Escuela en Etabs

ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES NIVELES CON TECHO INCLINADO

Desarrollado según N NTE TE Diseño Sismoresistente E- del Perú Desarrollado TE Diseño Sismoresistente E E-030 -- 030

Preparado Para la Comunidad para la Ingeniería Civil Preparado www.arivte.com/Comunidad Este manual es de libre circulación en circulación y e e n n forma gratuita, no quitar las referencias o hipervínculos presentados

ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMENTARIOS – DATOS GENERALES Y MATERIALES – ESQUEMAS Y PLANOS

1.

COMENTARIOS INICIALES Con este manual se pretende, como objetivo principal, que el lector pueda diseñar y

analizar un Centro Educativo, cumpliendo las normas sísmicas y de diseño en concreto armado; lectores de otros países tendrán que acondicionar el espectro de acuerdo a su norma sísmica ya que en este manual se hace uso de la Norma Técnica de Edificación Diseño Sismoresistente E-030 Peruana. El diseño de los elementos se realizará de acuerdo a especificaciones ACI, pero con los factores de mayoración indicados en la Norma Técnica de Edificación Concreto Armado E-060 Peruana. Para el análisis y diseño de la superestructura usa remos el Eta bs y para la subestructura, el Safe, programas del CSI. Para los programas comentados, se presentan del mejor modo todos los comandos usados a manera de tutorial. Cualquier consulta o comentario a este manual visitar: Comunidad para la Ingeniería Civil

2 .

DATOS GENERALES Y MATERIALES Categoría de la Obra

:

De

acuerdo

al

Reglamento

Nacional

Construcciones

y

su

E030

Sismorresistente,

categorizamos

norma a

la

de

Diseño

edificación

como Edificación Importante (A).

Configuración Estructural

:

Tiene una configuración regular regular en planta, para evitar

irregularidad

discontinuidad

en

geométrica los

sistemas

vertical

o

por

resistentes,

los

elementos estructurales verticales (columnas), se diseñaron sin cambio de sección en los dos niveles. La edificación constará de tres aulas por piso, la escalera

de

acceso

al

segundo

nivel

está

completamente aislada.

Sistema Estructural

:

Se definió como un Sistema Estructural de Concreto Armado Aporticad o. Los muros de albañilería no contribuyen a la rigidez lateral de la estructura, estando aisladas de las columnas en base a planchas de teknopor, y con un mortero pobre en las uniones.

Zapatas

:

2 Concreto Reforzado, f’c = 210 Kg/cm .

Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

Página 2


1.

COMENTARIOS INICIALES Con este manual se pretende, como objetivo principal, que el lector pueda diseñar y

analizar un Centro Educativo, cumpliendo las normas sísmicas y de diseño en concreto armado; lectores de otros países tendrán que acondicionar el espectro de acuerdo a su norma sísmica ya que en este manual se hace uso de la Norma Técnica de Edificación Diseño Sismoresistente E-030 Peruana. El diseño de los elementos se realizará de acuerdo a especificaciones ACI, pero con los factores de mayoración indicados en la Norma Técnica de Edificación Concreto Armado E-060 Peruana. Para el análisis y diseño de la superestructura usa remos el Eta bs y para la subestructura, el Safe, programas del CSI. Para los programas comentados, se presentan del mejor modo todos los comandos usados a manera de tutorial. Cualquier consulta o comentario a este manual visitar: Comunidad para la Ingeniería Civil

2 .

DATOS GENERALES Y MATERIALES Categoría de la Obra

:

De

acuerdo

al

Reglamento

Nacional

Construcciones

y

su

E030

Sismorresistente,

categorizamos

norma a

la

de

Diseño

edificación

como Edificación Importante (A).

Configuración Estructural

:

Tiene una configuración regular regular en planta, para evitar

irregularidad

discontinuidad

en

geométrica los

sistemas

vertical

o

por

resistentes,

los

elementos estructurales verticales (columnas), se diseñaron sin cambio de sección en los dos niveles. La edificación constará de tres aulas por piso, la escalera

de

acceso

al

segundo

nivel

está

completamente aislada.

Sistema Estructural

:

Se definió como un Sistema Estructural de Concreto Armado Aporticad o. Los muros de albañilería no contribuyen a la rigidez lateral de la estructura, estando aisladas de las columnas en base a planchas de teknopor, y con un mortero pobre en las uniones.

Zapatas

:



Página 2


Columnas

:

Concreto Reforzado, f’c = 210 Kg/cm2 .

Vigas

:

Concreto Reforzado, f’c = 210 Kg/cm2 .

Losas Aligeradas


:

Acero

:

2 Grado 60 fy= 4200 Kg/cm .

Sobrecarga de Diseño. Aulas

3 .

:

2 300 . Kg/m

Escalera y Corredores

:

400 Kg/m 2 .

Techos Inclinados

:

50 Kg/m2 .

PLANOS ARQUITECTÓNICOS Se presentan a continuación los planos arquitectónicos y elevaciones de pórticos que

nos servirán para el dibujo del modelo.


Página 3



Página 4



Página 5



Página 5

ANÁLISIS Y DISEÑO DE DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO



Página 6



Página 7


Las vigas transversales en los ejes 1, 2 y 3 del p rimer nivel tienen una sección de 25 x 45. En el segundo nivel, las vigas de los ejes 2 y 3 son de 25x35, en el Eje 1 es de 15 x 35; y en el Eje b, en la cumbre de las 2 aguas , tendrá una sección de 50x20. Las vigas en el segundo nivel por la geometría de los pórticos, no son rectangulares, por lo que al mome nto de definir las secciones modificaremos los factores de las propiedades de análisis. Para el entrepiso y techo, se trabajará con una los a aligerada de 20 cm de espesor, estará formada con viguetas de 10x20, bloques de arcilla de 30x30 y la losa superior será de 5 cm. La distancia entre los ejes A-B, B-C, C-D, D-E, E-F, FG, G-H, es de 4.625. Las distancias de los ejes en el sentido “Y” se pueden apreciar en las elevaciones de los pórticos que se presentaron.


Página 8


4 .

CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO. Se

calculó

de

acuerdo

a

la

Norma

Técnica

de

Edifica ción

E-030

DISEÑO

SISMORESISTENTE del Perú. Para el análisis dinámico y estático se tomaron los valores siguientes: -

Parámetro de Sitio: por pertenecer a la zona 2 de riesgo sísmico, tendr á una aceleración de 0.3, este valor es la aceleración má xima del terreno con u na probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. Z=0.3

- Condiciones

- Categoría

Geotécnicas: Según estudio de suelos pertenece al Perfil Tipo S3

de la Edificación: Se categoriza como Edificación Esencial (A), con el

factor U d e 1.5.

- Sistema

Estructural: De acuerdo a los elementos estructurales que se us arán,

pertenece al Sistema Estructural de Concreto Armado de

Pórticos, cuyo

Coeficiente de Reducción Sísmica es R=8. Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

Página 9


Con estos valores se procedió a confeccionar el esp ectro de sismo de diseño. En el presente manual se realizará el análisis dinámico y estático, ya que la Norma de Diseño Sismoresistente

exige que la cortante en la base, del análisis dinámico, no sea menor al

80% de la cortante en la base por análisis estático, en edificaciones regulares; en el caso de que fuera una edificación irregular la cortante en la base, del análisis diná mico, no deberá ser menor al 90% de la cortante en la base por análisis estático. De darse el caso que la cortante del análisis dinámico sea menor a la cortante del análisis estático, escalaremos el espectro de diseñ o. Es preciso indicar que e ste nuevo espectro escalado sólo nos servirá para el diseño d e las secciones, no para el cálculo de los desplazamientos ni giros.


Página 10


ESPECTRO DE SISMO SEGÚN NORMA E-030 2002 Categoria Edificio Zona Sísmica Tipo de Suelo

A 2 S3

U 1.5 Z 0.30 Tp (s) 0.90 S 1.40 Concreto Armado, Porticos R 8.0

Coeficicente de red. EstructReg(1),Irreg(2) R a usar = factor a escalar

1 8.000 1.000

T (s)

C

ZUCS/R

0.00

2.50

0.1969

0.02

2.50

0.1969

0.04

2.50

0.1969

0.06

2.50

0.1969

0.08

2.50

0.1969

0.10

2.50

0.1969

0.12

2.50

0.1969

0.14

2.50

0.1969

0.16

2.50

0.1969

0.18

2.50

0.1969

0.20

2.50

0.1969

0.25

2.50

0.1969

0.30

2.50

0.1969

0.35

2.50

0.1969

0.40

2.50

0.1969

0.45

2.50

0.1969

0.50

2.50

0.1969

0.55

2.50

0.1969

0.60

2.50

0.1969

0.65

2.50

0.1969

0.70

2.50

0.1969

0.75

2.50

0.1969

0.80

2.50

0.1969

0.85

2.50

0.1969

0.90

2.50

0.1969

0.95

2.37

0.1865

1.00

2.25

0.1772

2.00

1.13

0.0886

3.00

0.75

0.0591

4.00

0.56

0.0443

5.00

0.45

0.0354

6.00

0.38

0.0295

7.00

0.32

0.0253

8.00

0.28

0.0221

9.00

0.25

0.0197

10.00

0.23

0.0177

Sa C = 2.5 x

=

T P ; T

ZUCS xg R C ≤ 2.5

( Aceleració n (C =

Espectral )

Factor de Amplifi cación Sís mica)

ESPECTRO DE SISMO NORMA E-030 2003 0.25

0.20

Sa

/ R 0.15 S C U Z 0.10

0.05

0.00 0.00

2. 00

4.00

6.00

8.00

10.00

PERIODO T

Estos valores calculados los tabularemos Periodo vs Aceleraciones, para el ingreso del espectro sísmico al Etabs. La aceleración pico es igual a 0.1969 y la usaremos para el análisis sísmico estático.


Página 11


Una copia del archivo en Excel para obtener el espectro de diseño según la Norma Técnica de Diseño Sismoresistente del Perú lo pueden encontrar en la siguiente dirección: Espectro de Diseño E-030


Página 12

ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030

5 .

CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PART E01. •

Creación de la Grilla. Iniciar el programa ubicando el ícono del Etabs:

puede ser en buscando por

el inicio de Windows/programas instalados/Computers and Structures/Etabs, también pueden haber guardado un acceso directo en el escr itorio:

Una vez dentro del programa revisar que las unidade s sean con las que trabajemos, de lo contrario cambiarlas para que al crear un nuevo modelo, el programa las asuma por defecto. Las unidades iniciales son las que entregara el programa cada vez que an aliza o carga el modelo.


Página 13


C r e a m o s u n n u e v o m o d e l o co n e l í co n o , t a m b i én p o d e m o s u b i c a r l o en e l m en ú : File/New Model.

Luego en el cuadro de diálogo que nos aparezca, tenemos 3 opciones a escoger, l o e xp li ca re mo s d e l a s ig ui en te ma ne ra : E l p ri mer bo tó n anteriormente

con

algún

modelo,

y

tenemos

definidos

, cu an do s e t ra ba jó materia les,

secciones,

visualizaciones, estilos de mallas, y demás opciones que podamos modificar, es te botón nos permitirá crear el nuevo modelo teniendo como plantilla el modelo trabajado antes y evitamos estar creando todo de nuevo. El segundo botón nos

permite

crear

un

modelo

, con

las

propiedades, materiales, secciones que trae el Etabs por defecto. El tercer botón

, nos

permitirá crear un nuevo modelo sin ninguna definición ni base de datos anterior, es muy similar a la segunda opción.. Elegimos el tercer botón, para explicar como definir los materiales, secciones y demás objetos para el modelo; lo que nos conducirla al siguiente cuadro de diálogo:


Página 14


Trabajaremos en las 3 partes que forman el cuadro d e diálogo ”Building Plan Grid System and Story Data Definition” : En el “Grid Dimensions (Plan), tenemos la opción de generar cuántos ejes en el sentido “X” e “Y” queremos para nuestro modelo, en el sentido ”X” tenemos 8 ejes principales, en el sentido

“Y”

3

principales

y

2

secundarias,

introducimos el espaciamiento entre ejes para ambos sentidos, luego veremos cómo editarlos.

No

todos

los

modelos

tienen

distancias

similares entre ejes, por lo que podemos editarlos marcando en “Custom Grid Spacing” para editar de manera correcta los ejes, y hacemos click en el botón

En el cuadro a continuación “Define Grid Data”, podemos editar las distancias en los ejes, en nuestro caso en el sentido “Y”, ya que en el sentido “X” tienen las mismas distancias de separación.


Página 15


Como criterio personal prefiero visualizar las distancias entre ejes y no las distancias acumuladas, esto se logra marcando “Spacing” en el recuadro “Displays Grids as”

Entonces procedemos a cambiar los valores de las di stancias, nombres y tipo de línea a los ejes en el sentido “Y”; para los nombres y distancias solo situarse encima del recuadro y cambiarlo (el recuadro de distancia “Spacing” tambié n acepta operaciones matemáticas básicas); para el tipo de línea “Line Type”, hacer doble click en el recuadro para que cambie; el “buble Loc” sirve para ubicar el nombre y círculo de los ejes, si es arriba o abajo o a la de recha o izquierda. Los datos de los ejes en el sentido “Y” quedarían de la siguiente manera:

Otras modificaciones que se pueden hacer con este c uadro, es el aumentar ejes, ocultarlos, darles un color distinto a cada eje, cambiar las un idades para la introducción de los datos. Se deja al lector probar estas opciones, Hacemos click en y volvemos al cuadro de diálogo ”Building Plan Grid System and Story Data Definition”


Página 16


En

la

sección

“Story

Dimensions”,

introducimos el número de niveles o pisos con los que trabajaremos, la altura del primer nivel en “Bottom Story Height” y la altura de los pisos superiores en “Typical Story Height. De no ser nuestros niveles superiores de similar altura, podemos editarlos marcando la opción “Custom Story Data”. Que nos llevará al siguiente cuadro de diálogo “Story Data”:

De manera similar al cuadro “Define Data Grid”, en este podemos cambiar las alturas de los niveles, nombres y algunas funciones que no tocaremos en el presente manual. Quizá la función más importante de este cuadro de diálogo sea la co lumna “Master Story”, un edificio de varios niveles por le general tiene la misma configuración de columnas, muros de corte, entrepisos, entre todos sus niveles. Asignando a un nivel en la fila que le corresponda “Yes” en esta columna y al resto con el nombre del nivel elegido como “Master Story” en la columna “Similar To”, hacemos que todos los elementos que se creen en el “Master Story”, s e copien automáticamente al resto de niveles similares. Si no deseamos que algún nivel no sea similar a otro, simplemente la columna “Similar To” la dejamos con “NONE”. Podemos tener tantos “Master Story” como se desee. Hacemos click en

y volvemos al cuadro de diálogo ”Building Plan Grid

System and Story Data Definition” La tercera sección nos presenta alternativas que t rae el Etabs a mane ra de plantillas, dependiendo del material o forma del entrepiso, se deja al lector el probar estas plantillas ya que no es propósito del presente manual. En nuestro caso marcamos “Grid Only”


Página 17


Hacemos click en

, lo que nos conduce a la pantall a de la interfaz del

programa en donde visualizamos los ejes en las 3 c oordenadas:

Procedemos a guardar el modelo para continuar con el desarrollo. Click en el ícono

, o por el menú File/Save


Página 18


Ubicamos un directorio en el cual guardar el archivo y click en

•

.

Definición de Mat eriales a Usar . Se usará concreto armado como único material conformante de los elementos

estructurales para este modelo, tendrá una resisten cia a la compresión de f’c=210 Kg/cm 2 . Para definir este material se accede por el menú Define/Material Properties, o por el ícono

.

En el cuadro “Define Material”, veremos que el Etabs trae por de fecto 3 materiales; concreto (CONC), otro (OTHER) y acero (STEEL). Para los materiales que sean de concreto y acero, el Etabs trae módulos para el diseño, por lo tanto al definir un nuevo material verificar si la sección correspondiente esté marcada para el diseño correspondiente. Materiales como la madera sólo se analizarán pero no se podrá realizar el di seño. Podemos

agregar

un

nuevo

material

con

, o modificar uno ya definido con , o borrar un material no necesario con

, en nuestro caso se crea un

material marcamos el material “CONC” y click en agregar nuevo material al Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

siguiente

cuadro

. Ingresamos de

diálogo,

en

el

que

Página 19


modificaremos las propiedades de acuerdo a las nece sidades y aprenderemos a usar la calculadora interna del Etabs.

El cuadro de texto “Material Name” colocamos un nombre adecuado para el material, en este caso “CONC210”. En “Type of Material”, marcamos como material isotrópico “Isotropic”

En la sección “Analysis Property Data”, modificaremos cada cuadro de texto que se necesite: El peso por unidad de volumen o peso específico del concreto (Weight per unit Volume) será 2.4 Tn Fuerza/m 3 , masa por unidad de volumen o densidad del concreto (Mass per unit Volume) será 2.4 Tn Fuerza/m 3 /9.81 m/s2 , el módulo de Elasticidad para el concreto (Modulus of Elasticity) según la NTE Concreto Armado E-060 es 15000

, el valor de f’c está en Kg/cm2 por lo que al resultado de esta

fórmula la multiplicaremos por 10, para que tenga unidades consistentes a Tn-m. El resto de datos los dejamos igual. A continuación ejemplificaremos el uso de la calculadora que viene con el Etabs y el resto de programas del CSI; procederemos a calcular el módulo de elasticidad del concreto de f’c=210 Kg/cm2 . Nos ubicamos en el valor a cambiar y tecleamos las siguientes teclas Shift +ENTER, con dicha combinación nos aparecerá la calculadora en su forma básica.

Mediante el menú View/Show all, tenemos la opción de tener ac ceso a la calculadora completa.


Página 20


En esta calculadora tenemos muchas opciones de cálculo que se deja al lector ir probando y usando a medida de las necesidades. En la sección Fórmula ingresamos la fórmula del módulo de elasticidad: 15000*, buscamos en la sección Funct ion la operación SQR( ) que es la raíz cuadrada de un número en idioma inglés y con e l botón

a la derecha ingresamos la operación al cuadro de texto Fórmula, entre

los corchetes de la fórmula ingresamos el valor de f’c = 210, luego lo multiplicamos por 10 para que tenga unidades consistentes con Tn-m. Para hallar el valor hacemos click en la tecla

.

Para colocar el valor calculado al cuadro de texto para el Módulo de Elasticidad hacemos click en

de la calculadora. Los demás datos de propiedad es de

análisis los calculamos si fuera necesario de la manera similar a lo que se ejemplificó con el uso de la calculadora. La sección Analysis Property Data, quedaría de la siguiente manera:

La sección que corresponde a “Design Property Data (ACI 318-05/IBC 2003, irán los valores de la Resistencia a la Compresión del Concreto, Esfuerzo Último del acero de refuerzo usado para el cálculo a la flexión y axial, y el Esfuerzo Último del acero de refuerzo usado para el cálculo al corte. C abe indicar que en el Perú se usa acero grado 60 para estos fines. Por lo tanto los d atos en el cuadro serán:


Página 21


La opción “Lightweight Concrete” se usa cuando se tengan concretos ligeros y se tendrá que modificar la resistencia al corte. Estos serán todos los cambios a efectuar en “Material Property Data”, y salimos con la tecla nuevo •

, como es el único material con el que trabajaremos, tecleando de salimos de “Define Materials”.

