118609412 Manejo Del Programa Etabs

MANUAL PARA EL USO DEL PROGRAMA ETABS V 8.26 EN EL ANÁLISIS SÍSMICO DE ESTRUCTURAS Pablo Caiza Sánchez, Ing. Ing. M.Sc. [email protected] Paúl E. Guerrero D. paul_ed_guerrero@ho!ail.co! Cenro de In"esigaciones Cien#$icas, CEI%CI&ESPE 'ES(ME%

Se establec establecen en los parámetr parámetros os estándar estándar usados por el programa ETABS por medio de una estructura muy senci sencilla lla.. A contin continua uació ciónn se vuelve vuelve a gen genera erarr la mism mismaa estr estruc uctu tura ra pero pero paso paso a paso paso con con el fin fin de introd introduci ucirr man manual ualmen mente te dicha dichass carac caracter teríst ística icass que que comp comple leme ment ntad adas as con con otra otrass dan dan un mo mode delo lo bási básico co completo. !osteriormente se incluyen " tipos de análisis diná dinámi mico cos# s# está estátitico co equi equiva vale lent ntee y mo moda dall espe espect ctra rall siguiend siguiendoo las recomend recomendacio aciones nes del $E$"%%% $E$"%%% para lo que se usa un modelo más complicado. &inalmente se incluy incluyen en perfe perfecci ccion onami amient entos os tales tales como como escale escaleras ras cimentaci cimentación ón losas losas inclinad inclinadas as pero fundamenta fundamentalmen lmente te muros armados sin y con cabe'ales y este (ltimo con aberturas. ). I%*'+D(CCI%

!rogr rograama mass tale taless como como ETABS TABS incl ncluye uyen un unaa seri seriee cada cada ve' ma mayyor de perfeccionamientos t)cnicos para el cálculo de estructuras muchos de los cuales se consideran ya estándar. $on el fin de determinar estos parámetros es necesario por tanto generar una primera estructura de la forma más automática posible. $on esta base base se volv volver eráá a cons constr trui uirr la mism mismaa estr estruc uctu tura ra pero pero esta esta ve' ve' incl incluy uyen endo do manualmente cada uno de dichos perfeccionamientos. *e esta manera se ganará en conocimiento y confian'a sobre el programa lo que permitirá aumentar la comple+idad de los modelos. Se contin(a con la inclusión de análisis sísmicos tales como el estático equivalente y el modal espectral seg(n $E$"%%%. !osteriormente se insiste con el perfeccionamiento del modelo geom)trico mediante la inclusión de escaleras cimentación y losas inclinadas. &inalmente se incluye un nuevo elemento estructural# muro mu ross arma armado dos. s. se incl incluy uyen en dos dos tipo tipos# s# sin sin y con con cabe cabe'a 'ale les, s, en este este (lti (ltimo mo adicionalmente se toman en cuenta detalles importantes tales como las aberturas para ventanas y puertas. Se recalca sin embargo que se considera que la parte más importante de este -anual es la inclusión de la losa en los tradicionales modelos de vigas y columnas adaptándolos para su uso en el análisis sísmico. El mane+o de este elemento resulta muy delicado porque por un lado com(nmente o se conoce muy poco de )l o

Pablo Caiza Sánchez ; Paúl Guerrero D.

CEINCI-ESPE

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sencillamente se lo desconoce y por otro porque en el país el análisis sísmico es obligatorio y en )ste deben considerarse incursiones en el rango plástico. -. M+DE+ DE 'E/E'E%CI0 2.1 GEOMETRÍA PROPUESTA $on el fin de mostra mostrarr las carac caracter teríst ística icass que que en el progr programa ama se consid considera erann estándar estándar se elabora elabora un modelo modelo muy sencillo. sencillo. Es una estructura estructura tridimens tridimensiona ionall de hormigón armado de un piso de ". m de alto y un solo vano de /.0 metros tanto en sentido hori'ontal hori'ontal 1 como 2. Se incluye una losa alivianada alivianada bidireccional. bidireccional. 2.2 MODELACIÓN EN EL PROGRAMA En ETABS el primer paso que debe darse es definir las unidades con las que se desee traba+ar para el e+ercicio cambie las unidades a Toneladas y metros#

!ara iniciar con un nuevo proyecto presione el icono para generar nuevos modelos#

Aparecerá una primera pantalla en la que se indica si va a usarse las características de modelos creados previamente Chose.edb o las del modelo guardado en el archivo Default.edb que debe encontrarse en el directorio de ETABS. !resione el botón 34o5#

2.2.1 DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA PROPUESTA 6lene la siguiente pantalla como se indica#


CEINCI-ESPE

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sencillamente se lo desconoce y por otro porque en el país el análisis sísmico es obligatorio y en )ste deben considerarse incursiones en el rango plástico. -. M+DE+ DE 'E/E'E%CI0 2.1 GEOMETRÍA PROPUESTA $on el fin de mostra mostrarr las carac caracter teríst ística icass que que en el progr programa ama se consid considera erann estándar estándar se elabora elabora un modelo modelo muy sencillo. sencillo. Es una estructura estructura tridimens tridimensiona ionall de hormigón armado de un piso de ". m de alto y un solo vano de /.0 metros tanto en sentido hori'ontal hori'ontal 1 como 2. Se incluye una losa alivianada alivianada bidireccional. bidireccional. 2.2 MODELACIÓN EN EL PROGRAMA En ETABS el primer paso que debe darse es definir las unidades con las que se desee traba+ar para el e+ercicio cambie las unidades a Toneladas y metros#

