ETABS 2013 para CAPI - parte 1.pdf

DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil

ETABS Análisis Tridimensional Extendido de Sistemas de Edificios

M.I. José Velásquez V. ([email protected])

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Introducción

ETABS es un software integrado, completo para el modelado de estructuras de edificaciones para el Diseño como análisis estático, dinámico y No-lineal.

Al igual que el programa SAP2000, puede realizar análisis de estructuras complejas, pero la diferencia es que posee más opciones que nos permiten agilizar el proceso del modelado y diseño de edificaciones.

Características principales o o o o o o o o o o o o o o

Cálculos automáticos de coordenadas de centro de masas y centros de rigidez. Calculo Automático de masas del edificio a partir de los casos de cargas elegidos. Optimizado para modelado de Edificios altos y de muchos niveles. Genera modelos complejos en 3D usando planta, elevación y vistas desarrolladas. Definición de las geometrías de modelos en forma rápida e intuitiva Cuenta con Extensas facilidades de análisis tridimensional. Modelaje rápido de múltiples pisos usando el concepto de pisos similares. Plantillas Automatizadas para estructuras típicas. Fácil edición, duplicando y generando elementos con comandos “Move”, “Merge” “mirror” , “Replicate” Multiples vistas ortográficas y en perspectiva con Acercamientos y referencia. Asignación de propiedades, cargas y apoyos en pantalla. Opciones Poderosas para agrupación selección y visualización de miembros. Opciones para cortar, Copiar y pegar. Niveles ilimitados de deshacer y rehacer.


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil o

Importación Autocad.

y

exportación

de

la

geometría

del

modelo

por

DXF

de

ENTORNO DEL ETABS 2013

Los archivos generados por el programa ETABS 2013 tienen extensión *.EDB, y adicionalmente se generan archivos diversos con el mismo nombre pero diferente extensión. Se pueden generar archivos de texto y hojas de cálculo con los datos ingresados y con los resultados de los análisis efectuados. Además, en algunos análisis puede ser necesario emplear archivos que proporcionan información adicional necesaria, que generalmente son archivos de texto. (*.txt)

Al grabar los archivos del programa y/o archivos adicionales (de texto) debe tenerse especial cuidado: de preferencia se debe asignar nombres cortos y emplear caracteres comunes (evitar la Ñ y acentos). Es importante que todos los archivos utilizados se encuentren en la misma carpeta.

Figura 1. Ventana del explorador mostrando la carpeta modelos


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Barra Principal

MENU DE COMANDOS

Nuevo Modelo Abrir modelo Existente

Barra de Herramientas

Barra de Estado


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Inicializando un modelo ⇒ File >

Utilizar valores Predeterminados Usar configuración de un Archivo Usar la configuración del Modelo con los valores Establecidos en la parte De abajo


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil CONFIGURACION EN PLANTA

XY

Líneas en X Paralelas al Eje Y Líneas en Y Paralelas al Eje X Espaciamiento en X Espaciamiento en Y Etiqueta de Ejes Edición ejes con Distancias aleatorias

CONFIGURACION EN ELEVACION

Número de pisos Altura piso a partir del 2 nivel Altura piso 1 nivel

Edición altura entrepisos


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Plantillas predeterminadas

1. Steel Deck: Estructura de pórticos en Acero 2. Staggered Truss : Estructura de Acero utilizando armaduras espaciales 3. Flat Slab : Estructura de Concreto armado utilizando losas macizas sobre capiteles 4. Flat Slab with Perimeter Beams: Estructura de Concreto armado utilizando losas macizas sobre capiteles y vigas perimetrales. 5. Waffle Slab: Estructura de Concreto armado utilizando losas reticulares y capiteles. 6. Two Way or Ribbed Slab: Estructura de concreto armado con vigas en dos direcciones y losas nervadas.