Definición de Secciones Fram e . Definiremos 3 secciones de columnas para el inicio del modelamiento

y 6

secciones de vigas de las que se muestran 5 en la f igura siguiente, la faltante es una viga rectangular de 25x35 en el segundo nivel, a las otras vigas del segundo nivel se les realizará algunas modificaciones para tomar en cuenta su geometría. En este punto del manual no nos preocuparemos en el refuerzo de las secciones, ya que pediremos al programa que nos calcule este refuerzo; posteriormente en la parte de diseño de este manual realizaremos todas las verificaciones necesarias y cambios del refuerzo que se necesiten.


Página 22


Accedemos a definir las secciones para nuestro mod elo desde el ícono

o desde el menú Define/Frame Sections…

Nos aparecerá el cuadro de diálogo “Define Frame Properties”, el cual tiene cargadas secciones por defecto del Etabs las cuales podemos borrarlas si deseamos o de jarlas para usarlas en el modelo. Para fines de este manual, procederemos a borrar las secciones que no necesit emos en el proyecto, seleccionamos la sección o secciones (pr esionando la tecla Shift) y hacemos click en

, por defecto

tendremos al menos una sección cargada en el programa, la cual podremos borrarla luego.

Procedemos a crear la sección C-02, buscamos en lado derecho en “Click To” “Add Rectangular”, y estaremos en el cuadro de diálogo “Rectangular Section”. Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

Página 23


En “Section Name”, colocamos el nombre de la sección C-2, haciendo click en , podemos acceder a revisar las propiedades de diseño que usa el programa para el cálculo de la sección, este

cuadro

co n

no

se

p o demo s

puede

editar;

mo d ifi ca r

l as

propiedades de la sección, lo veremos más adelante cuando mofiquemos las secciones del

segundo

nivel.

En

“Material”,

escogemos “CON210”, que es el material que creamos anteriormente y que usaremos para este modelo.

En “Dimensions”, colocamos los valores de la sección de la columna (0.50 x 0.25), en las unidades en que estamos trabajando.

Hacemos click en

, de la sección “Concrete”, lo que nos llevará al

cuadro de diálogo “Reinforcement Data”, en donde indicaremos algunos datos de la sección como si es columna o viga, si el refuerzo s erá rectangular o circular; si en caso se elige refuerzos en forma circular, en “Lateral Reinforcement”

podremos

elegir si los estribos serán rectangulares o en zun cho. También podemos indicar el recubrimiento que tendrá el refuerzo en “Cover to Revar Center”, el número de barras en la dirección 2 ó 3, el tamaño de barras l aterales y en las esquinas; estas últimas propiedades son importantes cuando se requiere que el programa revise una sección, lo que se indica en la última sección “Check/Design”.


Página 24


Para la columna C-2, tendremos por lo tanto los siguientes datos, para los 2 cuadros de diálogo tratados. Haciendo click en

, salimos de los cuadros de

diálogo cuando tengamos definidas las secciones.

De manera similar crearemos la C-3, con la diferencia que esta vez la sección a agregar será circular, los cuadros de diálogo se mu estran a continuación:

Procederemos a crear la columna C-1, usando el “Sec tion Designer”, ya que la forma en Tee que trae el Etabs, está creada para d esignar vigas y no columnas. Ingresamos al “Section Designer” agregando una sección del tipo “SD Section”

En el cuadro de diálogo “SD Section Data”, en “Section Name” colocamos el nombre de la sección C1, en “Base Material” ingresamos el material que creamos anteriormente

CON210,

en

“Design


Type”

marcamos

“Concrete

Column ”,

en

Página 25


“Concrete Column Check/Design” marcamos “Reinformcement to be Designed”. El cuadro quedará de la siguiente manera: Luego hacemos click en

, para empezar a

dibujar la sección que se requiere. El “Section Designer” es una herramienta en la que podemos dibujar casi cualquier sección transversal, pueden ser perfiles de acero o de concreto, o perfiles mix tos de acero y concreto. Tenemos la opción de revisar las propi edades, diagramas de interacción, crear secciones de distintas formas. Las formas cómo dibujar una sección puede ser vari ada, el “Section Designer” cuenta con líneas de referencia para dibujar secciones fácilmente. La columna C-1, está formada por la intersección de 2 formas rectangulares, 25x60 y 25x50. Hacemos click en el menú Options/Preferences…, en la primera opción del cuadro de diálogo “Preferences”, “Background Guideline S pacing” colocamos un valor de 0.10, esto hará que tengamos una malla de dibujo cada 10 cm o el valor que sea más propicio para el dibujo y visualizar las medidas.

Dependiendo de la práctica del lector en el uso del Section Designer, se harán estos dibujos más rápidos. Hacemos click en el ícono

, con el cual podremos

dibujar una sección cuadrada o rectangular y marcamos un punto cualquiera de la pantalla, de preferencia el centro de las coordenadas. Tendremos dibujada una sección

cuadrada,

la

cual

modificaremos

para

convertirla en una sección rectangular de 25x60 cm. Para realizar el cambio de sección, con el botón derecho del mouse marcamos la sección creada, y nos aparece rá el cuadro de diálogo “Shape Properties - Solid”


Página 26


En las propiedades, escogemos como material CON210, en “Height” colocamos 0.25 y en “Width” 0.60. Hacemos click en para continuar con el dibujo. De manera similar creamos otra sección rectangular de 25x50, en “Height” colocamos 0.50 y en “Width” 0.25. Así tendremos dibujadas las 2 secciones y sólo nos quedará intersectarlas. Dependiendo de cómo dibujamos, las secciones no estarán formando la forma que deseamos, antes debemos de moverlas para que tengan un punto en común y se pueda formar la forma en Tee. Hacemos click en el ícono

para poder mover las secciones, este proceso lo mostramos en las figuras a

continuación:


Página 27



Página 28


Manteniendo la tecla Shift apretada, seleccionamos ambas secciones.

Uniremos ambas secciones con el menú Edit/Merge Areas

Haciendo click con el botón derecho del mouse sobre la sección creada indicaremos en “Shape Properties – Poligon”, que sea una sección reforzada, por lo que en “Reinforcing” seleccionamos “Yes” y tendremos nuestra sección con un refuerzo, este refuerzo posteriormente modificaremos en la etapa de diseño, por ahora sólo nos interesa la creación de la forma. Hacemos click en del “Section Designer”. Luego click en

, ubicado en la parte inferior derecha y salimos y ya tendremos creada nuestra sección

C1 en forma de Tee. Como se dijo anteriormente, habrán muchas formas de creación de secciones en el “Section Designer”, se deja a criterio del lector explorar sus opciones.


Página 29


Las vigas del Primer Nivel las creamos de manera s imilar a la columna C-2, con la diferencia que en “Reinforcement data”, indicamos que es una viga (Beam). Las propiedades de la Viga de 25x60 se indican a continuación.

La viga de sección 25x45 se crea de igual manera s ólo modificando la altura “Depth” a 0.45m. Las vigas del segundo nivel las trabajaremos como secciones rectangulares, pero modificaremos las propiedades de diseño de las secc iones. Para verificar las variaciones de las propiedades de diseño usaremos e l “Section Designer”. El método será el siguiente, abrimos el “Section Designer” de igual manera como para crear una sección cualquiera y procedemos a d ibujar una sección rectangular de


Página 30


25x35. Deseamos averiguar los valores de diseño de la sección e ingresamos por el menú Display/Show Section Properties

Para visualizar los valores quizá sea necesario cam biar las unidades a Tn-cm. Los valores a revisar son: A “Cross Section (axial) area”, AS2 “Shear Area in Direction 2”, AS3 “Shear Area in Direction 3”, J “Torsional Constant”, I22 “Moment for Inertia about 2 axis”, I33 “Moment for Inertia about 2 axis”. Nos apoyamos en hoja de cálculo y anotamos estos valores para la se cción rectangular de 25x35, también

podemos

obtener

estos

valores

anteriormente revisando

de

una

sección

rec tangular

definida

.

Cuando se tengan los valores se procede a dibujar l a sección real y de manera similar se obtiene las propiedades del “Section Designer”

El porcentaje de diferencia entre estos valores los hallamos en la hoja de cálculo, dejamos al lector que obtenga estos valores, aquí sólo mostraremos los


Página 31


resultados. Para la viga 202, usaremos una sección rectangular de 15x35, para la viga 203 se usará una sección rectangular de 20x50.

VIGA 201 A AS2

Cross Section (Axial) Area Shear Area in 2 direction

AS3 J I22 I33

Shear Area in 3 direction Torsional Constant Moment for Inertia about 2 axis Moment for Inertia about 3 axis


25x35 875.00 729.17 729.17 102039.87 45572.92 89322.92

Seccion Real 776.25 665.46 646.71 82318.00 40212.00 64379.00

% a Modificar 0.89 0.91 0.89 0.81 0.88 0.72

Página 32

ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 VIGA 202 A AS2 AS3 J I22 I33

Cross Section (Axial) Area Shear Area in 2 direction Shear Area in 3 direction Torsional Constant Moment for Inertia about 2 axis Moment for Inertia about 3 axis VIGA 203

A AS2 AS3 J I22 I33

Cross Section (Axial) Area Shear Area in 2 direction Shear Area in 3 direction Torsional Constant Moment for Inertia about 2 axis Moment for Inertia about 3 axis

15x35

Seccion Real

525.00 437.50 437.50 28995.00 9843.75 53594.00 50x20

% a Modificar

463.79 398.25 386.39 23884.00 8645.53 38232.00 Seccion Real

1000.00 833.34 833.34 100743.00 208333.00 33333.00

0.88 0.91 0.88 0.82 0.88 0.71 % a Modificar

1018.06 942.27 844.47 96065.00 215423.00 41390.00

1.02 1.13 1.01 0.95 1.03 1.24

Estas modificaciones las hacemos ya que una sección creada en el “Sectio n Designer” sólo permite su uso para columnas y no para vigas. Con estos factores hallados, procedemos a crear las secciones de las vigas como si fueran rectangulares. El procedimiento es similar a la creación de una secció n rectangular, sólo aumenta un paso que es el de modificar las propiedades de diseño. Creamos la viga 201 como una viga rectangular de 25x35, en definimos que se trata de una viga, y a continuación hacemos click en

, en el

cuadro de diálogo cambiamos cada uno de los valores con los que obtuvimos. Los valores para “Mass” y “Weight” sería los mismos que para “Cross Section (axial) area”. El cuadro quedaría como se muestra a continuación:

De manera similar se crean las 2 seccion es restantes. Hasta este momento ya tenemos creadas las seccione s que usaremos para nuestro modelo, nos quedaría definir las viguetas de la losa aligerada del entrepiso. La losa aligerada estará formada por viguetas de 10 cm de espesor y la misma altura del aligerado (20 cm). Entonces procedemos a crear esta vigueta como una sección rectangular cualquiera pero haremos las modificaciones necesarias para el uso correcto. El etabs no toma en cuenta la intersección que se da entre las viguetas y la losa superior, por esta razón para no duplicar este peso , reduciremos el peso y masa cuando creemos la vigueta haciendo click en

. El porcentaje a tomar en

cuenta lo haremos por regla de 3 simple, al tratars e de una vigueta de 20 cm de altura y 5 cm de losa, el porcentaje será de 75%. O tro factor a cambiar será la


Página 33


constante torsional, ya que las viguetas al trabajar en conjunto y con la losa superior el aporte por torsión es mínimo.

Los valores de creación de la vi gueta serían los sig uientes:

•

Definición de Elem entos Shell . Para este modelo, sólo tendremos un tipo de elemento área, que es la losa que

conformará el entrepiso, la que va en la parte supe rior de las viguetas de la losa aligerada de un espesor de 5cm. Para definir un elemento área hacemos click en el siguiente ícono

o por el menú Define/Wall Slab Deck Section.

En el Etabs tenemos 3 tipos de elemento área que podemos crear: “Deck” que será un entrepiso formado por metal deck, muy usado en estructuras metálicas pero también en elementos de concreto, “Slab” usado generalmente para el modelaje de losas de concreto, “Wall” elemento que se usará para simular muros de concreto como muros de corte. Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

Página 34


Para nuestro modelo usaremos una losa “Slab”, y agregamos este elemento en el cuadro de diálogo de definición de elementos área.

En el cuadro de diálogo “Wall/Slab Section”, procedemos a definir el elemento, en “Section name” damos un nombre cualquiera, en nuestro caso LOSA5CM, en “Material” elegimos la sección previamente creada CON210, en “Thickness” tanto en Membrane como en Bending colocamos el valor de 0.05 m, en “Type” seleccionamos Shell, el resto de opciones las dejamos igual y hacemos click en

para tener

definido nuestro elemento área. El cuadro de diálogo de definición de la losa de 5cm, quedaría como se muestra en la siguiente imagen:

•

Definición de los Cases de Carga Estática. Ahora nos toca definir los tipos de solicitaciones a las que estará sometido el modelo, definiremos cargas por p eso propio (DEAD),

cargas

vivas

(LIVE),

cargas

vivas

sobre

techos

(LIVEUP) cargas muertas (SUPERDEAD), cargas para análisis sísmico estático. Los nombres de estos tipos de car ga pueden ser cualquiera que el lector escoja, sólo se debe de te ner especial cuidado en asignar el tipo. Para definir cargas estáticas hacemos click en el ícono o ingresamos por el menú Define/Static Load Cases. Por defecto el Etabs presenta definidas 2 cargas, el DEAD y el LIVE. En la columna “Load” se colocarán los nombres de las


Página 35


cargas, en “Type” se escogerá el tipo de carga a de finir, “Self Weight Multiplies” sirve para indicar qué porcentaje de los elementos estructurales dibujados se tendrá en cuenta como peso propio, “Auto Lateral Load” se usa para introducir valores de cómo cuando se usarán cargas laterales. En nuestros códigos de diseño nos permiten que los elementos se diseñen

con

una

reducción

de

carga viva, por tal razón, a la carga

LIVE,

en

“Type”,

modificamos como ·”REDUCIBLE

LIVE”

y

hacemos

click

en

. Creamos el Case de cargas muertas

“CM”

colocaremos

en

todas

provenientes

de

estructurales, colocamos

donde

las

cargas

elementos en

CM,

no

“Load” en

“Type”

seleccionamos “SUPERDEAD” el resto igual y hacemos click en

de

opciones

lo

dejamos

. A continuación creamos el Case

para

provenientes

separamos

las

LIVE,

esta ya

reglamentos

sobrecargas

de

carga que

el

los

techos, de

en

porcentaje

la muchos de

carga para el cálculo sísmico varía si es una carga viva de techo o si es una sobrecarga de pisos inferiores. E n la figura se puede apreciar los valores asignados para esta carga. Ahora nos toca la creación del case de análisis sísmico estático , como se mencionó en la sección donde se analizó el espectro de sismo, se requiere indicar el valor de la aceleración. Para el caso de la NTE E-030 el valor hallado es = 0.1969. Un análisis completo estaría formado por 4 cases de carga de sismo estático, en uno evaluaríamos el efecto en el eje X más el efecto de la excentricidad (según E-030 = 5%), el segundo case sería el sismo en la direcci ón X pero invirtiendo el sentido de la excentricidad, el tercer y cuarto case sería el efecto del sismo en la dirección YY con la variación en la ubicación del sentido de la excentricidad. Para la creación de estos cases, en “Load” asignamos un nombre como SISMOXX para considerar la excentricidad con el signo positivo, y SISMOXXNEG indicarí a sismo en la dirección X con la excentricidad con valor negati vo. En “Type” seleccionamos “QUAKE” que es sismo en inglés. Cuando se elige un tipo de carga Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

Página 36


sísmica, se tiene la opción para definir la forma cómo puede variar la carga lateral, ya sea por una normativa que viene con el Etabs o con coeficientes dados por el usuario. En “Auto Lateral Load” buscamos la opción “User Coefficient” que nos permitirá ingresar los valores de la aceleración, luego click en Como

siguiente

paso

tenemos

que

editar

estos

.

cases,

hacem os

click

en

, para editar este case mediante el cuadro de diálogo “User Defined Seismic Loading”. En la sección “Direction and Eccentricity”, marcamos en “X Dir + Eccen Y”, esto indica que el sismo será en la direc ción X con una excentri cidad positiva en el sentido Y (la excentricidad estará al lado izquierdo del centro de masas); el valor de la excentricidad es del 5% (0.05). En la sección “Factors” en “Base Shear Coefficient C”, colocamos el valor de la aceleración calculada que es igual a 0.1969, en “Building Height Exp. K”, lo dejamos en 1, ya que queremos que la variación de esta carga sea triangular. Las siguientes imágenes muestran los factores asum idos para los cases a crear.

De

esta

manera

habremos

definido las cargas a usar en el modelo

y

podremos

posteriormente realizar

combinaciones para el diseño y cálculo de deflexiones.

Asignación del Espectro Sísmico de Diseño .

•

En esta etapa del manual, aprenderemos a importar el espectro sísmico de diseño previamente creado. Necesitamos que los datos esté n ordenados en 2 columnas, en la primera deberán de ir los periodos (en segundos) y en la segunda columna los valores de la aceleración. Si el espectro lo trabajamos en Excel u otro programa, tenemos Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

Página 37

las


que guardar el archivo en un formato de texto (txt) separado por tabulaciones. Le asignamos un nombre cualquiera (en este manual E030).

De vuelta

en el Etabs,

hacemos click en el ícono

, o por el menú

Define/Response Spectrum Functions.

En el cuadro de diálogo “Define Response Spectrum Functions”, en la sección “Choose Function Type to Add”, tenemos la opción de agregar un espectro de sismo de alguna norma como el UBC que tiene cargado por defecto el Etabs o como en nuestro caso de un archivo creado con otra normativa. Entonces elegimos “Spectrum from File” y hacemos click en

. A continuación cargará el cuadro de

diálogo “Response Spectrum Function Definition”, en “Function Name” escribimos el normbre que querramos para el espectrom en nuestro caso E030, en “Values are” elegimos “Period vs Values” ya que nuestro espectro está tabulado de esa manera, luego en “Function File” hacemos click en

y ubicamos la dirección en dónde

está guardado el archivo en formato txt, hacemos click en

para poder

visualizar el espectro introducido. De esta manera hemos introducido el espectro de diseño, dependiendo de la forma cómo se creó el espectro podemos variar el a mortiguamiento, si el arc hivo tiene encabezado o no; se deja al lector probar estas opciones. Presionamos


2

Página 38


veces para salir de los cuadros de diálogo de defin ición de espectro de respuest a sísmica.

Definición de los Cases de Respuesta Espectral para Análisis Dinámico Sísmico

•

Tridimensional. El siguiente paso será definir cases de análisis dinámico sísmico, analizaremos en las 2 direcciones que pide el reglamento. Hacemos click en el ícono

o

ingresamos al cuadro de diálogo “Define Response Spectra” des de el menú Define/Response Sp ectrum Cases.