!ara iniciar con un nuevo proyecto presione el icono para generar nuevos modelos#

Aparecerá una primera pantalla en la que se indica si va a usarse las características de modelos creados previamente Chose.edb o las del modelo guardado en el archivo Default.edb que debe encontrarse en el directorio de ETABS. !resione el botón 34o5#

2.2.1 DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA PROPUESTA 6lene la siguiente pantalla como se indica#

MANUAL PARA EL USO DE ETABS V8.26 EN EL ANÁLISIS SÍSMICO DE ESTRUCTURAS

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!ara crear losas alivianadas bidireccionales presione el icono de la parte inferior de la pantalla 12a$$le Slab34

6lene la pantalla que se abre como se indica a continuación#


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41

!resione el botón 78 y al regresar a la pantalla anterior nuevamente 78# Se muestra a continuación gráficamente el resultado obtenido de la utili'ación de esta secuencia de instrucciones simplificadas los colores difieren de los preestablecidos por el programa y es que hemos visto necesario modificarlos para que los elementos creados puedan apreciarse de una me+or forma.


4

2.3 FUNCIONES EMPLEADAS AUTOMÁTICAMENTE POR ETABS

!ara conocer las diferentes funciones empleadas automáticamente por ETABS para la creación de esta estructura se revisarán las propiedades de sus elementos para esto mueva el cursor del mouse sobre el área central de la losa sin apuntar a otros elementos tales como nervios y vigas y presione el botón derecho del mouse# 4ote que está abierta la pesta9a 10ssign!ens3.


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Las propiedades asignadas se ven en esta pantalla :

6a losa tiene asignada una sección estándar denominada 3S6AB:5. Se comportará como un diafragma rígido. • • El e+e local : es el estándar. 4o hay modificadores de rigide'. • 4o se le ha asignado ning(n 3!ier5 o 3Spandrel5. • 4o hay resortes ni masa por área. • Se dividirá automáticamente en# • ;ntersecciones con vigas y líneas de medición o o Bordes de muros y rampas y o 6íneas de referencia. Esas úli!as opciones son para el análisis de la esrucura, pero los • resulados se !osrarán para oda la losa co!o una sola unidad, sin subdi"isiones. El tama9o má
$ierre esta ventana y vaya con el cursor del mouse a una de las esquinas de la losa evite nuevamente vigas y nervios. !resione el botón derecho del mouse.


44

Tambi)n aquí está abierta la pesta9a 3Assignments5. Se observa una pantalla similar a la anterior. Sin embargo esta ve' se trata de maci'ados en la cabe'a de las columnas. En este caso es el maci'ado denominado 3*=7!:5 y esta locali'ado en la esquina inferior i'quierda de la vista en planta del modelo. Ahora apunte con el cursor del mouse a una de las vigas y presione nuevamente el botón derecho#


CEINCI-ESPE

4!

$ada uno de los ítems indicados son propiedades que se pueden cambiar. El gran n(mero de propiedades da una gran fle
Sección tipo 3$oncBm5


4"

4o es una viga especial resistente a momentos >propiedad válida para estructuras metálicas?. 6as longitudes de intersección con otros elementos se calculan • automáticamente pero no se consideran rígidas. El puno de re$erencia de ese ele!eno esá en la pare cenral superior • de su secci5n rans"ersal 6 7se no iene ninguna disancia respeco a las l#neas base o !allado de re$erencia. 4o se han cambiado los e+es locales. • • 4o hay cambios en las rigideces por las compensaciones. 4o hay modificadores de las propiedades. • 4o hay límites de tensión y compresión. • 4o hay propiedades de vínculo. • 4o hay rótulas plásticas. • •

&altan a(n otras opciones las que se observan al final de la siguiente pantalla#

Estas propiedades son# Esta viga no forma parte de un muro columna 3!ier5 ni de un muro viga 3Spandrel5. • 4o hay resortes lineales ni masa lineal. •


CEINCI-ESPE

4#

Se autodivide >sólo para el análisis pero no para los resultados? en puntos nudos y bordes. • Se usa para el mallado de los pisos. &orma parte del grupo denominado 3A665. • •

8. M+DE+ P0S+ 0 P0S+

;nteresa en este instante volver a crear el mismo modelo pero paso a paso con el fin de mane+ar las diferentes herramientas disponibles en ETABS. Adicionalmente se aprovechará para a9adir algunos datos complementarios. 3.1 GEOMETRÍA PROPUESTA:

Es una estructura tridimensional de hormigón armado de un piso de ". m de alto y un solo vano de /.0 metros tanto en sentido hori'ontal 1 como 2. Se incluye una losa alivianada bidireccional. Tabla 1 Características de los elementos estructurales