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Lista general de Menú

A

B

C

D

E

pantalla

F

G

H

I

J

K

L

M

Ubicación de menús Desplegables


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ETABS trabaja con cuatro unidades básicas: fuerza, longitud, temperatura y tiempo. El programa ofrece diferentes sets de unidades compatibles de fuerza, longitud y temperatura para elegir como ¨Kip, in, F¨ o ¨ N, mm, C¨. El tiempo siempre se mide en segundos. Se hace una distinción entre masa y peso. La masa se usa para calcular la inercia dinámica y para todas las cargas causadas por la aceleración del suelo. El peso es la fuerza cuando se especifiquen valores de peso, unidades de masa al especificar valores de masa. Luego de iniciado el modelo, se requiere un ajuste del set de unidades, estas se convierten en las unidades base. Aunque después el usuario puede cambiar dichas unidades. La medida angular siempre usa las siguientes unidades Geometría: La orientación de cortes, siempre se mide en grado. Los desplazamientos rotatorios: Se mide en radianes. La frecuencia: Se mide en ciclos / segundos (Hz).

U. Longitud U. Fuerza U. Temperat.

Unidades Sistema de coordenadas Opción de selección y aplicación múltiple : Permite seleccionar, asignar y realizar cambios utilizando diferentes opciones tales como: One Story: Aplica sólo a un piso All Story: Aplica a todos los pisos del modelo. Similar Stories: Aplica a los pisos similares.


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil A. Inicialización de un modelo (File) Para acceder a la plantillas o modelos genéricos de análisis, guardar, importar y exportar, hacer click en el menú file.

Figura A. Menú File B. Edicion (Edit) Se utiliza para realizar los cambios al modelo se debe seleccionar previamente los objetos a editar. Para acceder a las operaciones de edición debemos, hacer click en el menú edit.

Figura B. Menú Edit


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil C. Vista (View) Con este comando podemos generar vistas en perspectiva acceder a las herramientas de zoom, pan, anotación hacer click en menú View

Figura C. Menú View D. Definición (Define) Mediante el menú Define podemos definir los tipos de materiales, secciones, grupos tipos de cargas, funciones a utilizar en el análisis, combinaciones, etc. Hacer click en el menú Define

Figura D. Menú Define


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil E. Dibujo (Draw) Nos permite realizar el dibujo de los elementos estructurales hacer click en menú Draw

Figura E.

Menú Draw

F. Selección (Select) En esta lista de menú tenemos opciones para la selección de objetos sobre los cuales se realizara una acciones, hacer click en menú select.

Figura F. Menú Select G. Asignación (Assign) Nos permite asignar propiedades de cargas, objetos previamente seleccionados, restricciones a nudos, hacer click en menú Assign.


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Figura G. Menú Assign H. Análisis (Analyze) Después de haber construido el modelo en su totalidad, asignando geometría, materiales, secciones, cargas, casos de análisis, funciones de espectro; se puede calcular los desplazamientos, D.F.I., reacciones de la estructura, hacer click en menú Analyze.

Figura H. Menú Analyze I. Mostrar (Display) El menú Display nos permite visualizar las asignaciones de cargas en los objetos barra o área, hacer click en menú Display.


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Figura I. Menú Display J. Diseño (Design) En el menú diseño Etabs 2013 nos permite diseñar elementos, en concreto armado y acero. Éstos se realizan en función de los códigos previamente seleccionados, y mediante combinaciones seleccionadas, hacer click en menú Design.

Figura J. Menú Design K. Detallado (Detailing) En el menú de detallado Etabs 2013 nos ofrece el detallado de los elementos estructurales, bosquejo de los planos, hacer click en menú Detailing.


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Figura K. Menu Detailing L. Opciones (Options) Nos permite configurar unidades, tolerancias de dibujo entre elementos barra o área, color de fondo de ventana de trabajo, etc., hacer click en Menú Options

Figura I. Menú Options M. Ayuda (Help) En el menú de ayuda el diseñador tiene acceso a los archivos de ayuda que trae el programa, acceso a la página web de la empresa


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil que creo el programa, y la visualización de la versión del programa, hacer click en Menú Help.