Cabe indicar que en un análisis dinámico no hace falta indicar al programa que la excentricidad se invierta para el análisis. En el cuadro de diálogo “Define Response Spectra” hacemos clcik en

. Al ingresar al cuadro de diálogo

“Response Spectrum Case Data”, en “Spectrum Case Name” ingresamos un nombre cualquiera, en nuestro caso EQ XXDESP. En “Structural and Function Damping”, podemos introducir el valor del amortiguamiento del sistema, para edificaciones de concreto armado es 0.05, en albañilería es de 0.03. En la combinación modal marcamos en CQC que es una combinación cuadrática completa, para la combinación direccional, marcamos SRSS que es la suma de la raíces de la suma de sus cuadrados. El espectro se planteó sin considerar la gravedad, en “Input Response Spectra” definimos la dirección a analizar; para realizar en análisis en la dirección X, a la Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil

Página 39


dirección U1 le agregamos la Función E030 y como factor de escala colocamos el valor de la gravedad (9.81). Como valor de la excentricidad colocamos 5% (0.05), la excentricidad el programa sólo calculará cuando se asigne diafragmas rígidos a los entrepisos. Para acabar con la definición hacemos click en

.

Generaremos 2 cases de análisis dinámico, a continuación mostramos los cuadros de diálogo para ambas direcciones, en X (EQXXDESP) y en Y (EQYYDESP).

Definición de Masas para el Cálculo Sísmico. La NTE Diseño Sismoresistente, indica cómo tomar en cuenta el peso de la

•

edificación que intervendrá en el cálculo de la fuerza sísmica.

Por lo tanto consideraremos el 100% del peso propio, el 100% de las cargas muertas, el 50% de las cargas vi vas y el 25% de la sobrecarga del techo. Para asignar este cálculo en el etabs hacemos click en el ícono

o también ingresamos mediante el menú Define/Mass

Source. En el cuadro de diálogo “Define Mass Source”, se tienen 3 formas para definir la masa a ser calculada, pasar emos a explicar de manera rápida estas 3 opciones.


Página 40


“From self and Specified Mass”, el programa calcula la masa sólo teniendo en cuenta la propiedad “Mass per Unit Volume” del tipo de material y masas adicionales que se hayan introducido al modelo, no permite combinaciones de tipos distintos de carga. “From Loads”, el programa para el cálculo de la masa toma en cuen ta la propiedad Weight del material, se permite el uso de combinaciones según el tipo de carga. “From Self and Specified Mass and Loads”, es una combinación de los 2 tipos anteriores, no olvidemos que muchas veces se introducen masas al sistema que en la segunda opción no se tendrían en cuenta, y cargas aplicadas directamente que no se tomaría en cuenta la primera opción. Para ejemplo del manual usaremos el tercer tipo, hacemos click en

para finalizar con la definición de la masa del sistema.

Con fines de que el lector practique, mostramos cóm o sería la definición de masa de la segunda y tercera opción.


Página 41

CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02

6.

CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE02. 

D i b u j o d e l M o d e l o. El Etabs cu enta con m uchas herrami entas para e l dibujo de modelos, se pu eden

c r e a r p u n t o s , l í n e a s , á r e a s , ac o t a c i o n e s y o t r a s o p c i o n e s m á s ,

se puede encontrar

e s t a s o p c i o n e s e n e l m e n ú D r a w d e l E t a b s, o t e n e r a c c e s o m e d i a n t e l o s s i g u i e n t e s íconos

.

Para que

el dibujo se haga

c o n c i e r t a p r e c i s i ó n, e l E t a b s a s i m i l i t u d d e l

AutoCAD, cuenta con herramientas para realizar

referencias a objetos “Snap”

, entonces se pueden realizar dibujos con referencia a un punto o la i n t e r s e c c i ó n d e g r i l l a s , a l a m i t a d d e u n a l í n e a , l í n e a s p e r p e n d i c ul a r e s a o t r a s , e t c . Se deja al lector probar todas las opciones para que logre práctica y velocidad en el trazado del dibujo. No se tratará a fondo el uso de cada comando del E tabs, ya que no es propósito d e l m a n u a l , s e d e j a a l o s u s u a r i o s d e j a r c o m e n t a r i os , a p o r t e s o d u d a s e n l a p á g i n a d e l a C o m u n i d a d p a r a l a I n g e n i e r í a C i v i l (w w w . a r i v t e . c o m / C o m u n i d a d ) y a s í p o d e r tratar a fondo el uso de algún comando en

especial del que se tenga dudas.

Reiteramos la dirección url en dó nde se trata el d esarrollo de este manual: Análisis y Diseño

de

un

Centro

Educativo

de

2

Niveles

con

Techo

In c l i n a d o

( h t t p : / / w w w . a r i v t e . c o m / C o m u n i d a d / s h o w t h r e a d . p hp ? p = 3 5 4 7 # p o s t 3 5 4 7 ) . Para este modelo primero se dibujarán los pórticos de los ejes “A” al “H” y l u e g o c o n l a h e r r a m i e n t a e x t r u s i ó n , g e n e r a r e m o s l í n e a s (p a r a l a s v i g a s t r a n s v e r s a l e s) partiendo de

puntos, posteriormente

colocaremos

la losa

de

5cm

en

las losas

a l i g e r a d a s d i b u j a n d o d i r e c t a m e n t e y e s t r u y e n d o l í n e a s a á r e a s. P a r a t r a b a j a r c o n l o s p ó r t i c o s , d e b e m o s d e t e n e r e n l a v e n t a n a, l a e l e v a c i ó n d e a l g ú n e j e, e s t o l o c o n s e g u i m o s h a c i e n d o c l i c k e n

o mediante el menú View/Set

Elevation View. En el cuadro de diálogo “Set Elevation View”, estarán listadas elevaciones po r c a d a e j e p r i m a r i o q u e s e d e f i n i ó; e n e s t e c u a d r o d e d i á l o g o s e p u e d en e d i t a r l a s ele va cione s nueva

, o

aum enta r borrar

alguna

alguna

elevac ió n

no

deseada

. En la sección “Elevations” seleccionamos la elevación A y hacemos click en .

Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

Página 42


La pantalla del E tabs estará como se m uestra en la imagen a continuación:

Como paso siguiente será crear planos de referencia para poder dibujar las vigas del segundo nivel, estos planos son medidas desde la base e indicarán la medida al borde de cada volado, entonces revisando los dibujos de los pórticos anteriormente indicados, estos planos estarán a 7.2363 y 6.6609 m. En cualq uier lugar de la p antalla de l Etabs, donde se d ibuja el mo delo (pantalla negra), hacemos click con el botón derecho del mouse para tener acceso al menú de pantalla y seleccionamos “Edit Reference Planes” otra forma es ingresando por el menú Edit/Edit Reference Planes.

En el cuadro de diálogo “Edit

References

Planes”

tenemos

un

cuadro de texto en el que podemos ingresar valores, en este caso las alturas

a

planos

las

de

que

queremos

refer encia,

los

escribimo s

6.6609 y hacemos click igual

manera

, de

agregamos

el

otro

plano de referencia a 7.2363 m. En este

cuadro

tenemos

también

la

opción de modificar planos creados necesario los

planos a sig nados

.

,

borrar ,

P od e m o s

o

alguno borrar

no

todos

seleccionar

las

unidades de longitud en las que ingresaremos los valores. Hacemos click en

para aceptar los valores y vemos

en la pantalla del Etabs que se dibujan automáticamente 2


Página 43


planos de referencia.

C e r r a m o s la v is t a “ 3 D V i e w ” h a c i e n d o cl i c k e n

, e s t o p a r a t e n e r u n a m e jo r

v i s i b i l i d a d e n e l d e s a r r o l l o d e l m a n u a l y t e n e r u n a s o l a v e n t a n a e n l a p a n t a l l a.

Procederemos a dibujar el pórtico A, usaremos para este

caso

elemen tos

el frame

uso

de

( l í n e a s ).

Hacemos click en el ícono o también mediante el menú

Draw/Draw

Objects/Draw


Lines

Line (Plan,

Página 44


Elev, 3D). El Etabs automáticamente asigna el tipo de un elemento frame (línea) como se indica: cuando son líneas verticales como columnas, líneas horizontales como vigas y líneas inclinadas como tirantes (brace); pero esta asignación no tendrá nada que ver pa ra la fase de diseño, en la fase d e diseño cada elemento se diseña con las propiedades y tipo que se le asigna, entonces podríamos indicar que sólo sirve para cuando uno quiere visualizar tipos de elementos. Antes de dibujar cada elemento tenemos la opción de seleccionar las propiedades para cada línea. En el cuadro de diálogo “Properties of Object”

en

“P roperty”

s eleccion amos

C- 2

y

procedemos a dibujar las columnas en los ejes 1, b, 2 y 3 desde la base hasta el nivel 2 (Story 2). El programa dividirá automáticamente la línea cuando cambia de niv el. Para una mejor visualización, hacemos click en

o mediante el menú View/Set

Building View Options. En el cuadro de diálogo “Set Building View Options”, buscamos la sección “Obje ct View Options” y marcam os la opción “Line Sections ”

, de esta

manera podremos visualizar en pantalla el tipo de secciones que vamos asignando.

La pantalla del Etabs tendrá las columnas d ibujadas y las secciones como se muestra en la primera imagen de la página que sigue.


Página 45


L a c o l u m n a e n e l E j e 1 n o e s d e l t i p o C- 2 ( c o l u m n a r e c t a n g u l a r ) , s i n o d e l t i p o C 3 ( c i r c u l a r ). P r o c e d e m o s a c a m b i a r l a s e c c i ó n d e e s t a c o l u m n a , s e l e c c i o n a m o s l a s c o l u m n a s d e l e j e 1 (d e l p r i m e r y s e g u n d o n iv e l ) , y h a c em o s c l ic k en e l í c o n o mediante Section,

el de

cualquier

menú esta

Assign/Frame

manera

elemento

una

o

Line/Frame

podemos propiedad

asignar o

a

sección

diferente. En

el

Propertie s”,

cuadro

de

diálogo

sele ccionam os

hacemos click en

la

“Assign

Frame

secc ión

C- 3

y

y habremos asignado la

sección C-3 a las co lumna s del eje 1.

De

esta

manera

cambiamos

las

p r o p i e d a d e s a u n a lí n e a , y a s e a c o l u m n a , viga o tirante. A continuación procedemos a dibujar las vigas del primer nivel, se realiza de la misma manera que las columnas, con la diferencia que la propiedad del elemento será VIGA25x45. Para el segundo nivel, dibujaremos las vigas inclinadas según corresponda al pórtico

apoyándonos

en

los

planos

de

referencia

creados

anteriormente.

Las

p r o p i e d a d e s d e l a s v i g a s d e l s e g u n d o n i v e l s e r á n c o m o u n a v i g a re c t a n g u l a r d e 2 5 x 3 5 cm, este tipo de viga aún no está creada y el lector tendrá que crearla. El modelo estaría quedand o de la siguiente manera:


Página 46


El paso s iguiente p ara term inar con el dibujo d el pórtico será el editar el segundo nivel, dividiremos las vigas y columnas en los puntos de intersección y luego borraremos las partes sobrantes de las columnas. Seleccionamos las columnas y vigas del segundo nivel y hacemos click en el ícono

o mediante el

menú Edit/Divide Lines. En el cuadro de diálogo “Divide Selected Lines” tenemos 3 opciones para dividir un elemento línea. La primera permite dividir el elemento en un número de partes indicado; la segunda o p c i ó n , p e r m i t e q u e l a d i v i s i ó n s e r e a l i c e e n t re l a s l í n e a s y puntos que se seleccionen; y la tercera opción dividirá el elemento en cada intersección que se tenga con los ejes (grids). Seleccionamos la segunda opción y vemos que el Etabs dividió las columnas y vigas del modelo; borramos las partes de las columnas en los ejes 1,2 y 3 que no se necesiten; para ello seleccionamos las partes n o n e c e s a r i a s y c o n l a te c l a “ S u p r ” o “ D e l e t e ” d e l t e c la d o l a s e l i m in a m o s . Debemos

indicar

que

no

todos

los

íconos pueden aparecer en la presentación

por

defecto

del

Etabs,

es

necesario

cargarlos. Cada cuadro de herramientas tiene

cómo

agregar

haciendo click en

íconos

de

comandos

y se puede ver en la

imagen presentada al lado.

Nuestro

modelo

se

vería

igual

a

la

imagen a continuación.


Página 47


Debemos de revisar cómo ha quedado el dibujo en planta, hacemos click en el icono

o mediante el menú View/Set Plan

View. En el cuadro de diálogo “Select Plan Level” se observa que están listados los 2 niveles, la base y los 2 planos de referencia creados.

Para

p oder

ve r

el

mod elo a

una

altura

o

n i v e l,

seleccionamos uno de los niveles listados y hacemos click en así visualizamos los elementos que se encuentran a ese nivel, en nuestro caso seleccionamos el STORY1. C on las herra mienta s

, podemos expandir la

i m a g e n a l t a m a ñ o d e t o d a la v e n t a n a , o a l g u n a r e g i ó n , a g r a n d a r o disminuir la ventana o hacer un paneo, se deja al lector practic ar cada una de estas herramientas. Al tener en pantalla la planta del STORY1, y hacer un acercamiento, nos d amos c u e n t a q u e l a s c o l u m n a s h a n s i d o d i b u j ad a s p o r e l p r o g r a m a p e r o g i r a d a s a 9 0 º y n o es

como

se

d es e a .

E n to n c e s

v ol v e m o s

a

s e l e c c i o n a m o s l a s c o l u m n a s C- 0 2 , b u s c a m o s

v is u a li z a r

la

y hacemos

e l e va c i ó n

“A ”

.

y

click en el ícono

o

también en el menú Assign/Frame Line/Local Axes. En

el

cuadro

Orientation”, orientació n

de

tenemos de

la

d iá l o g o la

que

aparece,

posibilidad

columna .

La

de

“Axis

variar

primera

la

opción

“Angle”, nos permite rotar un elemento un ángulo especificado,

está

basado

en

los

ejes

locales

del

elemento esto quiere d ecir que si rotamos un elemento 15º girará los 15º, luego rotamos con esta misma opción 90º, girará a 90º de su eje inicial, no sumará los 15º anteriores. La segunda Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

Página 48


opción “Rotate by Angle” permite girar el elemento un ángulo especificado, es s i m i l a r a l a n t e r i o r c o n la d i f e r e n c i a d e q u e s i g i r a m o s p r i m e r o 1 5 º y p o s t e r i o r m e n t e 90º, el programa girará en total 105º. La tercera y cuarta opción sólo tiene efecto cuando se trabaja con columnas, se deja al lector revisar la ayuda del programa (tecla F1) y profundizar en el tema. Continuamos el modelo seleccionando la primera o p c i ó n y co l o c a mo s u n va l o r de 90 y p re s i o n a mo s S i ve m o s la v i st a d el P l an S T O R Y 1

.

, v e re m o s q ue l a s c o l u m n as g i ra r o n t a l

como deben de estar en el modelo. C u a n d o s e h a c e u s o d e l “ A x i s O r i e n t a t i o n ” , a p ar e c e n l o s e j e s l o c a l e s d e l o s elementos. Todo elemento sea frame o area tiene 3 ejes locales.No es recomendable acostumbrarse a usar los ejes X, Y y Z a no ser con fines de dibujo, ya que todo r e s u l t a d o e l E t a b s l o e n t r e g a e n b a s e a c o o r d e n a d a s l o c a l e s . El c ó d i g o d e c o l o r e s para las coordenadas locales son rojo = 1, blanco = 2, azul = 3.

H a c i en d o c l ic k e n e l í c o n o

, v o lv e m o s a la p r e se n t a ci ó n d on d e n o se m u e s tr a n

los ejes locales, en general este ícono nos servirá p ara ver el modelo original sin ningún resultado gráfico que puede ser la d eformada producto de alguna ca rga, etc. El pórtico creado es el mismo que se necesita en el eje “G”, procederemos a hacer una copia. El eje “G” se encuentra a 27.75 m del eje A. Seleccionamos los elementos del pórtico “A” y hacemos click en el ícono

o p o r e l m e n ú E d i t / R e p l i c a t e. E n e l c u a d r o d e

diálogo “Replicate” tenemos la opción de copiar elementos linealy radialmente, hacer un mirror o copiar entre niveles. Usaremos el modo lineal “Linear”. El pórtico “A” lo copiaremos a 27.75 m en e l s e n t i d o X , p o r l o t a n t o e n “ I n c r e m e n t D a t a ” e n e l r e c u a d r o “ dx ” colocamos los 27.75, como sólo queremos que copie una sola vez, e n “ N u m b e r ” c o l o c a m o s 1 y ha c e m o s cl i c k e n Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

. Página 49


Hacemos click en el ícono

para poder apreciar

cómo queda el modelo en una vista en 3D. En los pasos posteriores procederemos a crear los

pórticos

restantes.

Los

comandos

que

se

irán

repitiendo en el manual, sólo se indicarán con el ícono

a

hacer

click,

dado

que

ya

se

explicó

la

nuevamente

la

ubicación dentro del menú del E tabs.

Seguimos

con

el

dibujo

del

modelo,

elevación “A”, hacemos click en

debemos

de

visualizar

y ubicamos la elevación A. Seleccionamos el

p ó r t i c o “ A ” p a r a r e p l i c a r l o a l e j e “ B ” , s a l v o q u e e l l e c t o r q u i e r a di b u j a r e l p ó r t i c o “B” como se indicó en pasos previos similares al “A”. La distancia entre el eje “A” y “B” es de 4.625 m, hacemos click en

y en “dx” escribimos 4.625.

P a r a v is u a l i z a r e l n u e vo p ó r t i co c r e a d o l o v is u a l i z a m o s e n

, o con el ícono

podemos ir visualizando una a una las elevaciones listadas en el Etabs, en forma r o t a t i v a , s i se d e s e a v e r u n a e l e v a c i ó n a n t e r i o r u s a m o s e l í c o n o

; e st o s 2 ú l t im o s

í c o n o s t a m b i é n s i r v e n p a r a v i s u a l i z a r l a s p l a n t a s d e l o s n i v e l e s q u e v a m o s c r e a n d o. P e r o e s n e c e s a r i o t e n e r e n l a v e n t a n a u n a v i s t a e n p l a n t a o e l e v a c i ó n. Con el ícono

se puede girar una vista en 3D mientras se tiene presionada la

tecla izquierda del mouse. El ícono

permite ver el modelo desde una vista en

perspectiva.


Página 50


El pórtico copiado en el eje B debe de tener algunas variaciones, se necesita tener en la visualización la elevación “B”, con el ícono

seleccionamos la

elevación “B”, procedemos a

en ambos niveles

borrar la colum na del

eje “b”

incluyendo el punto de la base; aunque no sea necesario, la viga del primer nivel entre los ejes 2 y 3 debemos de unirla, seleccionamos los 2 tramos y hacemo s click en el ícono unieron,

o mediante el menú Edit/Join Lines. Veremos que ambos tramos se ahora

se

procede

a

cambiarle

seleccionamos la viga y hacemos click en h ac em o s c l ic k e n

de

sección con

una

viga

de

25x60,

y s e l e c c i o n a m o s l a s e c c i ó n V IG A 2 5 x 6 0 y

. T a m b ié n te n e mo s q ue c a m b ia r d e se cc ió n a l a s c ol um n a s d e

l o s ej e s 2 y 3, a s ig n á n d o le s e l ti p o C 1

. N e c e si t am o s v e r la p l a n ta d e l S T O RY 1 y

r ev i sa r s i l a s c o lu m n a s C 1 e s t á n c o m o r e q ui e re e l m o d el o , h ac e m os c l i ck e n seleccion am o s el ST O RY 1 y c lic k en

,

. Cuando tengamos la vista en planta notaremos

que la colum na en la inte rsección d e los ejes 2 y B, se tiene que rotar 180º para que e sté conforme al modelo. Visualizamos

la

elevación

“B”

y

seleccionamos las columnas del eje 2 en ambos niveles, luego procedemos a rotarlas mediante el í c on o

, se l ec c io n a nd o l a s e gu n da op c ió n “ R o ta t e

by Angle” y asignamos un valor de 180, click en para terminar el proceso. Visualizando la vista en planta del STORY1 apreciamos el cambio ejecutado, y hacemos click en para visualizar la pantalla sin los ejes locales.