EEME%*+ :IG0 C+(M%0 +S0

C0'0C*E'9S*IC0S BASE@%cms A6T=A@0cms BASE@0cms A6T=A@0cms Alivianada tipo espesor "% cms con loseta de compresión de 0 cms >nervios de :0 cms de alto? Tabla 2 Características de los materiales

M0*E'I0 ;+'MIG% 0CE'+

C0'0C*E'9S*IC0S fCc@ ":% 8gDcm", E@:"%%%":%@:FG 8gDcm" fy@ /"%% 8gDcm"

3.2 MODELACIÓN EN EL PROGRAMA

Empiece revisando que las unidades sean las adecuadas# oneladas 6 !eros y luego presione el icono para crear nuevos modelos. En la pantalla que se abre responda 1%o3. 3.2.1 DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA PROPUESTA

A continuación llene la nueva pantalla de la misma forma que al inicio de este -anual pero finalmente no enre a ningún cuadro adicional y simplemente presione el botón 3785. 7btendrá (nicamente la red de referencia.


4$

3.2.2 DEFINICIÓN DE MATERIALES Y SECCIONES DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES En el siguiente paso definirá los materiales de la estructura. Siga la secuencia de comandos que se indica a continuación# ME%<

+PCI%

*efine

-aterial !ropertiesH

6lene el cuadro que se abre como se indica#

S(=+PCI% -odifyDShoI -aterialH >previamente compruebe que el casillero $74$ est) resaltado?


CEINCI-ESPE

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Nótese ue las unidades son toneladas ! metros por lo ue un valor como por e"emplo f#c$21% &g'cm2 euivale a f#c$21%% Ton'm 2 .

!ara salir presione el botón 78 y en la pantalla previa nuevamente 78. *efina ahora las secciones de los elementos estructurales# ME%< *efine

+PCI% &rame SectionsH

S(=+PCI% JJJ

En la nueva pantalla borre todas las secciones previamente definidas. !ara hacerlo marque todos los elementos del cuadro de la i'quierda y luego presione el botón


!0

3*elete !roperty5. Se borrarán todas las secciones e
A continuación presione la ce+a a la derecha del segundo casillero en que está escrito 3Add ;DKide &lange5. Se despliega un listado en el cual debe resaltar 10dd recangular3. Aparece otra pantalla la cual debe llenar de la siguiente manera#


CEINCI-ESPE

!1

Al colocar como material 3$74$5 se activó el botón 1'ein$orce!en3. !resiónelo para obtener la siguiente pantalla que y modifíquela como se muestra a continuación#

!resione el botón 78 para regresar a la pantalla previa. Ahora presione el botón 1Se Modi$iers3 y cambie la inercia alrededor del e+e  como se indica este paso indica la asignación de inercias agrietadas a la viga definida#


!

!resione el botón 78 para regresar a la pantalla previa. 2 nuevamente 78 para obtener la pantalla inicial. =epita este procedimiento para crear los nervios#

4ótese que al presionar el botón 1'ein$orce!en3 al igual que con el botón 1Se Modi$iers>3 deberá llenar las pantallas correspondientes de forma id)ntica a lo que se ha hecho para la viga.


CEINCI-ESPE

El procedimiento para definir las columnas es similar#

!3


!4


CEINCI-ESPE

!!

7bs)rvese que se han modificado los factores de rigide' de las inercias alrededor de los e+es locales " y  a %.F. *efina ahora la sección de la losa. se la siguiente secuencia de comandos# ME%<

+PCI%

*efine

KallDSlabD*ecL SectionsH

S(=+PCI% *ebe presionar la ce+a de la derecha del casillero 3Add 4eI *ecL5 y elegir 3Add 4eI Slab5

6lene el cuadro que aparece como se indica a continuación#


!"

!ara evitar que la membrana colabore con la viga de borde como un ala de longitud infinita presione el botón 1Se Modi$iers>3 y cambie las rigideces como se indica#

*e manera similar cree una sección 3-A$;MA*75 id)ntica a 367SA5 incluyendo los modificadores de rigide' pero con espesor %.:0 metros.


CEINCI-ESPE

3.2.3 ASIGNACIÓN DE SECCIONES EN EL MODELO LOSAS)

!#

(VIGAS, COLUMNAS,


!$

!ara las vigas use el icono#

En la vista en planta del nivel .%% metros revise la ventana au
!ara generar las columnas use el siguiente icono#

Así mismo use la vista en planta del nivel .% metros y cree una región abarcando la ubicación de las columnas. 4o olvide que la ventana au

CEINCI-ESPE

!9

Ahora agregará los nervios. se el siguiente icono#

6a ventana au
En una vista en planta apunte con el ratón a la esquina superior i'quierda del mallado y arrastre hasta la esquina inferior derecha marcando la región en que se ubican los nervios.