Figura M. Menú Help


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EJEMPLO 1 – Modelo de un Edificio de 04 pisos. En la Figura siguiente se muestra el esquema estructural de un edificio de 04 niveles, H=2.65m.

Edificio de Pórticos y Placas de Concreto armado de 04 niveles. Sistema de techos consistente de losas aligeradas armadas en una dirección.

Material:

Concreto

E = 2,2x106 ton/m2 V = 0.15


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Las cargas a considerar para el edificio son:

Carga Muerta: -

Losa aligerada, h = 0.20 m. Piso terminado.

300 kg/m2. 100 kg/m2.

Carga Viva: -

Sobrecarga.

250 kg/m2.

Realice las combinaciones de carga siguientes:

Carga de Servicio = 1.0 CM + 0.5 CV Carga Última = 1.4 CM + 1.7 CV


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Modelo Estructural


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DESARROLLO DEL EJEMPLO 1 Edición de Líneas Guía

File ~ New Model ~ use built-in settings with: ~ ok


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Definición de Materiales Define ~ Material Properties


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Definición de Secciones Define ~ Frame Sections

Columna

Columna


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Viga


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Definición de Muros Define ~ Section propertis / Wall section

Definición de Losa Define ~ Section propertis / Wall section


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Modelo de Análisis Dibujando los Muros En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar los muros mediante la herramienta: Draw ~ Draw Floor/ Wall Object... ~ Draw Walls (Plan)...


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Dibujando Columnas En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar columnas mediante la herramienta Draw ~ Draw Beam / Column/Brace Objects... ~ Quick Draw Columns (Plan, 3D)

Dibujando Vigas En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar vigas mediante la herramienta herramienta Draw ~ Draw Beam / Column/Brace Objects... ~ Draw Beam/Column/Brace (Plan, Elev, 3D)


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Dibujando Losas En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar losas mediante la herramienta Draw ~ Draw Floor/Wall Objects... ~ Draw Rectangular Floor/Wall (Plan, Elev)...

Replicando el primer siguientes niveles:

piso

ya

modelado,


se

puede

completar

los

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Select ~ All... Edit ~ Replicate...


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Definición de las Cargas a Aplicar al Modelo

Cargas de Gravedad Define ~ Load Patterns...


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EJEMPLO 2 – Modelo de un Edificio de 03 pisos de Pórticos y Albañilería. En la Figura siguiente se muestra el esquema estructural de un pabellón de un colegio de 03 niveles, H=3.00m.

Edificio de pórticos y muros de albañilería confinada de 03 niveles, ubicado en la costa sobre suelo flexible. El sistema de techos consistente de losas aligeradas armadas en una dirección.

Material:

Concreto

E = 2,2x106 ton/m2 V = 0.15

Material: Albañilería

E = 3.25x105 ton/m2 V = 0.25

Las cargas a considerar para el edificio son: Carga Muerta: - Losa aligerada, h = 0.20 m. - Piso terminado. Carga Viva:

300 kg/m2. 100 kg/m2.

- Sobrecarga en aulas - Sobrecargas en corredores Secciones: C1 – 25X57.5 cm

300 kg/m2. 400 kg/m2.

C3 – 25X90 cm


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DESARROLLO DEL EJEMPLO 2 Edición de Líneas Guía

File ~ New Model ~ use built-in settings with: ~ ok


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil X Grid Data Grid ID

X Spacing

Visible

Bubble Loc

A

3.575

Yes

End

0.45

Yes

End

0.45

Yes

End

3.575

Yes

End

3.575

Yes

End

0.45

Yes

End

0.45

Yes

End

3.575

Yes

End

3.575

Yes

End

0.45

Yes

End

0.45

Yes

End

3.575

Yes

End

0

Yes

End

Grid ID

X Spacing

Visible

Bubble Loc

1

2.225

Yes

Start

2

0.425

Yes

Start

3.2

Yes

Start

4.05

Yes

Start

0.425

Yes

Start

0

Yes

Start

B

C

D

E

F

G

Y Grid Data

3


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Definición de Materiales Define ~ Material Properties


pág.33



pág.34


Definición de Secciones Define ~ Frame Sections Columna


pág.35

DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Viga


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Definición de Muros Define ~ Section properties / Wall Section


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Definición de Losa Define ~ Section propertis / Wall section


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Modelo de Análisis Dibujando los Muros En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar los muros mediante la herramienta: Draw ~ Draw Floor/ Wall Object... ~ Draw Walls (Plan)...