Página 51


A

continua ción

el

pórti co

visualizando la elevación “B” en el ícono

del

eje

“B ”

c o p i am o s

a

los

ejes

“D ”

y

“F ”,

, s e l e c c i o n a m o s t o d o e l p ó r t i c o ” B ” y h a c e m o s c li c k

, l a d i s t a n c i a e n t r e e l e j e “ B ” y “ D ” e s d e 9 . 2 5 y l a m i s m a m a g n i tu d

entre los ejes “D” y “F” , como distancia en “dx” colocamos 4.625*2, y el programa automáticamente entregará el resultado de 9.25, como deseamos hacer 2 copias, en “ N u m b e r ” i n g r e s a m o s e l va l o r d e 2 , l u e g o c l i c k e n Visualizamos en 3D con el ícono

.

y vemos los pórticos dibujados.

Nos queda dibujar los pórticos “C” y “E”, usaremos el pórtico del eje B y realizaremos algunos cambios. Visualizamos la elevación “B”

y seleccionamos

todo el pórtico, debemos de copiar al eje “ C” que está a una distancia de 4.625 del eje “B”, mediante el comando “Replicate” Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

hacemos una copia ingresando el Página 52


valor de 4.625 en “dx” y en “Number” 1. Haciendo click en “ C ” o t a m b i é n m e d i a n t e el í c o n o

visualizamos el eje

. Procedemos a crear desde la BASE al STORY2,

l a c o lu m n a e n e l e je “ b ” c o m o se c ci ó n de b e s e r C - 2 , h a c e mo s c l ic k e n l a s e cc i ó n C- 2 y d i bu j a m o s la c o l u m na f a l ta n t e y l u e g o lo g i r a m os 9 0º

, e s co g e mo s . La viga

entre los ejes 2 y 3 del primer nivel, la dividimos con intersección en la columna r e ci é n

c re a da ,

s e le c c io n a mo s

la

v ig a

y

la

c o l u mn a

y

h a c e m os

c l ic k e n

,

seleccionamos la segunda opción “Break at Intersections with Selected Lines and P oi nt s” y l ue go

. A la v ig a qu e d iv id im o s n o s to ca c a m b ia rl e d e se cc ió n,

s e l ec c i on a m o s la v i g a y h a c e m o s cl i c k e n hacemos click en

, s e le c c io n a m o s la s e c c ió n V I G A 2 5x 4 5 y

para terminar con el dibujo del pórtico. Seleccionamos todo

e l p ó r t i c o y l o c o p i a m o s a u n a d i s t an c i a d e 9 . 2 5 q u e e s e n d o n d e s e u b i c a e l e j e “ E ” , click en

y en “dx” colocamos 9.25 ó 4.625*2 y en “Number” 1, click en

y

t e n e m o s d i b u j a d o s l a m a y o r í a d e l o s p ó r t i c o s , f a l ta n d o s ó l o e l e j e “ H ” .

Con el ícono

visualizamos el eje “G” y seleccionamos las columnas de ambos

n i v e l e s d e l o s e j e s 1 y 2, l a v i g a d e l n i v e l S T O R Y 1 e n t r e l o s e j e s 1 y 2 , y l a s v i g a s d e l segundo nivel entre los ejes “a” al “b” y procedemos a copiar la selección al eje “H”, hacemos click en el ícono

y como la distancia entre los ejes “G” y “H” es

de 4.625, en “dx” escribimos 4.625 y en “Number” 1. Con el ícono

visualizamos

el eje “H”. A las columnas del eje 2, tenemos que ca mbiarles de sección ya que son de forma circular, seleccionamos las columnas

en ambos

e s c o g e m o s l a s e c c i ó n C- 3 y p r e s i o n a m o s e l b o t ó n

niveles y

hacemos click en

,

.

De esta manera habremos terminado con el dibujo de todos los pórticos del m o d e l o , e l r e s t o d e v i g a s t r a n s v e r s a l e s l a s h a r e m o s m e d i a n t e e x t r u s i ó n d e p u n to s ,


Página 53


puntos que ya se encuentran definidos en el mo delo. Podemos tener una visualización d e lo s pó r t ic o s d ib u ja d o s c o n e l í co n o

.

Nos queda dibujar las vigas transversales, visualizamos la elevación “A ” para lo q u e h ac e mo s c li c k e n

. L a s v ig a s tr a ns v er s al e s en e l p r im e r n iv e l ti en e n u n a

sección de 25x45, por lo que trabajaremos con la sección VIGA25x45. Para que el programa defina automáticamente a las vigas a dibujar con la sección requerida, hacemo s click

en

como

s i f u é r a m o s a d ib u j a r

manua lmente

una

línea y en

“Property” seleccionamos la sección VIGA25x45 y luego hacemos doble click en

,

de esta manera cualquier sección dibujada o extruida tendrá la sección VIGA25x45. Seleccionamos sólo los puntos que intersectan las columnas y vigas en los ejes 1, 2 y 3 d e l p r i m e r n i v e l. A co n t i n u a c i ó n h a c e m o s c l i ck e n e l í c o n o

o mediante el

menú Edit/Extrude Points to lines. Con este comando, podremos conve rtir puntos en líneas.

En el cuadro de diálogo “Extrude Points to Lines”, tenemos las opciones de extruir puntos a líneas de forma lineal o radial, en e ste caso Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

Página 54


usaremos la forma lineal, sólo trabajaremos con una extrusión en el sentido “X”, por lo que en “dx” co locamo s el valor de 4.625, que e s el valor entre ejes, el resto de valores deben de ser cero (0), en “Number” colocam os 6, para que se dibujen 6 vigas desde el eje “A” hasta el eje “G”, hacemos click en

, para terminar con el

proceso. V e r if i ca m o s e l m o d e l o h a c ie n d o c li c k e n

, p o de m o s ob s e r va r qu e s e d i b u ja r o n

vigas en el sentido transversal a los pórticos definidos con secciones de viga VIGA25x45

De

manera

v is u al i za m o s

el

seleccion amos

similar eje

“ A”

procedemos ,

a

h a ce m o s

VIGA 201, doble

click

dibujar

c l ic k

las

en

en

el

para

vigas

del

í co n o

cerrar

segundo

y

en

el cuadro

nivel,

P r op e rt y de

d i á l o g o-

Continuamos el dibujo seleccionamos los puntos de intersección de las columnas en los ejes 2 y 3 y las vigas inclinadas en el segund o nivel, hacem os click en

y los

v a l o r e s a a s i g n a r s e r á n, “ d x ” e n 4 . 6 2 5 , el resto de valores en cero y “Number” en 6. De manera similar dibujaremos el resto

de

vigas

procedimiento

f a l t a n t e s; anterior,

con

el

primero

se

elige la sección que tendrán las vigas y luego se extruyen los puntos. Nos faltará dibujar o extruir los puntos para crear las vigas ent re los ejes “ G” y “H”, también se hará con el mismo procedimiento explicado anteriormente, con la diferencia que cuando se visualice el eje “G”, el nu mero de veces a extruir será 1, se deja al lector completar el modelo. El

modelo

tendrá

entonces

todas

las

vigas

dibujadas,

a

continuación

p r o c e d e r e m o s a d i b u j a r l a s v i g u e t a s d e l a l o s a a l i g e r a d a . H a c e m o s c l i c k e n e l í c o n o Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

Página 55


, e n l a s e c c i ó n “ S p e c i a l E f f e c t s ” , m a r c a m o s l a c a s i l l a “ E x t r u s i o n ” , d e e s ta m a n e r a tenemos una mejor visualización de nuestro modelo. Cuando se visualiza un modelo con extrusión, se desactivan los nombres de las secciones automáticamente.

Desactivamos la vista en extrusión haciendo click en c a s i l l a “ E x t r u s i o n ” d e l a s e c c i ó n “ S p e c i a l E f f e c t s”

y deseleccionando la .

Para el dibujo de las viguetas haremos uso de la herramienta para crear vigas secunda rias. Visualiza mos la vista en planta del primer nivel y hace mos click en

y

seleccionamos STORY1. Cuando se trabajan con vigas secundarias el programa dibuja automáticamente de acuerdo a la dirección que se desee, tantas líneas cómo se le indique que debe de haber en un paño, o que éstas tengan una separación q u e a s i g n e m o s . E l E t a b s i n t e r p r e t a c om o paño al área formado dentro de los ejes, sean

p rimario s

o

se cunda rios.

Si

se

empieza con el dibujo, entre los ejes 2 y 3, el programa interpretará que existen 2 paños diferentes, pero se requiere que el program a lo inte rprete c omo uno sólo; para logra r esto, tenemos que o cultar la grilla secundaria “b”, ingresamos por el ícono

o por el menú Edit/Edit Grid

Data/Edit Grid, también se puede ingresar por el m enú de pa ntalla, haciendo click en cualquier sector de las ventanas (pantalla negra) con el botón izquierdo del mouse y seleccionando “Edit Grid Data”.


Página 56


En el cuadro de diálogo “Coordinate Systems”, hacemos click en para modificar la presentación de las grillas. En el cuadro de diálogo “Define Grid Data”, en la sección “Y Grid Data” ubicamos en “Grid ID” el eje “b”, en la columna “Visibility” del eje “b” con un doble click, cambiamos la opción de “Show” a “Hide”, luego hacemos click en y con otro click en

para finalizar el cuadro de edición de grillas

volvemos a la pantalla del Etabs. Se puede ver que ya no

es visible el eje “b”, entonces el programa entenderá que entre los ejes 2 y 3 existe un solo paño. Posteriormente el usuario podrá probar dibujando con el com ando de v i g a s s e c u n d a r i a s c ó m o e l p r o g ra m a c o n s i d e r a l a p r e s e n c i a d e l o s e j e s .

C Hacemos click en el ícono

o por el menú Draw/Draw Line Objects/Create

Secondary Bemas in Region or at Clicks (Plan). En el cuadro de diálogo “Properties of Object”, seleccionamos en “Property” VIGUETA10x20, en “Moment R eleases” s e l e c c i o n a m o s “ C o n t i n u o u s ” (“ P i n n e d ” s e u s a c u a n d o l a s v i g a s s o n s i m p l e m e n t e a p o y a d a s c o m o e n e l c a s o d e s t e e l j o i s t) , e n “ S p a c i n g ” t e n e m o s 2 o p c i o n e s p a r a e l Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

Página 57


dibujo

“No

of

Beams”

que

nos sirve para indicar cuantas vigas se tendrá

por

paño

o

“Max Spacing” que nos da la opción de que el

programa

dibuje las vigas a una distancia dada y es la que usaremos. En la casilla “Max Spacing” colocamos 0.40 que es la separación que habrá entre v iguetas, en “Ap prox. O r i e n t a t i o n ” s e l e c c i o n a m o s “ P a r a l l el t o X o r T ” , p a r a q u e d i b u j e m o s v i g a s e n e l sentido “ X”. A continuación hacemos click con el botón

izquierdo

sobre

cada

uno

de

los

paños en dónde deb en de ir las viguetas de la

losa

aligerada,

para

finalizar

con

el

trazado de las viguetas hacemos click en . El modelo qu edaría co mo el que se mu estra en la ima gen siguiente, en la imag en se redujo el tam año de los textos para una mejor visualización.

Con la herramienta “Draw Dimension Line”

p o d e m o s a c o t a r d i m e n s i o n e s,

esta herramienta también lo ubicamos mediante el menú Draw/Draw Dimension Line, para tener visualizar las acotaciones hacemos click en View” marcamos “Dimension Lines”


y e n l a se c c i ó n “ V i s i b l e i n

.

Página 58


Para

el

seg undo

nivel,

como

la

herramienta de vigas secundarias no funciona en planos inclin ados, deb emos pro yectar las viguetas del primer nivel para generar puntos de

intersección,

estos

puntos

luego

los

extruiremos en líneas para tener dibujadas las v i g u e t a s d e l s e g u n d o n i v e l. N o h a r e m o s n i n g ú n cambio a las propiedades o rotar ejes a las viguetas

d el

segun do

n i v e l,

como

sería

realmente, ya que su efecto será mínimo.

V is ua li za m os la el e v a c ió n “A”

, ha c e m o s c li ck e n

, y e n l a s ec c i ón “ Ob j e c t

Present in View”, desma rcamo s la opción “Invisib le” de “Point Objects” luego click en

,

, de esta manera tendremos en todas las vistas los puntos de

intersección o creación de los elementos. Hacemos click en

y s e l e c c i o n a m o s c o m o p r o p i e d a d d e l a l í n e a “ N O N E ” , p a ra

que las líneas a dibujar sean verticales marcamos en referencia de objetos la h e r ra m i e n ta q u e n o s p e r m it a d i b uj a r l ín e a s p e rp e n d i cu l a r es a o t r a s

. P r o c e de m o s a

d i b u j a r l a s l í n e a s d e l S T O R Y 1 a l S T O R Y 2. P a r a l o s v o l a d o s , d e j a m o s a l l e c t o r q u e p l a n t e e u n m é t o d o p a r a e l d i b u j o d e l a s l í n e a s r e s t a n t e s, e n e s t e m a n u a l s e r e a l i z ó c o p i a s d e l a s l í n e a s i n t e r i o r e s, e l m o d e l o q u e d a r í a d e l a m a n e r a s i g u i e n t e :

Debemos de dividir las vigas inclinadas con las líneas que hemos creado, seleccionamos las vigas, columnas y líneas nulas entre el primer y segundo nivel, hacemos click en

para dividir elementos línea, seleccionamos luego la segunda

o p c i ó n “ B r e a k a t I n t e r s e c t i o n s w i t h S e l e c t e d L i n e s a n d P o i n t s ”, l u e g o c l i c k e n


Página 59


Otra opción hubiera sido dibujar los puntos en las intersecciones, pero al dividir la viga inclinada tendremos la opción de extruir los segmentos de la viga en área, eso lo explicaremos posteriormente.

Hacemos click procedimiento

a

y seleccionamos el tipo VIGUETA10X2 0, luego click en continuación

es

el

mismo

que

se

usó

para

trazar

las

. El vigas

t r a n s v e r s a l e s. S e l e c c i o n a m o s l o s p u n t o s q u e i n t e r s e c t a n l a v i g a i n c l i n a d a y l a s l í n e a s de propiedad nula, y procedemos a extruir estos puntos en líneas haciendo click en en “dx” colocamos la distancia entre ejes 4.625, el resto de valores en cero, y en “Number” 6, para así tener las viguetas entre el eje “ A ” y “ G” , h a c e m o s c l i c k en 3D

y

u na

v is ta

en

. Co n un a vi s t a en e xt ru si ón

,

p o d r e m os

visualizar el modelo con las viguetas dibujadas. El procedimiento para el dibujo de viguetas entre el eje “G” y “H” es el mismo, teniendo en vista la e le v a c i ón “ G” f a lt a nt es

, p ro c e d e m o s a e x tr ui r la s v ig u e ta s

. E nt r e e l ej e 2 y “ b ” só l o s e ex t ru y e 2

viguetas adicionales, luego visualizando la Elevación “H”

, s e d iv i d e la v ig a e n v o la d o y p o s te ri o r m en t e s e

borra el segmento que no se necesita. La imagen del pórtico “H” se observar al lado. Hasta esta parte del manual, se tienen dibujados t o d o s l o s e l e m e n t o s f r a m e ( l í n e as ) y s ó l o q u e d a e l dibujo de los elementos área, el modelo hasta ahora es el siguiente:


Página 60


Nos falta para terminar con el modelo, el dibujo de la losa de 5cm superior que tendrá la losa aligerada. Visualizamos la planta del primer nivel e l S T O R Y 1 y l ue go c l ic k e n

y seleccionamos

. E l e s pa ci o e nt re e l e j e 1 y 2 , e s tá f o rm a d o po r u n

pasadizo, las aulas están entre el eje 2 y 3, como la carga viva es distinta entre un pasadizo y un aula, dibujaremos la losa separando los 2 tipos de ambientes. Con el ícono

podemos crear las losas o mediante el menú Draw/Draw Area

Objects/Draw Areas (Plan,

Elev, 3D), en el

cuadro de

diálogo “Properties of

O b j e c t s ” e n “ p r o p e r t y ” s e l e c c i o n a m o s e l t ip o L O S A 5 C M .

Dibujamos la losa entre las aulas, hacemos click en la intersección de los ejes 2 y A, luego en el punto en 3 y A, luego en el punto en 3 y G y finalmente click en el punto que intersecta los ejes 2 y G, para finalizar el dibujo ha cemos click en la tecla Enter o en el ícono

.

Por defecto el Etabs no mostrará el área dibujada, por lo que necesitamos a c t i v a r p a r a q u e s e n o s p r e s e n t e n l a s á r e a s c o n u n r e l l e n o , h a c e m o s c l ic k e n la sección “Special Effects” marcamos la casilla “Object Fill” en

y en

luego click

. Ahora si podemos visualizar en pantalla las áreas con un relleno. A c o n t i n u a c i ó n di b u j a m o s e l á r e a q u e c o n f o r m a r á e l p a s a d i z o , h a c e m o s c l i c k e n , revisamos que la propiedad de la losa sea LO SA5CM, y dibujamos haciendo click


Página 61


e n l o s p u n t o s q u e i n t e r s e c t a n l o s e j e s 1- A , 2 - A , 2 - H y 1 - H , c l i c k e n

para acabar

con el dibujo. El modelo quedaría cómo se muestra en la imagen siguiente.

Ahora d ibujarem os la losa del segun do nivel, para lo q ue extruiremos elementos líneas en áreas. Visualizamos la elevación “A”

, se l ec c io n a mo s to d o s l o s s e gm e n to s qu e fo r m an l as v ig a s

i n c l i n a d a s , h a c e m o s c l i c k en e l í c o n o

o mediante el menú

Edit/Extrude Lines to Areas. El cuadro de diálogo del comando “Extrude Lines to Areas” es muy similar al cuadro de diálogo para extruir puntos a líneas, en este caso haremos un a extrusión lineal en el sentido del eje “X”; en “dx” colocamos el valor de 4.625, que es la distancia entre los ejes del “A” al “G”, el resto de valores los dejamos en cero, en “NUMBER” colocamos un valor de 6, hacemos click en

. También se pueden asignar

valores neg ativos a los cua dros de texto para distancia s, eso h a r á q u e e l p r o g r a m a e x t r u y a , l í n e a s o á r e a s o p u n t o s e n l í n e a s, pero en el sentido opuesto a la dirección con la qu e se trabaja. Como un tip personal, cuando se trabajan con elementos área que no tengan forman

rec tangular es

o

como

en

e st e

caso

inclina dos,

prefiero

tra bajarlos

dividiéndolos como en este caso. En lugar de extruir cada segmento de viga, hubieramos podido extruir las vigas completas, unidas previamente; lo que pasaría en este caso es que el Etabs nos arrojaría algunos “warnings” por pérdida de precisión, el usuario con la práctica p o d r á t e n e r s u s p r o p i o s c r i t e r i o s p a r a e l d i b u j o d e á r e a s. Aún falta dibujar la losa inclinada entre los ejes “G” y “H”, eso se deja como trabajo al lector.