"0

!osteriormente modifique el (ltimo dato de la ventana au
!ara salir del modo de generación de 3nervios5 presione en el teclado 3Esc5. !ara incluir la loseta de compresión use el siguiente icono tambi)n en la columna de la i'quierda de la pantalla#

Aparece una ventana au

CEINCI-ESPE

"1

*e manera similar genere los maci'ados pero usando la sección 1M0CI0D+3. El maci'ado solo se e

"

3.2. PERFECCIONAMIENTOS AL MODELO

!ara generar los volados de la losa marque sus cuatro bordes >3edges5?. !ara hacerlo debe apuntar con el ratón a cada lado interior del perímetro de la losa. A continuación use la siguiente secuencia de comandos#

ME%< Edit

+PCI% E
S(=+PCI% 7ffset Nalue @ %.:0


CEINCI-ESPE

"3

Al final obtendrá un gráfico como el siguiente#

!ara crear un diafragma rígido marque los cinco elementos placa generados. !ara hacerlo use la siguiente secuencia de comandos# ME%< Select

+PCI% By KallDSlabD*ecL Sections

S(=+PCI% -arque 367SA5 y 3-A$;MA*75oL


"4

6uego use el siguiente icono#

Aparece la siguiente ventana en donde ya se ha escrito el nuevo nombre de diafragma 1PIS+)3 y adicionalmente se ha utili'ado el botón 10dd %e Diaphrag!3, por (ltimo debe presionarse 3785 para crear el diafragma#

!ara que los volados act(en con+untamente con los nervios y la losa debe dividirse la losa en por lo menos mallas de " < " para este caso y como se trata solo de un e+emplo dividiremos en mallas de G

CEINCI-ESPE

"!

< %.0 metros / E! -+&!%0% !++ #"##' %& ! % 242 5+'6%  -+''# +%+ !% %0%-* %& %&+' *#%5+ /  para esto marco la losa y sigo la secuencia de instrucciones mostrada a continuación # ME%< Edit

+PCI% -esh Areas

S(=+PCI% -esh OuadsD Triangles into G by G

!ara igualar las características del modelo que se generó al principio de este -anual ya solo falta cambiar las restricciones de los nudos de la base de la estructura. !ara hacerlo !arue dichos nudos y use el siguiente icono#

6lene la pantalla que aparece como se indica#


""

na (ltima característica a(n por incluir son los e
A continuación presione el siguiente icono que se encuentra en la segunda fila de iconos en la parte superior de la pantalla#

En la ventana que se abre llene los datos como se indica a continuación#

3.2.7 DEFINICIÓN DE CARGAS

*ebe definir los siguientes estados básicos# %+M='E P.P. 0M(E'*0 :I:0 SISM+F SISM+B

C0'0C*E'9S*IC0S !eso propio de los elementos estructurales $argas permanentes tales como acabados y paredes $argas temporales $arga sísmica estática en dirección 1 $arga sísmica estática en dirección 2

En el programa use la siguiente secuencia de comandos# ME%< *efine

+PCI% 6oad $asesH

S(=+PCI% -odificación e ingreso de cargas

6a ventana de cargas básicas debe quedar como se indica a continuación#


CEINCI-ESPE

"#

7bserve que para las cargas sísmicas en el campo 3Auto 6ateral 6oad5 aparece 34one5. En este primer modelo se usará el m)todo elástico equivalente seg(n el $E$"%%% pero se lo e
!ara la carga 3S;S-715 corresponde a sismo en dirección 1


"$

!ara el sismo en dirección 2 use datos similares e
6a magnitudes de la carga permanente adicional 3A-E=TA5 y 3N;NA5 son las que se indican en la Tabla # Tabla ( )agnitud de las cargas b*sicas verticales

C0'G0 A-E=TA N;NA

M0G%I*(D %. TDm" %." TDm"

3.2.8 ASIGNACIÓN DE CARGAS

!ara asignar las cargas selecciones la 367SA5 >Select Q By KallDSlabD*ecL sectionsHJ 67SA? y use el siguiente icono#


CEINCI-ESPE

"9

Aparece la pantalla siguiente que ya se ha modificado con los datos para la carga 10M(E'*034

=ealice un procedimiento similar para la carga 3N;NA5 pero usando la magnitud de %." TDm".

!ara las combinaciones compruebe que se reali'a el dise9o con el código A$; :FJGG. se la siguiente secuencia de comandos# ME%< 7ptions

+PCI% !references

S(=+PCI% $oncrete &rame *esignH

Aparece la siguiente ventana donde se observa como primera propiedad que el código de dise9o es el A$; :FJGG#


#0

!resione el botón 3785 para salir de esta pantalla. !ara crear las combinaciones use la siguiente secuencia de comandos# ME%< *esign

+PCI% $oncrete &rame *esign

S(=+PCI% Select *esign $omboH

$omo se podrá ver las combinaciones ya estan creadas y como se mencionó antes corresponden a las definidas por el códogo A$; :F J GG

Neamos la combinación 3*$74"5 para ello debe resaltarse el nombre y presionarse el botón ShoI se verá lo siguiente#


CEINCI-ESPE

#1

!ara cerrar las ventanas presione botón 78. Ahora podrá comprobarse que las combinaciones de dise9o están listas usando la siguiente secuencia de comandos# ME%< *efine

