Analisis Sismico Yaaaaa

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UNASAM FIC ALUMNA: MENDEZ DE LA CRUZ ALICIA CODIGO: 072.0709.261 ANALISIS DINAMICO -ECUACION DIFERENCIAL DEL MOVIMIENTO -ECUACION DE DUHAMEL INg. LUIS ItA RObLES

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Ejemplo de una E.D.M por el metodo de duhamel(amortiguamiento 0% y 5%)

Transcript of Analisis Sismico Yaaaaa

  • 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= .

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    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=

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    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

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    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)

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    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)

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    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

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    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

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    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 +=

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    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=

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    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)

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    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

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    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)

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    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)

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    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

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    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 =

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    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=

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    =

    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

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    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)