Página 62


Seleccionamos cualquier seccion de losa dibujada y con el botón derecho d el mouse hacemos click y po demos ver las propiedades de la losa, también sirve para las líneas; en la pestaña “Assignments” del cuadro de diálogo “Area Information”, p o d e m o s r e v i s a r l a s p r o p i e d a d e s d e l e l e m e n t o , s i h e mo s d i b u j a d o c o n o t r o t ip o d e losa distinto al requerido se procede a cambiar las propiedades. Hacemos click en para salir del cuadro de diálogo. En este m odelo, todas las áreas tienen el mismo tipo de sección, LOSA5CM, así q u e p o d e m o s s e l e c c i o n a r t o d o s lo s e l e m e n t o s , e n u n a v i s t a 3 D los elementos área la propiedad necesaria; de elementos

área

necesiten

distintas

y asignar a todos

haber la necesidad de que los

propiedades,

tendríamos

que

realizar

esta

operación uno a uno. Cuando

tenemos

seleccionado

todos los elementos,

hacemos

click

en

o

t a m b i é n p o r e l m e n ú A s s i g n / S h e ll A r e a / W a l l S l a b D e c k S e c t i o n . E n e l c u a d r o d e diálogo seleccionamos el tipo de área LOSA5CM y hacemos click en f i n a l i za r .

En

este

momento

c u a l q u i er e l e m e n t o

área

del

modelo

para te n d r á

las

propieda des indicada s. Los elementos frame (líneas) con propiedades “NONE” que se dibujaron, no i n t e r v i e n e e n e l c á l c u l o , p e r o p r o c e d e m o s a b o r r a r la s , l o h a c e m o s v i s u a l i z a n d o l a elevación “A”

. T a m b i é n p ro c e d e m o s a u n ir l o s s e g m e n t o s d i v i d i d o s d e l a s v i g a s

inclinadas en la elevación “A”. seleccionamos los segmentos y con el ícono procede mos a unirlos.


Página 63


Con una vista en 3D los elementos área

, con el efecto de extrusión se puede

y con el relleno de

tener la siguiente imagen,

en

dónde

estarían dibujados todos los elementos que requiere el modelo.



A s i g n a c i ó n d e C a r g a s a E l e m e n t o s F r a m e. L a s v i g a s q u e s o p o r t a n e l e n t r e p i s o d e l S T O R Y 1, e s t á n s o p o r t a n d o m u r o s, e n l o s

ejes 2 y 3 son mu ros que forman el alfeizar de las ventana s; en los ejes A , C, E y G son muros divisorios; el eje 1 y los segmentos de los ejes A y H entre los ejes 1 y 2 soportan la ba randa de protección y además tamb ién se nece sita un parapeto d e p r o t e c c i ó n p a r a l a e s c a l e r a e n e l e j e 2 e n t r e l o s e j e s G y H. Todos los muros están formados por muros de soga (espeso r = 15 cm).El peso específico de la albañilería para unidades de arcilla sólidas es de 1.8 Tn/m3. A y u d a d o s e n u n a h o j a d e c á l c u l o , p r o c e d e m o s a c a l cu l a r l a s c a r g a s d i s t r i b u i d a s q u e s o p o r t a r a n l a s v i g a s y s e m u e s t r a n e n l a i m a g e n a c o n t i n u a c i ó n.


Página 64


Procedemos

a

asignar

S TO RY 1, h ac ie nd o c li c k

estas

cargas

al

modelo.

Visualizamos

e sc o ge mo s e l S T O R Y 1 y l u eg o c l i c k e n

la

planta

del

.

Para una mejor visualización ocultaremos todas las viguetas. Ingresamos por el menú Select/By Frame Sections, y en el cuadro de diálogo escogemos VIGUETA10x20, click

en

y

en

pantalla

observamos

que

el

programa

seleccionó

automáticamente todas las viguetas. Como paso siguiente ingresamos nuevamente por el menú Select/Invert, esto hace que el programa invierta la selección y tendremos seleccionados todo los elementos m enos las viguetas. Ingresamos por el menú View/Show Selection Only, o por el ícono

para que el programa sólo muestre los elementos

seleccionados previamente. Podemos

mejorar

aún

más

la

visualización

volviendo

invisibles a los puntos del modelo, hacemos click en sección

“Object

Present

in

View”,

“ In vi s i b l e ” d e “ Poi n t O bj e c t s ”

y en la

marcamos

la

, clic k en

opción

.

Seguimos con el modelo, seleccionamos todas las vigas del Eje 1, la viga que está en el eje A entre los ejes 1 y 2, la viga que está en el eje H entre los ejes 1 y 2 y hacemos click en

o mediante el menú Assign/Frame

Line

L oads/D istributed .

provenientes

de

estos

Las

muros

ca rgas

son

cargas

muertas y son elementos no estructurales. En el

cuadro

de

diálogo

“Frame

Distributed

Loads”, en “Load Case Name” seleccionamos CM

,

Load”

colocamos

0.324,

en

hacemos

“Uniform click

en

para terminar con la asignación de cargas. Seleccionamos a continuación todas las vigas del eje 3, click en

En el cuadro de

diálogo “Frame Distributed Loads”, en “Load


Página 65


Case

Name”

colocamos

seleccionamos “C M”

0.54

,

,

hacemo s

click

en

en

para

“Uniform te rm in ar

Load” con

la

asignación de cargas. Seleccionamos las vigas de los Ejes A, C , E y G entre los ejes 2 y 3 , h a c e m o s cl i c k e n

, e n el c u a dr o d e d i á lo g o “ F r am e D i s tr i b u te d L o a d s” , e n

“L oa d C ase N a me” seleccio nam os C M colocamos 0.88, hacemos click en

, en “ Un iform L oad ” para terminar con la asignación de cargas.

Seleccionamos las vigas del eje 2, entre los ejes A y B, C y D, E yF. Hacemos c li c k e n

, e n e l c u a dr o d e d iá l og o “ F ra m e D i st ri b ut ed L o a d s” , e n “ L oa d C a s e

Name” seleccionamos CM

, en “Uniform Load” colocamos

0.324, hacemos click en

para terminar con la asignación de cargas.

E n l a s v i g a s f a l t a n t e s d e l e j e 2 , l a d e j a m o s al f i n a l , p o r l a p r e s e n c i a d e l a s puertas

que

son

de

1.20m,

entonces

la

viga

estará

parcialmente

cargada.

S e l e c c i o n a m o s l a s v i g a s d e l e j e 2 e n t r e l o s e j e s B y C , D y E , F y G , h a c e m o s c l i c k e n , i n g r e s a r e m o s u n a c a r g a d i s t r i b u i d a s o b r e l a v i g a p e r o s i n t e n er e n c u e n t a l o s 1.20 m de la puerta (la mitad de la distancia de la columna, la tomaremos igual a 0.30, en total la distancia será 1.50). En “Trapezoidal Loads” del cuadro de diálogo “Fram e

Distributed

L oads”,

sele ccionam os

“Abso lute

Distanc e

from

E n d- I ”

, con esta opción in gresam os valore s absolutos, esto s valores se rán:

Click

en

para

finalizar

la

asignación de las cargas.

La viga en el eje 2 entre los ejes G y H, tiene sobre ella un parapeto para p r o t e c c i ó n , d e 1 . 2 0 m d e a l t u r a , p e r o s ó l o h a s t a l a m i t a d d e l a v i g a , h a c e m o s c l i c k e n . En “Trapezoidal Loads” del cuadro de diálogo “Frame Distributed Loads”, s e l e c c i o n a m o s “ R e l a t i ve D i s t a n c e f r o m E n d- I ” E n “ T r a p e z o i d a l L o a d s ” d e l c u a d r o d e diálogo

“Frame

Distributed

Loads”,

s e l e c c i o n a m o s “ A b s o l u t e D i s t a n c e f r o m E n dI” ingresamos

, valores

con

pero

de

esta

opción

acuerdo

a

porcentajes de la distancia de la viga estos valores serán:


Página 66


Click en Para

p a r a f i n a l i za r l a a s i g n a c i ó n d e l a s c a r g a s . visualizar

estas

últimas

cargas

asignadas,

hacemos

click

en

y

seleccionamos la elevación 2.

En una vista en 3D

, o c u l t a n d o t o d o s l o s e l e m e n t o s d e l s e g u n d o n i v e l, s e p u e d e

tener una mejor visualización de las cargas ingresadas.



A s i g n a c i ó n d e C a r g a s a E l e m e n t o s Á r e a. V i s ua l i za m o s l a vi s ta e n p l a nt a d e l p r i m e r n i v e l

. S e le c c i on a m o s e l á r e a q u e

d i b u j a m o s p a r a f o r m a r l a l o s a a l i g e r a d a d e la s a u l a s , h a c e m o s c l i ck e n e l í c o n o mediante

el

menú

Assign/Shell

Area

L o a d s / U n i f o r m;

en

“ Load

seleccionamos el case de carga “LIVE”

Case

o

N ame”

, en “Uniform

Load”, en “Load” ingresamos el valor de 0.30 que es la sobrecarga en las aulas, hacemo s click en

p a r a f i n a l i z a r l a a s i g n a c i ó n de l a s c a r g a s . R e p e t i m o s e l

procedimiento con la misma losa y esta vez seleccionamos como case de carga “ CM” para ingresar las cargas muerta s muertas

consideramos

el

piso

de

, en este caso como cargas 5cm

que

llevará

el

aula

más

los

acabados,

c o n s e r v a d o r a m e n t e e s t e v a l o r a s u m i m o s c o m o 0 . 2 0 T n / m3 . L o s c u a d r o s d e a s i g n a c i ó n de carga para este elem ento serán los siguientes:


Página 67


Para la losa del pasadizo o corredor, los valores de ingreso serán CM =0.20 y para LIVE=0.40. S e deja al lector completar el ingreso de cargas. Cuando se tiene una losa inclinada el programa automáticamente le asigna como t i p o r a m p a “ R a m p ” , v i s u a l i z a m o s l a vi s t a e n 3 D

, d e s d e e l m e n ú S e l e c t /A r e a

Object Type, seleccionamos el tipo de los “Ramp” y hacemos click en

, vemos

en pantalla que se seleccionaron todas las losas inclinadas, a continuación con el proceso de asignación anterior hacemos click en carga “LIVEUP” de

la

sobrecarga

y s e l e c c i o n a m o s c om o c a s e d e

y en Load ingresamos 0.05 que es el valor en

techos

inclinados,

click

en

para

f i n a l i za r

con

la

asignación. Hacemos click en el ícono

o mediante el menú Select/Get Previous Selection,

esto con el fin de que el programa repita automáticamente el proceso de la última selección

y

no

realizar

todos

los

pasos

de

nuevo.

Hacemos

cl i c k

en

y

seleccionamos el case de carga “CM” e ingresamos un valor de 0.20.


Página 68




Asignaciones Adicionales a los Elem entos Frame. Para asignar brazos rígidos, hacemos click en el ícono

,

o

mediante

el

menú

Select/All,

para

seleccionar todos los elementos, luego hacemos click en o

por

Offsets,

el

menú

Assign/Frame

verificamos

o

Line/End

seleccionamos

(Length)

la

opción

“Autom atic from Connectivity”

, en el

recuadro “Rigide zone factor” ingresamos 0.5, es

el

valor que toman elementos de concreto armado., click en . Hacemos click en

o en

para repetir la última selección, ingresamos por el

m e n ú A s s i g n / F r a m e L i n e / A u t o m a t i c F r a m e S u b d i vi d e y m a r c a m o s l a s e g u n d a o p c i ó n , c li ck en

. E s to e s p a ra q ue l o s e le m en to s c om p a ti bi l ic en c o n lo s e le m e nt o s

área. H ac em os ingresamos

al

click menú

en

o

en

Assign/Use

Line

,

for

Floor Mesh/Yes. Con hemos

estas

asignaciones

acabado

con

adicionales,

lo requerido

por

los

e l e m e n t o s f r a m e s p a r a e l a n á l i s i s.



Asignación de Diafragmas Rigidos.

De

acuerdo

a

las

hipótesis

de

análisis

estructural, podemos asignar diafragmas rígidos a los entrepisos y así liberar grados de libertad a los modelos. Visualizamos la planta del primer nivel ,

seleccionamos

las

losas

aligerado y hacemos click en el

menú

As sign/Shell

que

conforman

el

o ingresamos por

A r e a / D i a p h r a g m s.

En

la

sección “Diaphragms”, por defecto está cargado el “D1”,

de

ser

necesario

habría

d ia frag ma co n “D1” y hacemos click en

que

crear

el

, seleccio n am os el .

Entonces se tendrá asignado un diafragma rígido al entrepiso del STORY1.


Página 69




Optimización de la Malla de Elementos Finitos. Para trabajar con el Etabs, los elementos área se trabajan con una malla de método de elementos finitos, las fuerzas de cada elemento que se apliquen y demás resultados de cálculo se entregan a los puntos en que este elemento se apoya, es la razón por la que si dividimos en áreas más pequeñas los resultados hacia los elementos que la resisten serán má s consistentes. Se tiene 2 formas de dividir un elemento área, mediante el ícono

o

físicamen te

por el

el

menú

elemen to

Edit/Mesh

en

c u an t a s

Areas

que

partes

dividirá

ind iquemo s

al

programa, a este tipo de dividir áreas la denominaremos Mesh Externo. Area/Area

La

otra

Object

forma Mesh

es

mediante

Options,

al

el

menú

usar

este

Assign/Shell comando,

el

e l e m e n t o á r e a n o s e d i v i d i r á f í s i c a m e n t e s i n o l a m a l l a e st a r á asignada

internamente,

llamare mos

hace r

un

por Mesh

esa

razón

I n t e r n o.

le

Para

visualizar la malla con esta segunda opción, tenemos que recurrir al ícono sección

“Other

y en la

Special Items”

marcar

casilla “Auto Area Mesh” En mesh

este

interno,

modelo en

una

la

.

trabajaremos vista

en

con 3D

un ,

seleccionamos todos los elementos o sólo los


Página 70


elemento

área, como

se desee, hacemos

click en

,

ingresamos

por

el

menú

Assign/Sh ell Area/Area O bject Mesh O ptions, en la sección “Flo or Meshing Options” marcamos en “Auto m esh Object into Structural Element” y luego sleccionamos la casilla

y

luego

también

la

casilla

, el resto de casillas no sería necesario en e s t e m o d e l o , c u a n d o s e i n g r e s a 1 e n l a ú l t i m a c a s i l l a , q u i e r e d e c i r q u e t r a b a ja r e m o s con elementos de área divididos en cuadrados de 1m de longitud, podríamos indicar al programa que sean también más pequeños. Con eso se finaliza la asignación de la malla de elementos finitos a los entrepisos o pisos horizontales. En la sección “Ramp and Wall Meshing Options”, de igual manera asignamos una malla de elementos finitos a los elementos Ramp (losas inclinadas) y Wall (muros verticales,

que

en

este

modelo ,

no

hay),

de

igual

marcamos manera

el

la 1

casilla

significa

que

estamos div idiendo en elementos de 1 metro de lo ngitud. Hacem os click en para aceptar las opciones de asignar una malla de elem entos finitos a una distancia dada. Para visualizar la malla que se ha creado, hacemos click en

y en la

sección “Other Special Items” marcar la

casilla

“Auto

Area

Mesh”

. H ac em o s clic k en

.

Se requerirá la vista en planta para visualizar de mejor forma esta malla, por

lo

que

hacem os

click

en

y

seleccionamos el STORY1, luego click en

pa ra ver la vista en pla nta d el

primer nivel. En este caso, se observa que la malla está optimizada, en otros casos será necesario el apoyarse con líneas de propiedades nulas para optimizar la malla y evitar mensajes de error o de pérdida de precisión en el cálculo. S e r í a n e c e s a r i o o p t i m i z a r l a m a l l a , s i l a ma l l a n o e s t a r í a f o r m a d a p o r l í n e a s continuas.


Página 71


P o r ú lt i ma v e z s e l ec c io n a mo s t o do e l m o d el o Assign/Shell Constraint

Area/Auto

Options”

Line

revisamos

Constraint, que

esté

en

el

, y r e v i sa m o s p or e l m e n ú

cuadro

seleccionada

de

la

diálogo

opción

“Create

Constraints around” y que estén marcadas las opciones , luego click en

“Auto

Line Line

y la opción

.

L a ú l t i m a a s i g n a c i ó n a r e a l i z a r p r e v i o a a n a l i z a r e l m o d e l o e s e l d e a s i g n ar a p o y o s a lo s n u d o s d e l a b a s e , n e c e s i t a m o s v i s u a l i z a r e n p l a n t a l a b a s e , c l i c k s el ec ci o n a r “ B AS E ” , lu e g o cl ic k e n

y

. C ua n d o te ng am o s l a v is ta d e la b a s e,

seleccionamos todos los nudos del modelo, luego hacemos click en

o también

i n g r e s a m o s p o r e l m e n ú A s s i g n / J o i n t P o i n t /R e s t r a i n t s ( S u p p o r t s ) . En

el

cuadro

Restraints”, asignar

tenemos

apoyos

empotrados

de

y

diálogo las

“Assign

opciones

simples,

de

apoyos

liberar

cualquier

restricción. Hacemos click en el ícono y lu ego click en En

un a

vi s ta

. en 3 D

,

p o de m o s

visualizar estos apoyos.


Página 72




Análisis de l Modelo. El

modelo

está

listo

para

ser

analizado,

ahora

nos

tocará configurar las

opciones de análisis y correr el modelo. Por el menú Analyse/Set Analysis Options, ingresamos al cuadro de diálogo pa ra poder configurar el análisis Seleccionamos el ícono de Full 3D, lo que nos p ermitirá que se seleccionen todas l a s i n c ó g n it a s p a r a e l a n á l i s i s

, verificamos que este

seleccion ado

y hacemo s click en

. En

el cuadro de diálogo “Dynamic Analysis Parameters” colocamos 6 en el cuadro de texto

para

“Number

of

Modos”

,

estaríamo s

c o n s i d e r a n d o 3 m o d o s d e v i b r a c i ó n p o r n i v e l , e n “T y p e o f A n a l y s i s ” se l e c c i o n a m o s , en la sección “Ritz Load Vectors” seleccionamos ACCEL Z y haciendo click

en

,

i n d i c a mo s

a l p r o gr a m a

verticales. Hacemos click en

que

no

co n s i d e r e

las

a ce l e ra c i o n es

para aceptar las opciones para el Análisis

Dinámico”. En este manual no consideraremos el análisis de segundo o rden. Entonces hacemos otro click en

y finalizamos con las Opciones de Análisis.


Página 73


A n t e s d e r e a l i z a r e l a n á l i s i s e s n e c e s a r i o r e vi s a r s i e s t á p r e s e n t e a l g ú n e r r o r e n el modelo, ingresamos por el menú Analyze/Check Model. Y marcamos todas las opciones,

click

en

y

el

programa

revisará

si

se

presenta

algún error

(warning), de ser el caso nos indicará que e rror hay que corregir

En

nuestro

modelo

no

se

presentan

errores o

peligros

a

corregir

en

la

generación del modelo “warnings”, entonces cerramos el cuad ro de m ensaje haciendo c l i c k en e l í c o no

.