+PCI% 6oad $ombinationsH

S(=+PCI% JJJ

!ara salir presione el botón 78. 3.2.9 EECUCIÓN DEL PROGRAMA Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

El modelo está listo y el programa se e+ecuta usando el siguiente icono en la barra superior de la pantalla#


#

En la ventana au
!ara observar los resultados de fuer'as internas en los elementos use el icono hacia la derecha de la primera fila de iconos#


CEINCI-ESPE

#3

!resione la ce+a al lado derecho y en el cuadro que aparece esco+a 3&rameD!ierDSpandrel &orcesH5. 7btendrá cuadros similares al siguiente#

7bserve que para la combinación 3*$74"5 obtendrá momentos alrededor del e+e local  3-oment J5. Adicionalmente en el campo 37ptions5 está marcado 3&ill *iagram5 con lo que obtendrá el dibu+o de momentos rellenados de color. Si quita esta opción podrá usar 3ShoI Nalues on *iagram5 con lo que podrá ver los valores de los momentos. Al presionar el botón 78 obtendrá pantallas como la siguiente#


#4

!ara ver resultados más detallados apunte con el ratón a uno de los elementos por e+emplo una viga marque la viga del e+e : y presione su botón derecho. 7btendrá los siguientes resultados#

7bserve que los resultados son para 1DC+%-3 pero puede variar a otras cargas directamente en esta ventana. Racia la derecha en la parte superior tambi)n se nota que está marcado para obtener valores má
!ara reali'ar el dise9o se seguirá la siguiente secuencia de opciones# ME%< *esign


S(=+PCI% Start *esignD$hecL of Structure

$omo sugerencia es me+or marcar antes las vigas y columnas para obtener el armado longitudinal de estos elementos.


CEINCI-ESPE

#!

!ara ver los resultados deberá cambiar las unidades a centímetros. Se observa el armado longitudinal.

!ara obtener el armado de los estribos use la siguiente secuencia de comandos# ME%< *esign


S(=+PCI% *isplay *esign ;nfoH

En la ventana que se abre esco+a 3Shear =einforcing5 como se indica#


#"

!ara observar los resultados presione el botón 3785. 6os valores son cm "Dcm es decir que para calcular el área de los esribos ha6 ue !uliplicar el "alor anerior por el espacia!ieno enre esribos.


CEINCI-ESPE

##

!ara obtener información adicional apunte con el ratón a uno de los elementos estructurales por e+emplo una columna y presione su botón derecho. 7btendrá ventanas como la siguiente#

se los botones de la parte inferior para obtener información de dise9o. $omo observación final al comparar los resultados con los del modelo tradicional formado por vigas y columnas se observa que las vigas absorben menos carga y por tanto tienen menores fuer'as internas. Es por tanto recomendable disminuir la resistencia a la fle
!ara describir este tipo de análisis se recurrirá a la siguiente estructura# .1 GEOMETRÍA PROPUESTA Estructura tridimensional de dos vanos en los dos sentidos hori'ontales y de dos pisos de alto como se muestra en la &igura :.

+igura 1 )odelo tridimensional

#$


El material es hormigón armado# Ec@:"%%%fCc@:FG 8gDcm".

fCc@":%

8gDcm"

fy@/"%%

8gDcm"

y

6as secciones de los elementos estructurales son como se indica en la Tabla /. Tabla , Características de los elementos estructurales

EEME%*+ :IG0 C+(M%0 +S0

C0'0C*E'9S*IC0S BASE@%cms A6T=A@0cms BASE@0cms A6T=A@0cms Alivianada  "% cms de espesor total# loseta de compresión de 0 cms y nervios de :0 cms de alto.

=especto a las cargas estáticas son peso propio adicional muerta viva sismo en < y sismo siendo las magnitudes de las cargas 3adicional muerta5 y 3viva5 las indicadas en la Tabla 0. Tabla - Cargas gravitacionales

*IP+ 0M(E'*0 :I:0

M0G%I*(D JgK!-L "F% "%%

!ara el análisis modal espectral se usa el espectro de dise9o dado por el $E$"%%% como se indica en la Tabla # Tabla  /ar*metros del espectro de dise0o segn CC2%%%

/0C*+'

$ S $m T M ; =

DESC'IPCI% !erfil del espectro de dise9o 0.! ≤ C =

S 1.!S T

≤

Cm

:0+'

variable

φ P

$oeficiente por tipo de suelo Nalor má
:.0 >@S? ".F variable %./ :.% :% :.%

φ E

$oeficiente de configuración estructural en elevación

:.%

El espectro es una curva de aceleraciones má
* % %.F": %.G : :.:

C ".F% ".F% ".00 ".% ".%G


CEINCI-ESPE

:." :. :./ :.0 :. :. :.F :.G " ".0  .0 / /.0 /. 0

#9

:.G: :. :./ :.0 :.// :.0 :."F :.": :.:0 %.G" %. %. %.0 %.0: %.0% %.0%

A.%% ".0% ".%% r o  :.0% c a / :.%%

%.0% %.%% %

:

"