Dibujando Columnas En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar columnas mediante la herramienta Draw ~ Draw Beam / Column/Brace Objects... ~ Quick Draw Columns (Plan, 3D)


pág.39

DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Dibujando Vigas En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar vigas mediante la herramienta herramienta Draw ~ Draw Beam / Column/Brace Objects... ~ Draw Beam/Column/Brace (Plan, Elev, 3D)

Dibujando Losas En una vista de planta del primer piso se procederá a dibujar losas mediante la herramienta Draw ~ Draw Floor/Wall Objects... ~ Draw Rectangular Floor/Wall (Plan, Elev)...


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Replicando el primer siguientes niveles:

piso

ya

modelado,

se

puede

completar

los

Select ~ All... Edit ~ Replicate...


pág.41


Definición de las Cargas a Aplicar al Modelo

Cargas de Gravedad Define ~ Load Patterns...


pág.42

DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Cargas de las losas Seleccionamos las losas con: Select ~ Select/Properties/Slab Section… y seleccionar ALIGERADO20


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Asignamos la carga muerta:

Assign ~ Shell loads/ ~ Uniform...


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Asignamos la carga Viva:

Tenemos 3 tipos de cargas vivas, por lo tanto hay que seleccionar bien los elementos:

Aulas 300kg/m2

Corredores 400kg/m2


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Azotea 100 kg/m2.

Assign ~ Frame Loads ~ Distributed..

Para el peso de los parapetos se considero h=1.10m y tabiques de 0.25 para los perímetros y de 0.15 para los interiores, entonces se obtiene cargas de 0.4125t/m y 0.2475t/m respectivamente.


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Restricción en la Base Assign/Joint ~ Restraints

Asignación de Diafragma A continuación se deberán asignar los diafragmas de entrepisos

Assign ~ Join/ Diaphragm...


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DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Definición de Masas Se procederá a indicar a partir de qué cargas se calculará la masa para los procedimientos de análisis de cargas sísmicas.

Define ~ Mass Source...

Analyze ~


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Análisis Dinámico

Definición del Espectro de Pseudoaceleración

A partir de espectro:

las

indicaciones

de

la

Norma

Peruana,

se

define

el

Parámetros Generales

Factor de zona:

Z : 0,4 (Costa Peruana)

Factor de Suelo:

S : 1.40; Tp = 0,90 seg.

Factor de Importancia

U : 1,50 (Edificación Escencial)

Factores de Reducció R :

RX = 8,00 (Pórtico) RY =3,00 (muros albañilería)

Coeficiente sísmico C :

2,50 Para períodos menores a Tp 2,50 x(Tp/T) para períodos mayores a Tp

Define ~

Functions


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Ingresamos los valores de SC para un tipo de suelo S3, mediante el archivo SC3.txt

Define ~ Load Case


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Distorsiones (drifts) máximas de entrepiso

Display ~ Show Tables...


pág.52

DISEÑO SISMORRESISTENTE DE EDIFICACIONES CON ETABS 2013 Extensión Profesional – Ingeniería Civil Fuerzas Cortantes de piso

Display ~ Show tables... Analysis Results – Building Output – Building Output – Story Shears

Definición de las Combinaciones de Cargas A partir de las cargas combinaciones de diseño:

aplicadas

se

definieron

las

siguientes

Define ~ Load Combinations...


pág.53


Proceso Constructivo Para definir la secuencia constructiva se deberá emplear:

Define ~


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