Como paso siguiente nos queda el correr el modelo, hacemos click en el ícono o mediante el menú Analyze/Run Analysis o también por medio de la tecla “F5”. Se mostrará un cuadro de diálogo donde se muestra el análisis con la opción de que s e p ue da c a nc el ar e l an á l is is

. C u a n do e l pr og ra m a fi n a l i za e l pr oc es o d e

análisis mostrará en la ventana el modelo deformado.


Página 74


En

la

siguiente

parte

del

manual

se

procederá

a

evaluar

y

realizar

las

c o m p r o b a c i o n e s c o m o d e r i v a s y d e f l e x i o n e s m á x i m a s y p a r a f i n a l i z a r, e l d i s e ñ o d e l o s elementos estructurales. Luego se verá la exportación de da tosal Safe y el diseño de la cimentación.


Página 75

CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030

7.

CÁLCULO

DE

LOS

DESPLAZAMIENTOS

Y

GIROS

SEGÚN

NTE

DISEÑO

SISMORE SISTENT E E-030. El Etabs proporciona mu chos cuadros, tablas y gráficos de resultados, en esta p arte del manual veremos los necesarios para cumplir con los desplazamientos y giros máximos. Procedemos a revisar los cuadros necesarios ingresando por elm enú Display/Show Tables. En el cuadro de diálogo “Choose Tables for Diplay” tenemos 2 tipos de tablas para los resultados: en “MODEL DEFINITON”, se escogerán tablas que nos indicarán todas las asignaciones como materiales, secciones, cargas, brazos rígidos, etc, que se hayan realizado para la creación del modelo; estas tablas están disponibles en todo momento sin q u e s e h a y a e f e c t u a d o e l a n á l i s i s d e l m o d e l o. E n “ A N A L Y S I S RESULTS” encontramos las tablas de todos los resultados que

el

p rograma

obtuvo

del

mo d e l o

como

reacciones,

cortantes basales, diseño de elementos, etc, estas tablas sólo están disponibles una vez que se corra el programa. H aciend o click en

, p odemo s sele cc ionar lo s casos d e carg a pa ra lo s

c u a l e s q u e r e m o s q u e e l p r o g r a m a n o s m u e s t r e l a s t ab l a s q u e e s t á n d e n t r o d e l á r b o l p r i n c i p a l “ M O D E L D E F I N I T I O N ”; c o n c l i c k e n

, indicamos al Etabs para

qué casos de carga o combinaciones de carga queremos que nos entregue los resultados. Si p r e v i a m e n t e h e m o s s e l e c c i o n a d o u n e l e m e n t o o u n g r u p o d e e l e m e n t o s, e n l a s e c c i ó n “Options” tendremos la opción de indicarle al programa si queremos que sólo no s entregue l o s r e s u l t a d o s d e l o s e l e m e n t o s s e l e c c i o n a d o s m a r c a n d o la c a s i l l a

.

S e d e j a a l l e c t o r q u e s e l e c c i o n e , a m a n e r a d e p r á c t i c a , y v e r l a s t a b l a s q u e r e q u i er a para las comprobaciones y revisiones, en este manual sólo indicará los que se necesiten mostrar. Hacemos

click

en

,

y

en

el

cuadro

de

diálogo

“Select

Output”

s e l e c c i o n a m o s l o s 2 c a s e s d e l a n á l i s i s s í s m i c o t r i d i m e n s io n a l ( E Q X X D E S P y E Q Y Y D E S P ) y un solo caso del análisis sísmico e stático (SIS MOX X) o los 4 casos, apoyado s con la tecla “ C o nt ro l” d el te cl ad o po d e mo s s el ec c i o n a r e st os c a se s. H a c em o s c l ic k e n

p ar a

aceptar la selección.


Página 76


De

la

sección

“A NALY SIS

RESULTS” marcamos

y la

las

ca silla s

,

; d e l a s e c c ió n “ M O D E L D E F I N I T O N ” m a r c a m o s

casilla

;

luego

hacem os

click

en

para

ver

la s

ta bla s

de

resultados.

En la parte superior derecha tenemos un m enú desplegable de donde elegir el tipo de tabla que necesitemos que se nos mu estre. Como primera revisión veremos la cantidad de masa que se uso para el cálculo sísmico

y

los

modos

de

vibración

que

se

obtuvo,

seleccionamos

el

cuadro

“Modal

Participating Mass Ratios”. Podemos notar los modos y el valor en la columna “Period”, en las columnas UX , UY, U Z, RX, RY y RZ se observa el porcentaje de pa rticipación modal para los modos; en SumUX, SumUY, SumUZ, SumRX, SumRY y SumRZ encontramos los valores de participación modal acumulados. En las columnas con valores no acumulados p o d e m o s e n c o n t r a r q u é m o d o s s o n t r a s l a c i o n a l es y c u á l e s r o t a c i o n a l e s , P a r a e s t e m o d e l o e l m o d o 1 y 4 s o n m o d o s t r a s l a c i o n a l e s e n X , l o s m o d o s 2 y 5 s o n t r a s l a c i o n a l e s e n e l s e n t id o Y y los modos 3 y 6 son modos rotacionales. Otro resultado a obtener será que para cum plir con la norma, debemos de usar en el modelo tantos modos que nos den al menos un 90% de participación modal, así que sólo sería necesario trabajar con los 3 primeros modos, pero no realizamos ningún cambio ya que no es ningún problema en el tiempo de cálculo, no es comparable a calcular los modos de un edificio de varios niveles y muchos modos para lograr el 90% de participación de masa.


Página 77


Un criterio a tener en cuenta es evitar el fenómeno de resonancia, entonces el p e r i o d o f u n d a m e n t a l d e l a e s t r u c t u r a n o d e b e s e r i g u a l a l p e r i o d o f u n da m e n t a l d e l s u e l o . E l p e r i o d o f u n d a m e n t a l d e l s u e l o p a r a u n s u e l o T i p o S3 e s 0 . 9 . E l p e r i o d o f u n d a m e n t a l d e l a e s t r u c t u r a l o c a l c u l a m o s c o m o A l t u r a / C T , p o r l o q u e s e r í a 8 . 6 / 3 5 = 0 . 2 4 6 . A m b o s p e r i o d o s n o s o n s i m i l a r e s y e l p e r i o d o f u n d a m e n t a l d e l a e s t r u c t u ra s e e n c u e n t r a p o r d e b a j o d e l periodo fundamental del suelo. Se recomienda estructuras flexibles en suelos rígido y estructuras rígidas en suelos blandos para evitar que ambos periodos coincidan.

B u s c a m o s e l c u a d r o “ A u t o S e i s m i c U s e r C o e f f i c i e n t ”, e n e s t e c u a d r o e n c o n t r a m o s l o s distintos parámetros que ingresamos para el cálculo del caso estático seleccionado, en la columna “WeightUsed” encontramos el peso con el que se cálculo la cortante basal para l o s c a s o s d e a n á l i s i s e s t á t i c o y q u e t a m b i é n s e u s ó pa r a l o s c a s o s d e a n á l i s i s d i n á m i c o ; e n “BaseShear” encontramos la cortante en la base para este el case “SISMOXX”, de haber seleccionado los 4 casos de carga

para el

análisis sísmico estático se

encontrarían

e n u m e r a d a s e n m á s f i l a s . E l c o e f i c i e n t e d e a c e l er a c i ó n s í s m i c o f u e 0 . 1 9 6 9 , s i m u l t i p l i c a m o s el peso usado con este coeficiente obtendremos el Cortante en la Base.

La forma cómo distribuye el E tabs las fuerzas horizontales equivalente en cada nivel, c u a n d o s e e l i g e “ U s e r C o e f f i c i e n t ” , s e a c o n d i c i o n a a l a N T E D i s e ñ o S i s m o r e s i s t e n t e E- 0 3 0 . La distribución de estas fuerzas es de man era potencial, el valor de 1 para K hace que las f u e r z a s e n c a d a n i v e l t e n g a n u n a d i s t r ib u c i ó n c a s i l i n e a l e n f o r m a d e t r i á n g u l o i n v e r t i d o , y


Página 78


a manera que se incre menta el va lor para K tom a la forma p otencial y se increm enta el valor de la fuerza en el último nivel. En las siguientes imágenes se puede apreciar, la ecuación cómo se distribuyen las fuerzas en los niveles de una edificación con “User Coefficient” y un gráfico donde se ejemplifica distribuciones de la fuerza sísmica en un edificio de 8 niveles variando el K en 1, 2 y 3

Tenemos 2 formas de comprobar las derivas ocurridas en el modelo, la primera forma e s c o n l a d e r i v a q u e o c u r r e e n l o s d i a f r a g m a s a s i g n a d o s a l o s e nt r e p i s o s , e n n u e s t r o c a s o sólo tenemos 1 ya qu e el techo del segundo nivel es un techo inclinado; la segunda manera es con las derivas producidas en cada punto. Para el cálculo de los desplazamientos y derivas, a los resultados del análisis los m u l t i p l i c a mo s p o r e l 7 5 % d e l c o e f i c i e n t e d e r e d u c c i ó n s í s m i c a “ R ” y c o m p r o b a m o s s i e s t á n sobre el valor máximo qu e estipula la norma. El desplazamiento máximo en cualquier punto evaluado para estructuras de concreto armado no debe ser mayor al 0.7% de la altura al nivel de referencia al que se evalúa, por lo tanto la deriva máxima será = 0.007. En el Etabs a los puntos se les designa con un identificativo (label) que es el mism o en todos los n i v e l e s q u e h a y a e n e l m o d e l o , s e p u e d e v i s u a l i z a r e n l a p a n t a l l a h a c i e n d o c li c k e n marcando la casilla que corresponde a


y

de la sección “Object View Options”

Página 79


Procedemos

a evaluar los desplazamientos para el

diafragma del

primer nivel,

s e l e c c i o n a m o s l a t a b l a “ D i a p h r a g m C M D i s p l a c e m e n t s ”, e s m e j o r t r a b a j a r c o n u n a h o j a d e cálculo ya que cuando se modifica el modelo el formato de los resultados es el mismo y así g a n a r t i e m p o . S ó l o n o s i n t e r e s an l o s r e s u l t a d o s d e l a n á l i s i s d i ná m i c o . E n l a t a b l a s e i n d i c a n l o s p i s o s y e l d i a f r a g m a a s i g n a d o p a r a c a d a c a s o d e c a r g a , e n l a s c o l u m n a s U X, UY, UZ, RX, RY y RZ se entregan los datos de los desplazamientos y giros que se obtienen, en la columna “ Point” el programa nos indica el punto que asignó para el centro de ma sas “ C M ” y l u e g o s e p u e d e v e r l a u b i c a c i ó n e n c o o r d e n a d a s X , Y y Z . P a r a e l e v en t o EQXXDESP obtenemos el mayor desplazamiento en el punto 12 que es igual a 0.0078, multiplicando por 0.75R = 0.0078 x 0.75 x 8 = 0.0468 m = 4.68 cm; para el evento EQYYDESP se obtuvo el mayor desplazamiento en el punto 12 y es igual a 0.0063, m u l t i p l i c a nd o p o r 0 . 7 5 R = 0 . 0 0 6 3 x 0 . 7 5 x 8 = 0 . 0 3 7 8 m = 3 . 7 8 c m . L a u b i c a c i ó n d e l p u n t o d e m a y o r d e s p l a z a m i e n t o n o s d a r í a u n a i d e a d e q u é s e c t o r r e f o r z a r l a e s t r u c t u r a, e n c a s o de no cumplir con las derivas máximas.

Procedem os

a

evaluar

las

derivas,

evalua remos

p ri m e r o

las

deriv as

para

el

d i a f r a g m a , s e l e c c i o n a m o s e l c u a d r o “ D i a p h r a g m D r i f t s ”, e n l a t a b l a s e e n c u e n t r a n l o s niveles con los diafragmas asignados y el caso de carga a evaluar, en la sección “Point” se n o s i n d i c a q u é p u n t o d e l d i a f r a g m a p r e s e n t a m a y o r e s de r i v a s y e s m u y ú t i l a l m o m e n t o d e revisar la ubicación de dicho punto y tratar de rigidizar más la estructura en caso de no cumplir con las derivas máximas, las columnas siguientes nos indica la ubicación de estos p u n t o s d e m a y o r d e r i v a. E n l a s c o l u m n a s “ D r i f t X ” y “ D r i f t Y ” s e n o s e n t r e g a e l v a l o r d e l a s derivas y para evaluar con las derivas máximas del reglamento las multiplicamos por el 7 5 % d e R . P a ra e l e v e n t o E Q X X D E S P l a m á x i m a d e r i v a se p r e s e n t a e n e l p u n to 4 3

la

d e r i v a e n l a d i r e c c i ó n X e s 0 . 0 0 1 8 , mu l t i p l i c a n d o e s t e v a l o r p o r 0 . 7 5 R = 0 . 0 0 1 8 x 0 . 7 5 x 8 = 0.108, la máxima deriva en el sentido "Y" la obtendremos con el evento EQ YYDESP y es igual a 0.001926 multiplicado por 0.75R = 0.001926 x 0.75 x 8 = 0.1155.

En nuestro modelo, con el cálculo de las derivas y

desplazamientos estaríamos

evaluando sólo primer nivel por lo tanto se debe evaluar las derivas y de splazamientos para


Página 80


los puntos, seleccionamos la tabla “Point Displacements” y se procede a evaluar los desplazamientos multiplicando estos valores por 0.75R. C omo son muchos da tos podemos copiar

el

resultado

de

la

tabla

desde

el

menú

Edit/Copy

Entire

Table

y

pegarlo

directamente al Excel. Los datos que entrega el programa son los desplazamientos y rotaciones en cada punto.

Para evaluar las derivas de cada punto, seleccionamos la tabla “Point Drifts”, el programa nos entregará los resultados de los desplazamientos y de rivas por cada punto en el nivel correspondiente, si localizamos el punto 43 y 44 notamos que los resultados son los mismos que lo que nos entrego la tabla “Diafhragm Drifts”. Con esta tabla multiplicando cada

valor

por

0.75R

podemos

comprobar

si

están

por

encima

de

lo

que

la

norma

especifica.

N o s a p o y a m o s e n u n a h o j a d e c á l c u l o y a c a d a v a l o r, t a n t o d e d e s p l a z a m i e n t o s y derivas, los multiplicamos por 0.75R y evaluamos cual es el valor máximo que se produce de todo el conjunto de resultados, también podemos indicar que se nos muestren con otro color los valores de deriva que sobrepasen el 0.007, y quizá que nos indique qué punto es el que presenta el valor máximo de la deriva y el nivel. P a r a e l e v e n to E Q X X D E S P , v e m o s q u e

las derivas máximas se presentan en los

puntos 1, 7, 13, 19, 25, 31, 37 y 43 todas del primer nivel con un valor igual a 0.01080. Para el evento EQYYDES P las derivas máximas se presentan en los puntos 43 y 44 del primer nivel con un valor de 0.01156. En el segundo nivel en la dirección X la mayor deriva


Página 81


se presenta en los puntos 3 y 9 con un valor de 0.0056; y en el sentido "Y" el punto 9 presenta la m ayor deriva con un valor de 0.00474.

Ahora podemos e valuar que el modelo necesita tener m ás rigidez en el sentido X e Y, ya que las derivas para el primer nivel sobrepasan el valor de 0.007 que es el máximo según la NTE Diseño Sismoresistente E-030. Debemos de evaluar qué puntos sobrepasan las derivas en cada dirección para ir proponiendo las modificaciones a realizar al modelo. Se probaron algunas secciones y l u e g o d e r e a l i z a r l o s p a s o s a n t e r i o r e s , s e l l e g a ro n a d e r i v a s m u y c e r c a n a s a l v a l o r m á x i m o , cabe indicar que las derivas máximas dependen del trabajo en conjunto de todos los elementos resistentes y no es necesario llegar a una aproximación como la que se obtuvo sino valores cercanos, primando el criterio del lector.


Página 82


Las columnas C-3 circulares se cambiaron a un diámetro de 45 cm, las columnas C-2 rectangulares se modificaron a una sección de 25x55 cm; las columnas C1 de sección T ee se modificó en ambas direcciones en la dirección "X" se tiene una longitud de 70 cm y en la dirección "Y" un largo de 55 cm, en ambas direcciones el ancho es de 25 cm. Las secciones se modelaron continuas y sin cambio entre el primer y segundo nivel, se deja al lector y su criterio el probar el cambio de sección a las columnas del segundo nivel para llegar a secciones más económicas. Se muestran los cuadros de resultados obtenidos luego del cambio de sección.


Página 83


Las máximas derivas para el caso EQXXDESP se presentan en los puntos 4, 10, 16, 2 8 , 3 4 , 4 0 y 2 2 c o n u n v a l o r d e 0 . 0 0 6 9 4 ; p a r a e l e v e n t o E Q Y Y D E S P l a s m á x i m a s d e r i v a s se presentan

en

los

puntos

1,

4,

2

y

3

con


un

valor

de

0.00667.

Como

se

mencionó

Página 84


anteriormente, no es necesario que las derivas estén muy cercanas al valor máximo ya que quizá se estaría perdiendo tiempo en estar mod ificando las secciones. A continuación realizaremos el control de giros, el desplazamiento relativo entre 2 n i v e l e s n o d e b e s e r m a y o r a 1 . 7 5 e l d e s p l a z a m i e n t o r e l a t iv o d e l o s c e n t r o s d e m a s a d e e s o s niveles. Podemos generalizar en la misma hoja de cálculo para que nos indique que el desplazamiento relativo de cada punto dividido por el desplazamiento relativo de los centros de masa, no sean mayores a 1.75. A continuación mostramos los cuadros en donde s e o b s e r v a q u e e n e l s e n t i d o X e l m á x i m o v a l o r e s 1 . 0 1 9 y e n e l s e n t i d o Y e s d e 1 . 1 33 . E s t e c o n t r o l d e g i r o s n o s e m e n c i o n a e n l a a c t u a l i z a c i ó n d e l a E- 0 3 0 d e l 2 0 0 3 , p e r o s i s e mencionaba en la anterior.


Página 85


A continuación procedemos a evaluar las cortantes basales del análisis dinámico y el e s t á t i c o , s e l e c c i o n a m o s l a t a b l a “ R e s p o n s e S p e c t r u m B a s e R e ac t i o n s ” e n d o n d e e s t a r á n listados las fuerzas cortantes para los casos de respuesta dinámic a.

En la tabla superior, se indican los casos de análisis y la participación en cada n o d o , y l u e g o e n l a f i l a “ A L L ” s e i n d i c a e l r e s u l t a d o d e l a c o m b i n a c i ó n d e m o do s . P a r a l a dirección X el evento EQXXDESP en la columna F1, presenta el valor de la cortante en la base que es 91.78 Tn; en la dirección Y el evento EQYYDESP y la columna F2 indica el v a l o r d e l a c o r t a n t e b a s a l c o n u n v a l o r d e 9 2 . 3 1 T n . S e m u e s t r a a c o n t in u a c i ó n e l r e s u m e n de los datos obtenidos, el 80% de la cortante por el análisis de fuerzas equivalente es m u c h o m e n o r a l a s c o r t a n t e s d e l a n á l i s i s e s p e c t r a l t r id i m e n s i o n a l , e s l a r a z ó n p o r l a q u e e l f a c t o r a e s c a l a r s a l e m e n o r a l v a l o r d e l a g r a v e d a d ( 9 . 81 ) ; e n e s t e c a s o e l v a l o r a e s c a l a r s i g u e s i e n d o 9 . 8 1 , s ó l o s e m o d i f i c a e s t e fa c t o r e n e l c a s o q u e s e a m a y o r a l v a l o r d e l a gravedad.

