentX
036.006.0 + t 036.006.0 + t
0.008683max =X en t= 0.53seg 0.0086763max =X en t= 0.53seg
D. t > 0.6 seg ... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
)36.19(006865.0)36.19(003489.0)( tSentCostX += [ ])6.0()4.0()()2.0(35.22)( ++= tSentSentSentSentX
0.00784max =X 0.00784max =X
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
00 0.2 0.4 0.6 0.8
X(t)
-0.010
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
0.0000 0.2 0.4 0.6 0.8
DUHAMEL
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0 0.5 1 1.5 2
X(t)
-0.0100
-0.0050
0.0000
0.0050
0.0100
0 0.5 1 1.5
DUHAMEL
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
5.2.2. Desplazamiento relativo mximo, absoluto
0.0178max =X en t= 0.25seg
5.2.3. Diagrama de fuerza Cortante y Diagrama de Momento Flector
rXrXh
EI == 5033
31V 0178.0150= =2.67 ton
rXrXh
EI == 50123
122V 0178.0600= =10.68 ton
DFC DMF
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
Respuesta Dinamica X(t)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
5.2.Diagrama De Fuerza Cortante y Diagrama De Momento Flector Cuando %5= 5.2.1. Funcin de Desplazamiento dinmico
A. 0 < t < 0.2 seg
... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
[ ]tSentCostetX 34.19(0031.0)34.19(00031.0968.0)( += [ ]tSentCostetX 34.19(0031.0)34.19(00031.0968.0)( +=
00031.006.0 + t 00031.006.0 + t
013.01max =X , en t=0.2seg 013.01max =X , en t=0.2seg
B. 0.2 < t < 0.4 seg
... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
012.0)00536.000306.0()( += tDSentDCostetX { })2.0(34.190031.0)2.0(34.1900031.0()2.0(968)( = tSentCostetX
{ } 012.034.190031.034.1900031.0()(968.0 ++ tSentCoste
0.01672max =X en t= 0.26seg 0.01681612max =X en t= 0.26seg
-0.014
-0.012
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
00 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
X(t)
-0.014
-0.012
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
00 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25
X(t)
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.2
0.21
50.
230.
245
0.26
0.27
50.
290.
305
0.32
0.33
50.
350.
365
0.38
0.39
5
X(t)
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.2
0.21
50.
230.
245
0.26
0.27
50.
290.
305
0.32
0.33
50.
350.
365
0.38
0.39
5
DUHAMEL
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
C. 0.4 < t < 0.6 seg ... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
[ ])34.19(0052611.0)34.19(00153572.0968.0)( tSentCostetX += { })2.0(003095.0)2.0(00031.0()2.0(968)( = tDSentDCostetX
036.006.0 + t { }tDSentDCoste ++ 003095.000031.0()(968.0
{ } 0363.006.0)4.0(003095.0)4.0(00031.0()4.0(968 + ttDSentDCoste
0.0083max =X en t= 0.475seg 0.0083max =X en t= 0.53seg t > 0.6 seg ... DMESolu ... DUHAMELEcuSolu
)34.19(0088.0)34.19(0058795.0(968.0)( tSentCostetX = { })2.0(003095.0)2.0(00031.0()2.0(968)( = tDSentDCostetX
{ }tDSentDCoste ++ 003095.000031.0()(968.0
{ } 0363.006.0)4.0(003095.0)4.0(00031.0()4.0(968 + ttDSentDCoste
{ })6.0(003095.0)6.0(00031.0()6.0(968 + tDSentDCoste
0.00774max =X
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
00 0.2 0.4 0.6 0.8
X(t)
-0.01
-0.008
-0.006
-0.004
-0.002
00 0.2 0.4 0.6 0.8
X(t)
-0.006
-0.004
-0.002
0
0.002
0.004
0.006
0.6
0.74
0.88
1.02
1.16 1.
31.
441.
581.
721.
86 22.
142.
282.
422.
56 2.7
2.84
2.98
3.12
3.26 3.
43.
54
x(t)
-
UNASAM FIC ingeniera antissmica 2014-I
5.2.2. Desplazamiento relativo mximo, absoluto
0.0167max =X 5.2.3. Diagrama de fuerza Cortante y Diagrama de Momento Flector
rXrXh
EI == 5033
31V r0167.0150= =.2.5 ton
rXrXh
EI == 50123
122V 0167.0600= =10. ton
DFC DMF
-0.02
-0.015
-0.01
-0.005
0
0.005
0.01
0 0.5 1 1.5 2 2.5
Respuesta Dinamica X(t)