A

/

0

Periodo * Is egL

+igura 2 +actor C segn CC2%%%

El coe$iciene,

Z % I R % φ p % φ E

% g , necesario para rans$or!ar el $acor C a aceleraciones es

?.8

!ara el análisis modal espectral es tambi)n necesario considerar los siguientes aspectos# -asa# se usa (nicamente la de los elementos de carga permanente Amortiguamiento# se usa un valor general de 0. • 4(mero de modos# el necesario para obtener un factor de participación de la • masa modal de al menos el G% de la masa total. Si se usan los modelos de masa concentrada por planta se conoce que para este e+emplo se necesitan mínimo . •

!uesto que los sismos vienen en cualquier dirección se reali'ará una combinación direccional de los sentidos 1 y 2 usando la raí' cuadrada de la suma de los cuadrados. En este e+emplo no se considera la componente vertical del sismo porque no hay elementos tales como los voladi'os susceptibles de ser afectados. Adicionalmente de acuerdo al $E$"%%% es obligatorio considerar la torsión accidental y en caso necesario el efecto pJdelta. .2. MODELACIÓN EN EL PROGRAMA !resione el icono de nuevo modelo >34eI -odel5?. Aparece la siguiente pantalla#


$0

!resione el botón 1Choose.edb3. En la nueva pantalla esco+a el nombre del archivo anterior que haya elaborado en ETABS > si se ha seguido este artículo es 3-7*E67"5? y presione el botón 78. Aparece la siguiente pantalla que ya se ha modificado con los nuevos datos# .2.1 DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA PROPUESTA

7bserve que se ha activado la opción 1Cuso! Grid Spacing3. !resione el botón inmediatamente hacia aba+o a la derecha 1Edi Grid>3. 7btiene la siguiente pantalla en donde ya se han modificado los elementos adecuados#


CEINCI-ESPE

$1

!ara regresar a la ventana anterior presione el botón 78. En esa ventana presione el icono de 3Kaffle Slab5 para obtener la ventana que se muestra a continuación y en donde ya se han modificado los datos posibles#


$

=especto a los voladi'os >37verhangs5? son las 'onas de la losa más allá de las líneas de e+e. Estos e3*rop !anels and =ibs5? este modelo no tiene maci'ados y los nervios tienen un espaciamiento de %.0 metros. =especto a las restricciones en la base >3=estraints at Bottom5? son empotradas >3&i
!ara incluir las vigas descolgadas deberá traba+ar en una vista en planta# $ambiar el casillero de la parte inferior de la pantalla de 1+ne Sor63 a • 1Si!ilar Sories3. -arcar todos los elementos que coincidan con los e+es de la estructura. • Asignar a los elementos marcados la sección 3N%<05. • •


CEINCI-ESPE

$3

!ara completar el modelo deberá finalmente asignar a todos los elementos e
.2.2 ANÁLISIS MODAL ESPECTRAL


$4

!ara a9adir el análisis modal espectral use la siguiente secuencia de comandos# ME%<

*efine

+PCI% =esponse Spectrum &unctionH

S(=+PCI% =esalte 3Add ser Spectrum5

Se obtendrá la siguiente pantalla en la que debe resaltarse Add ser Spectrum

Aparece una pantalla en la que se deben llenar los datos de periodo y aceleración del espectro de dise9o obtenido del $E$"%%%. En este caso se ingresarán periodos y coeficientes $ escalándose estos (ltimos posteriormente para obtener aceleraciones. 6a ventana quedará como se indica#


CEINCI-ESPE

$!

!resione el botón 78 y al regresar a la ventana anterior de nuevo 78. Ahora use la siguiente secuencia de opciones# ME%< +PCI% =esponse Spectrum *efine $asesH

S(=+PCI% Add 4eI SpectrumH

6lene la ventana que aparece como se indica. 7bserve específicamente que la combinación direccional no incluye componente vertical pues )ste como ya se ha indicado es importante (nicamente en la presencia de voladi'os.


$"

!resione el botón 78 y al regresar a la ventana anterior nuevamente 78. Para incluir la !asa, no única!ene la del peso propio de los ele!enos, sino a!bi7n la de la carga 10M(E'*03 use la siguiene secuencia de opciones4 ME%< *efine

+PCI% -ass SourceH

S(=+PCI% JJJ

Aparece la siguiente ventana que ya se ha completado con los datos necesarios#

!ara a9adir el n(mero de modos de vibración y además incluir el efecto pJdelta use la siguiente secuencia de comandos# ME%< Analy'e

+PCI% Set Analysis 7ptionsH

S(=+PCI% JJJ

Se abre la siguiente pantalla en que ya se ha indicado que se desea no (nicamente el análisis dinámico sino tambi)n incluir el efecto pJdelta.