Además de las tablas usadas, se pueden seleccionar otras tablas útiles com o: , donde se pu ede ubica r las coorden adas de los centro s de masa

y rigidez.

-

, donde se muestran las cortantes aplicadas a los niveles por cada evento seleccionado.


Página 86

PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO

8.

CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DE DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRET O ARMADO. Nos basaremos en el Concrete Frame D esign Manual, para explicar el diseño de

columnas, vigas y viguetas. El Etabs viene implementado con el módulo acorde con el ACI 3 1 8 - 2 0 0 5 , s e h a r á n c o m e n t a r i o s c o n l a n o r m a A C I 3 1 8 - 2 0 0 8 y la N o r m a T é c n i c a d e C o n c r e t o A r m a d o E- 0 6 0 .

Ingresamos

por

el

O p t i o n s / P r e f e r e n c e s /C o n c r e te F r a m e D e s i g n , e n e l cuadro

de

diálogo

"Concrete

Frame

Design

Preferences" se tienen los valores a considerar con los que se castigan a los elementos.

D e s i g n C o d e : e n e s t a c a s i l l a e l e g i m o s e l c ó d i g o c o n e l q u e v a m o s a t r a b a j a r, l a N T E E - 0 6 0 , s e b a s a e n e l R e g l a m e n t o A C I , p o r l o q u e e l e g i m o s A C I 3 1 8- 0 5 / I B C 2 0 0 3 .

Seismic Design Category: versiones anteriores al ACI 318-2008, se usaban para ubicar la edificación tomando niveles de riesgo (Low. Moderate/Intermediate y High seismic risk), el cambio a categorizar (en A, B, C, D, E y F) se hace con el objetivo de que la norma sea coherente con el resto de códigos, ante la ausencia de un código g e n e r a l e n E E U U . D e a c u e r d o a l a n o r m a A C I 3 1 8- 2 0 0 8 , t o d a s l a s e d i f i c a c i o n e s c a t e g o r i z a d a s " A " , s e d i s e ñ a r á n t e n i e n do e n c u e n t a l o s c a p í t u l o s d e l 1 a l 1 9 y e l 2 2 ; p a r a e d i f i c a c i o n e s d i s t i n t a s a l " A " d e b e m o s d e r e m i t i r n o s a l c a p í t u l o 2 1, e s t o n o s p e r m i t i r á p l a n t e a r u n n i v e l d e d e t a l l a d o d e l o s e l e m e n t o s a d i s e ñ a r. T a m b i é n s e m e n c i o n a q u e e s t e c ó d i g o n o r i g e p a r a e l d i s e ño d e t a n q u e s y r e s e r v o r i o s , p a r a l o q u e hay que remitirse al ACI 350


Página 87

menú


En la norma ASCE 7-05 (tabla 20.3.1) o la IBC 2006 (1613.5.2), encontramos la manera cómo se ubica una edificación en alguna de las categorías, teniendo en cuenta las propiedades del suelo.

U n a v e z q u e s e t e n g a c a t e g o r i z a d a l a e d i f i c a c i ó n , l a n o r m a A C I 3 1 8- 2 0 0 8 n o s indicará qué secciones del capítulo 21 se debe de cumplir:


Página 88


Adicionalmente se indica que en todo sistema estructural diseñado para soportar c a r g a s s í s m i c a s e l A C I r e c o m i e nd a t e n e r e n c u e n t a l a s s i g u i e n t e s r e c o m e n d a c i o n e s : ( a ) P ó r t i c o s o r d i n a r i o s r e s i s t en t e s a m o m e n t o d e b e r á n s a t i s f a c e r c o n 2 1 . 2 . (b) Muros estructurales ordinarios de concreto reforzado no nece sitansatisfacer disposiciones del capítulo 21. ( c ) P ó r t i c o s i n t e r m e d i o s r e s i s t e n t e s m o m e n t o de b e n s a t i s f a c e r c o n 2 1 . 3 (d) Muros prefab ricados interm edios deberá n satisfacer con 21.4. (e) Pórticos especiales resistentes a momento deberán satisfacer desde 21.5 a 21.8. (f) Muros estructurales esp eciales deberá n satisfacer con 21.9. Todos los pórticos y muros estructurales especiales también deberán satisfacer desde 21.1.3 a 21.1.7. Al

no

estar

el

cód igo

ACI

3 1 8- 2 0 0 8 ,

inclu ido

en

el

módu lo

de

diseño ,

las

v e r i f i c a c i o n e s m e n c i o n a d a s s e t e n d r á n q u e r e a l i z a r a p a r te , y a q u e s ó l o t o m a e n cuenta hasta el ACI 318-2005, y en los requerimientos para el diseño de secciones resistentes ha habido algunos cambios en este último código. Muchas normas como la NTE E-060, carece de recomendaciones a tomar para el d e t a l l e d e l a s s e c c i o n e s , p e ro p o d e m o s b a s a r n o s e n l a n o r m a A C I 3 1 8- 2 0 0 8 y c u b r i r esos vacíos.

N u m b e r o f I n t e r a c t i o n C u r v e s y N u m b e r o f I n t e r a c t i o n P o i n t s: c o n e s t a o p c i ó n e l programa nos da la opción de elegir cómo trazará los diagramas de interacción, indicaremos el número d e puntos por curva (número impar) y el núm ero de curvas en 360º. En la figura a continuación se presenta un ejem plo.


Página 89


Consider Minimun Eccentricity: Según el ACI 318-2008 (sección 10.10.6.5), en el d i s e ñ o d e p ó r t i c o s s i n d e s p l a z a m i e n t o l a t e r a l , s e i n d i c a u n m o m e nt o f a c t o r i z a d o mínimo, esto con el propósito de tomar en cuenta los efecto de esbeltez en los extremos de las columnas, que pueden producirse por excentricidades accidentales no consideradas.

Phi (Tension Controlled): Factor de reducc ión de resiste ncia a flexión sin ca rga a x i a l , s e g ú n A C I 3 1 8- 2 0 0 8 ( 9 . 3 . 2 . 1 ) y E - 0 6 0 ( 1 0 . 3 . 2 . 1 y 1 0 . 3 . 2 . 2 ) , e s i g u a l a 0 . 9 0 .

Phi (Compression Controlled Tied): Factor de redu cción de resistencia a flexión con carga axial a compresión y para compresión sin flexión, con estribos noen espiral, s e g ú n A C I 3 1 8 - 2 0 0 8 ( 9 . 3 . 2 . 2 . b ) e s i g u a l a 0 . 6 5 ; s e g ú n E- 0 6 0 ( 1 0 . 3 . 2 . 3 . b ) e s i g u a l a 0.70.

Phi (Compression Controlled Spiral): Factor de reducción de resistencia a flexión c o n c a r g a a x i a l a c o m p r e s i ó n y p a r a c o m p r e s i ó n s i n f l e x i ó n , c o n e s t r i bo s e n e s p i r a l , según ACI 318-2008 (9.3.2.2.a) es igual a 0.75; según E-060 (10.3.2.3.a) es igual a 0.75. La norm a E-060 indica q ue, para valores red ucidos de c arga axia l, el valor de ϕ puede incrementarse linealmente hasta

0.90, conforme

el valor

de ϕPn d isminuye desde

0 . 1 0 x A g x f ' c a c e r o ; a d e m á s c u a n d o e l v a l o r d e 0 . 7 0ρ b p a r a e l e m e n t o s c o n e s t r i b o s n o en espiral, ó 0.75ρb para estribos en espiral, sea menor que 0.10xAgxf'c, este valor s e r á r e e m p l a z a d o p o r 0 . 7 5 ρb y 0 . 7 5 ρ b e n l o s v a l o r e s a n t e r i o r e s r e s p e c t i v a m e n t e . El ACI 3 18-2008, se menciona: Para las secciones en las qu e la deformación unitaria n e t a a l a t r a c c i ó n e n e l a c e r o e x t r e m o e n t r a c c i ó n e n e l e s t a d o d e r e s i s t e n c i a n o m in a l , ε t , s e e n c u e n t r a e n t r e l o s l í m i t e s p a r a s e c c i o n e s c o n t r o l a d a s p o r c o m p r e s i ó n y l a s secciones controladas por tracción, se permite que φ aumente linealmente desde el valor correspondiente a las secciones controladas por compresión hasta 0.90, en la medida

que

ε t a u m e n t e

desde

el

límite

de

deformación unitaria

co n t r o l a d o

por

compresión hasta 0.005. En forma alternativa, cuando se usa el Apéndice B, para e l e m e n t o s e n l o s c u a l e s f y n o e x c e d a 4 2 0 M p a ( 4 2 0 0 K g / c m 2 ) , c o n r e f u e r z o s i m é t r i c o , y ( d ' − d s ) / h n o e s m e n o r d e 0 . 7 0 , s e p e r m i t e a u m e n t a r φ l i n e a l m e n t e h a s t a 0 . 9 0 , e n l a medida

q u e φ P n

disminuye

desde

0.10xfc'xAg

hasta

cero.

Para

otros

elementos

reforzados φ puede incrementarse linealmente a 0.90 en la medida que φPn dism inuye d e s d e 0 . 1 0 x f c ' x A g ó P b , e l q u e s e a m e n o r , h a s t a c e r o .


Página 90


Phi (Shear and/or Torsion): Factor de reducc ión de resistencia a cortante y torsión, según AC I 318-2008 (9.3.2 .3) es igual a 0.75; según E-060 (10.3.2.4), igual a 0.85.

Phi (Shear Seismic): Según el ACI 318-2008 (9.3.4 y 9.3.4.a), para muros estructurales prefabricados intermedios en categorías sísmicas de diseño D, E y F; pórticos especiales o muros estructuras especiales que resisten efectos sísmicos E; el valor de φ puede modificarse con lo siguiente: (a) En cualquier elemento estructural q u e s e d i s e ñ e p a r a r e s i s t i r E , φ p a r a c o r t a n t e d e b e s e r 0 . 6 0 s i l a re s i s t e n c i a n o m i n a l a cortante del elem ento es menor que e l cortante corr espondie nte al desarroll o de la resistencia nomin al a flexión del eleme nto. La resistenc ia nominal a flexió n debe d e t e r m i n a r s e c o n s i d e ra n d o c a r g a s a x i a l e s m a y o r a d a s m á s c r í t i c a s e i n c l u y e n d o E ;

Phi (Shear Joint): En el AC I 318-2008 (9.3.4 y 9.3.4.c ) para muro s estructura les p r e f a b r i c a d o s i n t e r m ed i o s e n c a t e g o r í a s s í s m i c a s d e d i s e ñ o D , E y F ;

pórticos

especiales o muros estructuras especiales que resisten efectos sísmicos E; el valor de φ

puede modificarse con lo siguiente: (c) En nudos y vigas de acople reforzadas en

forma diago nal φ para cortante debe ser 0.85.

Pattern Live Load Factor: Según ACI 318-2008 (9.2.1a), en las combinaciones de carga de diseño, de la 9-3 a 9-5, el factor de mayoración para las cargas vivas puede r e d u c i r s e a 0 . 5 , e x c e p t o p a r a e s t a ci o n a m i e n t o s , á r e a s o c u p a d a s c o m o l u g a r e s d e reunión pú blica y en tod as las áreas do nde L sea superior a 4 .8 kN/m2 (490 -500 Kg/m2).

Utilization Factor Limit: El programa indica que cuando no se tiene el área del r e f u e r z o d ef i n i d a , s e d i s e ñ a r á t o m a n d o u n a c o l u m n a c o n u n a r e l a c i ó n d e c a p a c i d a d igual al factor límite de uso. La categoría de la edificación, evaluando los parámetros d el suelo y riesgo sísmico, y compa rándola co n la tabla de la IBC 200 6 (1613 .5.2), podem os considera rla en la c a t e g o r í a D ó E , s e g ú n e l A C I 3 1 8- 2 0 0 8 , l o s r e q u i s i t o s p a r a l a s c a t e g o r í a s D , E y F s o n l a s mismas, tal como se observa en la tabla R21.1.1. En el cuadro a continuación se entregan l o s p a r á m e t r o s d e l s u e lo a t o m a r e n c u e n t a .


Página 91


Suelos Cohesivos

Resistencia Típica al Corte en Condición No Drenada (kPa)

Espesor del Estrato (m) *

Blandos Medianamente Compactos Compactos Muy Compactos

<25 25 – 50 50 – 100 100 - 200

20 25 40 60

Suelos Granulares

Valores Típicos de ensayos de Penetración E stándar (SPT)

Espesor del Estrato (m) *

4 – 10 10 – 30 > 30

40 45 100

Sueltos Medianamente Densos Densos

* Suelo con velocidad de onda de corte menor que el de una roca A continuación entregamos

los valores comparativos entrelas normas NTE E-060 y

la ACI 318-2008, cabe indicar que para el desarrollo del manua l usaremos ambas normas, y o b t e n e r l a d i f e r e n c i a s e n t r e a m b o s c ó d i g o s.

Acero de Refuerzo El Etabs nos permite poder trabajar con u n a g a m a d e a c e r o s d e r e f u e r z o a g r u pa d o s p o r normas

internacionales.

revisarlos

o

Accedemos

editarlos

por

para

poder

el

menú

Options/P referen ces/Rein forcing Bar Sizes. En el cuadro de diálog o "Reinforcin g Bar Sizes, tenemo s la opció n de a ñadir un nuevo re fue rzo modificar uno existente los que no usemos

,

,, borrar alguno o , resetear algún cambio

que hicimos y queremos volver a los valores por defecto

. Hacemos click en

para aceptar algún cambio realizado o salir del cuadro de diálogo o en

para

d e s c a r t a r c u a l q u i e r c a m b i o y r e g r e s a r a la p a n t a l l a d e l E t a b s . Los cambios que podemos realizar para editar o crear un nuevo tipo de refuerzo es: Bar ID, que será el nombre o identificador de la barra; Ba r Area, para el ingreso del á rea del refuerzo en las unidades que se trabajan; Bar Diameter, ingresaremos el diámetro de la barra a trabajar. En la imagen mostrada se indica el cuadro de diálogo "Reinforcing Bar Sizes" en milímetros.


Página 92


A continuación detallamos los tipos de grupos que vienen agrupados en el Etabs:

ASTM standard bar sizes: #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8, #9, #10, #11, #14, and #18: Son unidad es

de

acue rdo

a

las

nor mas

AST M

en

un idades

ingl esas,

la

form a

c o mú n

de

trabajarlas es convirtiéndolas el valor d el diámetro a pulgadas, ejemplo #2 será igual a 2/8 por lo tanto 1/4", así tendremos el resto de diámetros: 3/8", 1/2", 5/8", 7/8", 1".

ASTM metric bar sizes: 10M, 1 5M, 20M, 25M, 30M , 35M, 45M and 55M: Unidades s e g ú n l a n o r m a A S T M e n s i s t e m a mé t r i c o , l o s d i á m e t r o s e s t á s d a d os e n m i l í m e t r o s c o n u n v a l o r a p r o x i m a d o , e j e m p l o 1 0 M = 1 1 . 3 m m , 30 M = 2 9 . 9 m m ; s e d e j a a l l e c t o r r e v i s a r l o s valores que presenta el programa.

E u r o p e a n ( m e t r i c ) b a r s i z e s : 6 d , 8 d , 1 0 d , 1 2 d , 1 4 d , 1 6 d , 2 0 d , 2 5 d , 2 6 d a n d 2 8 d : e l refuerzo se entrega en unidades métricas europeas, los diámetros se leen fácilmente en m i l í m e t ro s , e j e m p l o 6 d = 6 m m , 1 4 d = 1 4 m m .

Reducción d e Carga Viva Debido a la poca probabilidad de que los ambientes y niveles de un edificio se encuentren cargados al 100%, las normas de diseño permiten un factor de reducción de las cargas vivas. Podemos asignar el tipo de reducción por el menú Option/Preferences/Live Load Reduction, en el cuadro Live Load Reduction Factor, encontramos varios métodos c o m o e l U B C 9 7 , A S C E- 9 5 , e t c . S i n o s e d e s e a h a c e r u s o d e l a s r e d u c c i o n e s d e c a r g a s p a r a el

diseñ o

se

s e l e c c i o na

,

para

la el

casilla resto

de

opciones se pide al usuario que revise la ayuda del Etabs (tecla F1) o el có digo especificado, aquí se trabajará con las normas que nos indica la NTE E-060. En el capítulo 4 de la NTE Carga E-020, se indican cómo se ha ce la reducción de cargas: - Para el diseño de las losas en azoteas y techos, no se permitirá ninguna reducción a excepción de las vigas.


Página 93


- En los elementos horizontales pertenecientes a entrepisos se podrá realizar la r e d u c c i ó n d e c a r g a d e a c u e r d o a l o s s i g u i en t e s v a l o r e s :

-

En

elementos

almacenamiento,

horizontales (losas, biblioteca,

archivos,

vigas,

viguetas), diseñados

estacionamiento

de

para

vehículos,

soportar lugar

de

asamblea, industria o tienda, se considerará el 100% de la carga, a excepción de los elementos verticales (columnas, muros) donde el porcentaje m ínimo de reducción será 80%. - En estructuras con entrepisos tipo losas sin vigas (flat slab), no se permitirá ningún factor de reducción. - P a r a l o s e l e m e n t o s v e r t i c a l e s ( m u r o s y c o l u m n a s ) , n o h ab r á r e d u c c i ó n d e c a r g a d e l o s t e c h o s o a z o t e a s ; l as r e d u c c i o n e s s e r á n 1 5 % e n e l n i v e l m á s a l t o y d e u n 5 % p o r cada nivel sucesivo, con una reducción máxima del 50%. Mostramos a continuación a manera de ejemplo cómo sería el indicar el factor de reducción para un edifico de 7 niveles para elementos verticales: en la figura "a" se considera qu e el edificio será diseñad o para soportar almac enamie nto, biblioteca, archivo s, estacionamiento de vehículos, lugar de asamblea, industria o tienda, como es el caso de este modelo, seleccionamos la casilla

y luego click en

. Del cuadro "Live Load Reduction By Stories Supported" en la sección "Number of Stories Supportedd" enumeramos los niveles que soportará el elemento (no es el nivel en sí, sino cuántos niveles estarían soportando las columnas o muros) y en "Reduction Factor" los p o r c e n t a j e s d e r e d u c c i ó n d e c a r g a q u e c o r r e s p o n d a ( 1 = 1 0 0 y a s í p a r a e l r e s t o d e v a l o r e s ). En la figura "b" se muestra el edifico de 7 niveles pero para un edificio normal que no t e n g a l a s r e s tr i c c i o n e s c o m o s e r u n e d i f i c i o p a r a s o p o r t a r c a r g a s p a r a a l m a c e n e s .