CEINCI-ESPE

$#

!ara ver las opciones de análisis dinámico presione el botón 1Se D6na!ic Para!eers>3. $ambie la ventana que se abre como se indica#


$$

!resione el botón 78 y al regresar a la ventana anterior presione 1Se P&dela Para!eers>3. $ambie la ventana como se indica#

!resione el botón 78 y al regresar a la ventana anterior de nuevo 78. .3 RESULTADOS DEL DISE
El modelo está completo incluyendo el análisis modal espectral. !uede resolverlo y dise9arlo a continuación mostramos los resultados del dise9o tanto para la armadura longitudinal como para la transversal. *ebe recordarse que para visuali'ar los datos del dise9o deben cambiarse las unidades a toneladas y centímetros. Armadura longitudinal#


CEINCI-ESPE

$9

!ara comprobar los daros del dise9o seleccione una columna la que está en la intersección de los e+es : y A y con el botón derecho del -ouse vease los resultados del dise9o como en la pantalla que sigue a continuación#


El cuanto a la armadura transversal se puede ver los siguientes resultados#

90


CEINCI-ESPE

91

!ara observar mas detalles del dise9o puede repetirse el proceso de marcar el elemento y presionar el botón derecho de -ouse. A. ESC0E'0, CIME%*0CI% B +S0S I%CI%0D0S. 7.1 ESCALERA.

Uenerará en primer lugar la abertura de la losa. Esta se encontrará en el panel :J"JAJB apegada al e+e " en un ancho de " metros y al e+e B en un largo de  metros. Traba+e en la vista en planta del segundo piso y aseg(rese de que el casillero de la parte central inferior de la pantalla diga 1Si!ilar Sories3. Borre los nervios. !or e+emplo para borrar los nervios a lo largo del e+e 1 márquelos y adicionalmente tambi)n marque el nervio perpendicular en el borde de la abertura de la losa. 6uego use la siguiente secuencia de comandos# ME%< Edit

+PCI% *ivide 6inesH

6lene la ventana que se abre como se indica#

S(=+PCI% JJJ


9

!resione el botón 78. A continuación marque los tramos de nervios que desea borrar y presione la tecla 3*elete5. !ara borrar los nervios en sentido 2 traba+e de manera similar.


CEINCI-ESPE

93

6os nervios de los bordes de la abertura estarán divididos en una serie de segmentos. !ara volverlos a unir márquelos y luego use# ME%< Edit

+PCI% Voin 6ines

S(=+PCI% JJJ

!ara eliminar la loseta de compresión# genere un nuevo elemento shell pero de sección 37!E4;4U5.

A continuación debe construir un mallado au

94

El apuntador del ratón cambia a una flecha alargada negra con la que debe marcar el borde derecho de la abertura de la losa a una distancia de :.% metro a la i'quierda partir de la intersección de los e+es " y B y tambi)n la esquina superior i'quierda estos dos e+es de referencia están sobre el e+e ". !ara salir de la opción de generación de líneas de referencia presione la tecla 3Esc5.


CEINCI-ESPE

9!

Estas nueva líneas pueden ser observadas en la vista del e+e B. !ara definir el nivel de los descansos nuevamente apunte a un lugar vacío y haga clic con el botón derecho. Ahora use la opción 3Edit =eference !lanesH5. Aparecerá la siguiente ventana que ya ha sido modificada#

!resione el botón 78 y en la vista de elevación e+e " podrá observar el mallado au

9"

A continuación dibu+e con elementos &rame los e+es de la escalera. se el siguiente icono en la columna de la i'quierda de la pantalla#

se la sección N%<0. 7btendrá una pantalla como la siguiente#

Ahora debe 3e

CEINCI-ESPE

9#

2 en la pantalla que se desplega seleccione 1Slab3

-arque todos los elementos de la escalera. 6uego use la siguiente secuencia de comandos# ME%< Edit

+PCI% E
S(=+PCI% JJJ

-odifique la ventana que se abre como se indica a continuación#

7bserve que los elemento &rame se 3ehacia aba+o? y que se repiten dos veces.


9$

A continuación debe borrar uno de los " elementos Shell de los tramos inclinados. En cada piso en el tramo superior borre el de la derecha y en el inferior el de la i'quierda. Rágalo en una vista *. Al final obtendrá una pantalla seme+ante a la siguiente#


CEINCI-ESPE

99

!ara finali'ar debe asignar una sección a la escalera. Uenere una nueva de espesor :" cms y comportamiento como Shell y asígnela.


100

7.2 CIMENTACIÓN.

Si los plintos aislados no son suficientes la alternativa usual es la parrilla de cimentación. se una sección como la siguiente#

En el botón 3=einforcementH5 cambie los recubrimientos >como viga? tanto en la parte superior como inferior a %.%F m.


CEINCI-ESPE

101

En el botón 3Set -odifiersH5 cambie la inercia de la sección alrededor del e+e local  a %.F.

A continuación cambie las restricciones de los nudos a nivel de suelo de la estructura. !rimero marque todos los nudos a e
6uego genere la parrilla de forma similar a como se ha indicado previamente para las vigas.


10

A continuación marque las vigas de la parrilla y cambie la orientación de los e+e locales usando el siguiente icono en la segunda fila en la parte superior de la pantalla#

6lene el cuadro que aparece como se indica#


CEINCI-ESPE

103

!resione el botón 78. &inalmente para incluir resortes elásticos necesita un dato adicional# Esfuer'o admisible del sueloen este caso se supone que es :0 TDm " !ara calcular la rigide' del resorte elástico que representa el suelo por !ero de longiud se usa la siguiente ecuación# k

ml

= 10 % σ

adm

%b

vigaT

*onde LDml es la rigides por metro de longitud W adm es el esfuer'o admisible del suelo en TDm" y bviga T es el ancho de la viga T de cimentación. En este e+emplo LDml es igual a :%F% >TDml?Dml. !ara ingresar este dato vuelva a marcar todas las vigas de la cimentación y use la secuencia de comandos que se indica# ME%< Assign

+PCI% &rameD6ineH

6lene la ventana que se abre como se indica a continuación#

S(=+PCI% 6ine SpringsH


104

!resione el botón 78.

7.3 CUBIERTAS INCLINADAS

!ara e+emplificar el uso de cubiertas inclinadas se a9adirá a la estructura anterior una cubierta inclinada en el panel con la abertura de escaleras. Esta será hecha de estructura metálica# perfiles $:0%<0%< tendrá pendientes del % y el material de cubierta será de asbestoJcemento. *efina entonces el nuevo material asbesto cemento con un peso específico de :.F TDm una masa de %:G TD>m g? y un módulo de elasticidad de :.: E TDm ".


CEINCI-ESPE

10!

Adicione por otro lado una sección en acero $:0%<0%< y un shell del nuevo material y de espesor 0mm como membrana y 0%mm a fle

A continuación inserte un nuevo piso usando la siguiente secuencia de comandos# ME%< Edit

+PCI% Edit Story *ata

-odifique la ventana que se abre como se indica#

S(=+PCI% ;nsert StoryH

10"


CEINCI-ESPE

10#

=epita el mismo procedimiento para crear un piso de nombre 3$-B=E=75 y de alto %. metros.

Adicionalmente deberá crear líneas de referencia en el centro del vano AJB sobre los e+es : y ". !uede usar como referencia las intersecciones de los e+es :JA y "JA la opción 3$reate =eference 6ines on !lan5 y el cuadro de 3desviaciones5 >7ffsets? lleno de la siguiente manera#

A continuación genere el arma'ón estructural de forma que obtenga un gráfico como el siguiente#


10$

7bs)rvese que los elementos placa de la cubierta han sido divididos en /1" shells.

7. MUROS ARMADOS

!ara dar un elemento de soporte a las escaleras se construye un muro de hormigón armado de :% cms de espesor >debe definir esta sección y cambiar los modificadores de rigide' f:: f"" y f:" a %.0?.


CEINCI-ESPE

En el plano del e+e B asigne la sección creada como se indica a continuación#

109


110

*ebe notarse que el muro esta dividido en cada piso en /
7bserve que las restricciones de la base del muro tambi)n t ambi)n se han cambiado a las que corresponden corresponden como nudos parte de la cimentación. !ara poder dise9ar dise9ar estos elementos elementos deb debee asignárs asignárseles eles un nombre nombre como 3!iers5 >columnas? o 3Spandrels5 >vigas?. $on este fin marque todos los elementos del muro en planta ba+a y use la siguiente secuencia de comandos# ME%< Assign

+PCI% ShellDArea

S(=+PCI% !ier 6abelH

Se abre la siguiente ventana en donde ya se está ingresando el nombre para estos elementos seleccionados seleccionados y que es 3!:5.

!ara !ara los eleme elemento ntoss shell shell del del segun segundo do piso piso siga siga un proced procedimi imient entoo simil similar ar pero pero denomínelos 3!"5 no olvide adicionar este nombre presionando el botón 3Add 4eI 4ame5.


CEINCI-ESPE

111


11

!ara incluir cabe'ales debe dibu+ar columnas con el tama9o de dichos cabe'ales y despu)s asignarles el mismo nombre como 3!iers5 >elemento de muro que traba+a como columna? que el resto de elementos shell del muro. En este e+emplo se dibu+ará una columna adicional al lado i'quierdo del muro actual y se asignarán los nombres adecuados para obtener el siguiente dibu+o#


CEINCI-ESPE

113

!ara asignar estos nombres no olvide marcar los elementos con los que se va a traba+ar y use luego la siguiente secuencia de comandos# ME%< Assign

+PCI% &rameD6ine

S(=+PCI% !ier 6abelH

&inalmente si el muro tiene aberturas >simplemente borre los elementos shell necesarios? los shell por encima de ellas traba+an como vigas en ese caso una forma de denominación que incluya ya no sólo los 3!iers5 sino tambi)n 3Spandrels5 es la que se muestra en la siguiente figura#

6os elementos denominados 3N:5 son 3Spandrels5.


114

En este momento realice al análisis estructural y a continuación dise9e el muro. se la secuencia de comandos# ME%< *esign

+PCI% Shear Kall *esign

S(=+PCI% Start *esignD$hecL of Structure

7btendrá un gráfico como el siguiente#

!ara observar los resultados de los 3Spandrels5 apunte con el ratón a uno de ellos y presione el botón derecho#

Debe noarse la co!pleNidad del !odelo $inal al ue se ha llegado a analizar, au# esa una "isa ridi!ensional donde se pueden apreciar clara!ene las secciones uilizadas4

118609412 Manejo Del Programa Etabs

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