Página 94


Del cuadro anterior, en la figura "b", si se tendría un edificio de más niveles, los elementos que soportan 9 entrepisos llegarían al máximo factor de reducción de carga, elementos que soporten más niveles también llevarían un factor de reducción de 50% (0.50). En la imagen a la izquierda mostramos cómo llenamos el cuadro para el modelo que estamos r e a l i z a n d o, S e t i e n e l a s o p c i o n e s d e

para

a g r e g a r u n n u e v o f a c t o r o e l e m e n t o q u e s o p o rt e l o s niveles, modificar uno

existente

,, borrar

alguno o los que no usemos en

. Hacemos click

para aceptar algún cambio realizado y salir

del

cuadro

de

diálogo

o

en

para

descartar algún cambio realizado. El problema es que el programa al presentarse un techo inclinado y no hay un diafragma asignado, sólo interpretará que se tiene un solo nive l para el diseño, y en ambos niveles trabajará con un 100% de las cargas, la variación del factor de r e d u c c i ó n , l o h a r e m o s e n l a f a s e d e d i s e ñ o c o n l a o p c i ó n "O v e r w r i t e s " . En el cuadro "Live Load Reduction Factor", una vez asignados los factores de reducción,

revisamos

la

sección

"Aplication

y no

to

Columns",

seleccionamos

la

opción

para que el programa efectúa estas

reducciones sólo a las cargas axiales en los elementos, así tener un margen de seguridad al no reducir os momentos y cortantes, esta opción también se deja a criterio del lector. Hacemos click en

para volver a la ventana principal del Etabs.

L a s r e d u c c i o n e s p a r a e l e m e n t o s v e r t i c a l e s n o e s t á n p er m i t i d a s e n n u e s t r o m o d e l o , y a q u e é s t e e n s u v i d a ú t i l p u e d e p r e s e n t a r c a r g a s p r o v e n i e n t e s d e l u g a r e s p a r a a s a m b l e a s. D e tener que realizar esta reducción se tendría que configurar la reducción de cargas desde la opción

y c a r g a r l o s d a t o s d e l a t a b l a 4 .2 . 1 d e l a N T E E - 0 2 0 ,

se pretende que el usuario investigue y pruebe esta opción o la pueda preguntar en el tema publicado en la Comunidad para la Ingeniería Civil donde se trata el tema. Estas redu ccione s de carga, el program a, solo aplica a los elemen tos frame, wa ll y link, no a los elemento s tipo floor o ramp. Otro factor a indica r es que cuando se cre an Preparado para la Comun idad para la Ingeniería Civil

Página 95


cases de cargas vivas para que el programa use estos factores de reducción, el tipo del case d e b e d e s e r " R e d u c i b l e L i v e ", e s l a r a z ó n p o r l a q u e s e c r e ó e l c a s e " L I V E " c o n e l t i p o "Reducible Live" y "LIVE UP" con el tipo "Live" ya que en cargas te techo las cargas se toman igual al 100% a excepción de las vigas, se deja a criterio del lector aplicar este concepto.


Página 96

COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO

9.

C O M B I N A C I O N E S D E C A R G A. En esta parte del manual procederemos a comentar las distintas combinaciones de

carga que indica el ACI 318-2008 y la NTE E-060, sólo se considerará combinaciones de cargas muertas, vivas y sismo; las cargas debidas a presiones de suelo (estáticas o con efectos sísmicos), cargas eólicas, cargas de fluidos, etc, no se explicarán, dejando éstas para comentarios en la pág ina de la Comunidad para la Ingeniería Civil. También procederemos a generar la envolvente de cargas vivas y en el apartado p o s t e r i o r s e p r o c e d e r á c o n e l d i s eñ o d e l a s c o l u m n a s , v i g a s , l o s a a l i g e r a d a . P o s t e r i o r m e n t e se procederá al diseño de la cimentación, previa evaluación de los estados límites (primer y segundo ). Por último, evaluarem os el modelo calculado con ap oyos, mode lados com o r e s o r t e s l in e a l e s y

helicoidales. El diseño de los elementos de con creto armado

y la

c i m e n t a c i ó n , s e h a r á c o m o u n c u r s o t a l l e r e n l a pá g i n a d e l a C o m u n i d a d . Por el menú Define/Load Combinations o por medio del ícono , ingresamos al cuadro de diálogo "Define Load Combinations",

se

tiene

las

opciones

de

agregar

una

nueva

combinación

, modifica r una combin ación borrar

una

c o m b i n a c i ón

opciones

y

de

carga

, ,

luego

las

para aceptar las combinaciones creadas

o modificadas y descartar cualquier cambio no deseado. Se necesita un a combinación de cargas que nos entregue la e n v o l v e n t e d e l a s d i f e r e n t e s c a r g a s v i v a s , c o n s i d e r a n d o q u e e s m ás probable que todos los ambientes no estén soportando sobrecargas al mismo tiempo y evaluar cuáles son los resultados más desfavorables que se produzcan, se realiza una alternancia de cargas como cargar c i e r t o s t r a m o s d e l a e s t r u c t u r a i n t e r c a l a d a m e n t e o en f o r m a d e d a m e r o , p a r a o b t e n e r valores como momentos positivos o negativos máximos. Esta alternancia se complica aún más con un edificio de más niveles ya que se evalúa n o s ó l o e n u n n i v e l s i n o c o m b i n a r l a s s o b r e c a r g a s i n t e r c a l á n d o l a s e n t r e l o s n i v e l e s . En e s t e manual se indicará la alternancia sólo para el primer nivel, se deja al lector probar o tener en cuenta este efecto en futuros modelos. Como el objetivo es intercalar entre tramos, d e b e m o s d e v o l v e r a d i b u j a r l a l o s a d e 5 c m , p e r o d i v i d i d a e n t r a m o s, n o d e m a n e r a g e n e r a l como se estuvo trabajando y cuando se tenga la losa completa asignar a todos los elementos área el respectivo diafragma y el mesh con el que se estuvo trabajando para a sí obtener los mismos

re sultados

ante riores

y

no

hacer

o b s e r v a c i on e s

de

algún

erro r

que

podría

generarse. Debemos recordar que la losa de las aulas soportaban cargas vivas de 300 Kg/m2 y cargas mu ertas de 200 Kg/m2, la losa del pasadizo soportaba cargas viva s de 4 00 K g / m 2 y c a r g a s m u e r t a s d e 2 0 0 K g / m 2 ; l a s c a r g a s m u e r t as n o l a s a l t e r n a r e m o s s ó l o l a s vivas. El case estático ya creado "LIVE", será el primer caso donde se tienen todos los t r a m o s c a r g a d o s , p o d e m o s r e n o m b r a r l o a " L I V E 1 " ; c r e a re m o s 4 c a s e s d e c a r g a s v i v a s m á s , c o m o t i p o d e c a r g a " R e d u c i b l e L i v e ", t e n d r e m o s e n t o n c e s L I V E 2 , L I V E 3 , L I V E 4 y L I V E 5 .


Página 97


Antes de proceder a crear las combinaciones, notaremos que los comandos de creación están bloqueados, hacemos modela miento.

En

las

figuras

c l ic k

siguien tes

en el se

íc o n o

muestra

, para cómo

se

volver a a s i g n ar á n

la fase de las

carga s

d i s t r ib u i d a s v i v a s p a y a l o s 4 c a s e s d e c a r g a s v i v a s r e s t a n t e s , l a s u n i d a d e s e s t á n e n K g / m 2 .


Página 98


Con los 5 cases de cargas vivas procedemos a crear una combinación de cargas que n o s e n tr e g u e e l v al o r d e l a r e su l t an t e . I ng r e s am o s p o r e l m e n ú i n d ic a d o o e l í co n o creamos una nueva combinación Name"

colocamos

"LIVE",

en

, "Load

,

como nombre en "Load Combination

Combination

Type"

podemos

seleccionar

cuatro

d i s t i n t a s c o m b i n a c i o n e s : A D D ( c o m b i n a c i ó n l i n e a l a l g e b r a i c a d e l o s m á x i m o s v a l o r e s pa r a los cases que se especifiquen con su respectivo factor de escala), ENVE (entrega la envolvente de los cases que se especifiquen o los valores máximos que se produzcan), ABS (entrega la

suma de los

valores ab solutos de los ca ses indicad os), SRSS

( e n t r e ga l a

combinación de las raíces cuadradas de la suma de los cuadrados de los valores de los cases que se incluyan en la combinación. Usaremos el tipo EN VE, en "Define Combination" encontramos todos los cases que hemos creado y también se ubicarán las combinaciones de carga que se crearán, elegimos el "LIVE1", en "Scale Factor"

el

valor

de

1

y

hacem os

click

en

, vemos que se ingresó el primer case a la combinación, procedemos de la misma manera con los 4 cases de carga viva restantes, por si q u e r e m o s m o d i f i ca r e l f a c t o r d e e s c a l a o u n c a s e podemos hacer uso de borrarlas.

Una

vez

o

ingresados

hacemos click en

los

para 5

cases

para finalizar con el

ingreso del case o en

para descartar

algún cambio. Si corremos el modelo podemo s visualizar los momentos generados por cada case d e cargas vivas y la combinación de todas. Seleccionamos la elevación del pórtico B, hacemos click en la flecha abajo del ícono Frame /Piers/Spa ndrel

Forc es,

en

y veremos que nos salen opciones, entre ellas el

cuadro

de

diálogo

" M em b e r s

For ce

Diagra m

for

Frames", seleccionamos el case de carga "LIVE1" en "Load", luego en "Component" que nos e n t r e g u e l o s m o m e n t o s p r o d u c i d o s en l a d i r e c c i ó n 3 , e n " O p t i o n s "

marcamos en "Show

V a l u e s i n D i a g r a m " . E l r e s t o d e o p c i o n e s s e d e j a n p a r a q u e el l e c t o r p u e d a i r p r o b a n d o . Click en

.


Página 99


En la imagen siguiente podemos observar los resultados para momentos flectores producidos por el case LIVE1, se puede elegir otro case de carga o combinación, con el procedimiento anterior

o

ingre sando

po r

el

menú

Di s p l a y s / S h o w

Me mbers

Forces/Stress Diagram/Frame Pier Spandrel Force. Una forma rápida de mostrar el los diagramas de m omentos o fuerzas elegido variando los cases de carga es por el ícono

de la barra de

herrami entas de visua lización rápid a, que se ubica en la esquina inferior derecha


.

Página 100



Página 101



Página 102


E n l a ú l t i m a i m a g e n c o r r e s p o n d i e n t e a l a e n v o l v e n t e d e c a r g a s v i v a s , p o d e m o s observar cómo el programa realiza la envolvente Si los resultad os provie nen de un

c a s e d e c a r g a o c o m b i n a c i ó n n o e n v o l v e n t e ,,,,

seleccionando cualquier elemento y haciendo click con el botón derecho del mouse se nos entregará los detalles de momentos - cargas axiales - deflexiones, podemos evaluar según el t i p o d e c a s o q u e s e e l i j a , s e p u e d e o b t e n e r r e s u l t a d o s e n d i s t a n c i a s a b s o l u t a s , r e l a t i v a s , se deja al lector probar las formas có mo se entregan los resultados.


Página 103


Cuando se evalúa una combinación de carga del

tipo envolvente, sólo se nos

entregará valores de los elementos de manera gráfica.

Ahora

ya

t enemo s

todos

los

case s

a

u sa sa r

para

la s

combina ciones

de

diseño,

personalmente siempre defino cases para análisis espectrales para XX e YY, la razón es para que las anteriores que se definieron (EQXXDESP y EQYYDE SP) sirvan para el cálculo de desplazamientos con el factor de escala de 9.81, y otros 2 cases (EQXXDIS y EQYYDIS) que me sirvan para escalar los espectros de sismos de diseño en caso la co rtante basal del análisis dinámico sea menor al porcentaje que la n orma señala como mínimo de la cortante b a s a l e s t á t i c a . E n e s t e m o d e l o t od od o s e s t o s c a s e s e s t á n e s c a l a d o s p o r 9 . 8 1 , p e r o u s a r e m o s estos nuevos cases para definir las combinaciones de carga. Una manera fácil de agregar combinaciones de carga es mediante el menú Define/Add default Design Combos, nos a p a r e c e r á u n c u a d r o d e d i á l o g o q u e n o s p e r m i t i r á, á, d e a c u e r d o al

material

de

d i s e ñ o, o,

que

el

program a

cargue

automáticamente las combinaciones de diseño teniendo en cuenta la norma elegida previamente. Marcando la casilla "Convert to User Combinations (Editable)", el programa nos entregará las combinaciones con la opción de pod er editarlas.


Página 104


L a d e s v e n t a j a d e e s t a m a n e r a a u t o m á t i c a e s q u e e l p r o g r a m a, a, p o r c a d a c a s e d e c a r g a viva, generará tantas combinaciones en donde debería de aparecer una carga viva, de igual forma para cargas sísmicas estáticas o dinámicas; volviéndose el procedimiento de edición, de las combinaciones, en una manera engorrosa, se aconseja est e método cuando se tengan un solo case de carga por tipo y no cases de cargas vivas y envolventes como en este modelo. Las combinaciones de carga y factores de mayoración se indican en el capítulo 9.2.1 del ACI 318-2008. U1 = 1.4 (DEAD + CM)

(9.1)

U2 = 1.2 (DEAD + CM) + 1.6 LIVE + 0.5 LIVEUP

(9.2)

U3 = 1.2 (DEAD + CM) + 1.6 LIVEUP + 1.0 LIVE

(9.3)

U4 = 1.2 (DEAD + CM) ± 1.0 EQXXDIS + 1.0 LIVE

(9.5)

U5 = 1.2 (DEAD + CM) ± 1.0 EQYYDIS + 1.0 LIVE

(9.5)

U6 = 0.9 (DEAD + CM) ± 1.0 EQXXDIS

(9.7)

U7 = 0.9 (DEAD + CM) ± 1.0 EQYYDIS

(9.7)

La NT E E-060 tiene las siguientes combinaciones: U1 = 1.5 (DEAD + CM) + 1.8 (LIVE + LIVEUP)

(10.2.1)

U2 = 1.25 (DEAD + CM + LIVE + LIVEUP) ± EQXXDIS

(10.2.1)

U3 = 1.25 (DEAD + CM + LIVE + LIVEUP) ± EQYYDIS

(10.2.1)

U4 = 0.9 (DEAD + CM) ± EQXXDIS

(10.2.1)

U5 = 0.9 (DEAD + CM) ± EQYYDIS

(10.2.1)

En

am bos

códigos

usa remos

una

combinación que

tome

la

envolvente

de

las

combinaciones que se usará. Como se trabajará con el case de respuesta espectral, el program a intername nte hará el cambio d e signo en las combina ciones dond e se incluyan e s t a s c a r g a s , s i s e h i c i e r a n l a s c o m b i n a c i o n e s p a r a u n an an á l i s i s s í s m i c o e s t á t i c o s i s e d e b e de generar 2 combinaciones por cada combinación que requiera cargas sísmicas (un positivo y otro n egativo). Es

fácil

observa r

que

la

NTE

EE- 0 6 0

es

má s

restrictiva

y

quizá

en

ve rsiones

p o s t e r i o r e s p u e d a n v a r i a r l o s f a c t o r es es d e m a y o r a c i ó n d e c a r g a , e n e s t e m a n u a l u s a r e m o s l a s c o m b i n a c i o n e s d e l A C I 3 1 8 -2 - 2 0 0 8 , y l a s c o m p a r a r e m o s c o n l a N T E E -0 -0 6 0 . A c o n t i n u a c i ó n s e p r o c e d e a c r e a r l a s 7 c o m b i n a c i o n e s d e c a r g a d e l A C I 3 1 88- 2 0 0 8 y una adicional que tome evalúe la envolvente de carga de éstas. Se procede como se mencionó para la creación de la envolvente de cargas vivas con la variación de q ue el tipo de combinación debe de ser "ADD".


Página 105



Página 106


La creación de las combinaciones de carga la podemos ha cer mientras el modelo está en fase de diseño o sino también una vez que hayamos corrido el modelo.Se deja al lector c o m p l e t a r l a s c o m b i n a c i o n e s y e n v o l v e n t e p a r a l a N T E E- 0 6 0 .


Página 107

DISEÑO DE LAS SECCIONES DE CONCRETO ARMADO

10.

D I S E Ñ O D E S E C C I O N E S D E C O N C R E T O A R M A D O. Antes de realizar el diseño de las columnas debemos de tener el m odelo en la fase de

diseño, es decir una vez que hayamos corrido el modelo. Ingresamos por el menú Design/Concrete Frame Design/Select Design Combo, o también podemos ingresar con el menú del ícono

y e l i g i e n d o " S e l e c t D e s i g n C o m b o ".

En el cuadro d e diálogo "Design Loa d Combinations Selection" encontramos la lista de

todas

las

combinaciones

seleccionaremos; con

que

creamos,

y

agregamos

las

combinaciones

una combinación

para

el

diseño

para diseño, con

removemos una combinación que no se quiere para el diseño, con el botón visualizar

el

cuadro

que

de

podemos

"Load

Combination

Data" que se definió anteriormente pero no se puede

editar

(los

cases

que

conforman

la

combinación y los factores de mayoración de carga).

Para

iniciar

con

el

diseño

de

las

secciones, se debe de elegir la combinación Envolv ente, hacem os click en

una vez

que se tenga la combinación envolvente como única combinación para el diseño, o click en para descartar cualquier cambio. Para iniciar con el diseño en general de todas las secciones de concreto armado, ingresamos por el menú Design/Concrete Frame Design/Start Design Check of Structure, sino también haciendo click en el menú del ícono Check of Structure, o directamente sobre el ícono

y h a c i e n d o c li c k e n S t a r t D e s i g n .

Luego dependiendo de la capacidad de la computadora en arrojar los resultados nos entregará

el

diseño

de

todas

las

secciones

de

concreto,

veremos

que

las

elementos

c a m b i a r o n d e c o l o r ; a l g u n o s t i e n e n c o l o r v e r d e , o t r o s v i o l e t a , o t r o s r o j o s. P o r l a c o s t u m b r e

d e t ra b aj ar co n e l á r e a d e l re fu e rz o e n c m 2, se ca m bi a l as un id a d e s a T n- c m

.


Página 108

DISEÑO DE LAS SECCIONES DE CONCRETO ARMADO

Se procederá a la evaluación de los resultados pero sólo para los pórticos en los ejes B y C , se deja que el usuario con fines de práctica evalúe el modelo completo con la metodología que se planteará. Del ícono

, s e l e c c i o n a m o s l a el e v a c i ó n e n e l e j e B . V i s u a l i z a m o s l a f o r m a co m o e l

programa entrega los datos del refuerzo, en las columnas un solo resultado y en las vigas 3 valores. El color verde es indicativa de una sección viga o elemento inclinado modelado como viga que cumple con todas las condiciones de diseño, el violeta es un elemento diseñado como columna que cumple con todas las condiciones de diseño, el rojo en ambos tipos significa que no se cumple con una o más condiciones de diseño y se presenta en el cuadro de información de diseño que se verá más adelante, en ocasiones cuando falla una s e c c i ó n a f l e x i ó n s e p r e s e n t a r á e l v a l o r d e d i s e ñ o c o m o " O/ S " .


Página 109

Escuela en Etabs

Recommend Documents