CARRERA PROFESIONAL PROFESIONAL
:
CURSO : INFROMATICA APLICADA ALA INGENIERIA CIVL
ESTUDIANTES :
DOCENTE
CICLO : VIII
:
INDICE
ETABS es una propuesta especial de un Programa de diseño y análisis sofisticado, pero fácil de usar, y desarrollado específicam espe cíficamente ente para los sistemas de Edificación. Edificación. La versión 9 de ETABS ofrece un interfaz gráfico intuitivo y de gran alcance unido incomparables los procedimientos de modelar, analíticos, y de diseño, que han sido integrados usando una base de datos común. Aunque es rápido y sencillo para estructuras simples, ETABS puede ser usado en los modelos de edificaciones más grandes y complejas, incluyendo un amplio rango de comportamientos no lineales, que lo hacen la herramienta de opción para los ingenieros estructurales en el sector de la industria de la construcción.
Remontándonos a más de 30 años atrás, nos topamos con el desarrollo original de ETABS, el predecesor de ETABS, fue claramente claramente reconocido que los edificios constituyen un tipo de estructura muy especial. Se lanzaron programas anteriores a ETABS, que proveyeron datos de entrada, de salida y soluciones numéricas de técnicas que tomaron en consideración las características únicas de las estructuras del tipo del edificio, proporcionando una herramienta que ofreció ahorros significativos significativos en tiempo y aumentó exactitud sobre los programas para fines generales.
El Modelado creado con este programa, es diferente a otros modelos que han sido producidos producidos con otros programas de análisis estructural, principalmente por dos razones:
Este programa ha sido optimizado para la creación de sistemas de edificios. De esta forma, los procedimientos de Modelado y capacidades de diseño son adaptados a los edificios. El Modelado de este programa se basa en objetos. Consistentes en objetos puntos, líneas y área. Usted realiza tareas con dichos objetos para definir piezas estructurales, tales como vigas, columnas, contrapesos, pisos, muros, rampas y resortes. También puede decir cargas con esos mismos objetos.
Orientar con este tutorial los pasos a seguir para el análisis Sísmico, Estático y Dinámico – Pseudo Espectral.
Identificar los parámetros sísmicos para el análisis estructural de la estructura proyectada
Demostrar si la estructura proyectada cumple con los desplazamientos indicados en la Norma E.030 del Reglamento Nacional de Edificaciones.
El desarrollo de la presente se inicia a partir del proyecto de arquitectura, el cual contempla planos de planta, elevación, cortes y detalles; el presente proyecto contempla un edificio de 4niveles destinado para oficinas, ubicado en la ciudad de Moquegua, cubriendo un área de A = 195 m2 (X: 15 m. e Y: 13m), de un solo s olo bloque tal como se muestra en e n la siguientes imágenes. Figura 01 A
B
C
5.00 1.50
V 30X60
D
5.00
5.00 1.50
PLACA
V 30X60
V 30X60
P LACA LACA
1.50
1.50
V
V
V
V
3
3
3
3
X
X
X
X
6.50 0
0 6
6
0 6
0
6
0
V 30X60
1.50
6.50
0 0
PLACA
V 30X60
0
PLACA
V 30X60
V
V
V
V
3
3
3
3
X
X
X
X
1.50
0
6.50
0 6
0 6
0
0
1.50
0 6 0
1.50
PLACA
PLACA V 30X60
V 30X60 1.50
6.50 6
0
V 30X60
1.50
5.00
5.00
5.00
PLANTA A
B
C
2.70
2.70
2.70
3.00
ELEVACION
D
Las estructuras y los elementos estructurales se diseñan para obtener en todas sus secciones resistencia de diseño (ØRn) por lo menos igual a las resistencia requeridas (Ru), calculadas para las cargas y fuerzas amplificadas en la combinaciones que se estipula en la Norma E.060, en todas las secciones de los elementos se debe de cumplir.
La Norma E.060, señala que la resistencia de diseño (ØRn) proporcionada por un elemento, en términos de flexión y carga axial, cortante y torsión deberá tomarse como la resistencia nominal multiplicada multiplicada por los factores de reducción de resistencia: Flexión sin carga axial:……………………………….0.9 Carga axial y carga axial con flexión ……...0.9 Corte y torsión:…………………………………………….0.85 Aplastamiento del concreto:…………………..0.7 Concreto simple:…………………………………………0.65
Las propiedades mecánicas empleadas son: Concreto: Resistencia Resiste ncia a la compresión: 210 kg/cm2 Peso Unitario de Concreto: 2.4 Ton/ m3 Deformación máxima máxima unitaria: 0.003 Módulo de elasticidad: elasticidad: 2173706.51kg/cm2 2173706.51kg/cm2 Módulo de poisson: 0.2 Acero de Refuerzo: Esfuerzo a la fluencia: 4200 kg/cm2 Módulo de elasticidad 2E+06 kg/cm2 Deformación máxima máxima antes de la fluencia: 0.0021
La estructuración consiste en disponer y distribuir loa elementos estructurales de la forma más adecuada posible y en la medida en que la arquitectura lo disponga logrando una simetría en planta del edificio. Para la cual se estructuró bajo los siguientes criterios: a) Guardar en lo posible SIMPLICIDAD SIMPLICIDAD Y SIMETRIA. SIMETRIA. b) Dotar de rigidez de manera proporcional en ambas direcciones principales. c) Procurar que la estructura guarde relación y sea continua tanto en planta como en elevación. Para la estructuración del edificio se optó por un sistema pórtico en el primes caso y sistema dual para el segundo caso con desplazamientos en XX, YY. Tal como se muestra en la figura 01.
Los cálculos correspondientes para el análisis y diseño estructural del edificio se realizaron de acuerdo a lo descrito en las siguientes normas de diseño.
a) Metrado de Cargas Norma E.020 de Cargas b) Análisis Sísmico Norma E.030 de Diseño Sismo Resistente c) Diseño en Concreto Armado Norma E.060 de Concreto Armado d) Diseño de Cimentaciones Norma E.050 de Suelos y Cimentaciones e) Diseño en Acero Norma E.090 de Acero
Se sujeta a cambios en función al análisis sísmico, conociendo que la sobrecarga para oficinas no es mayor a 300 kg/cm2 y sabiendo que estas trabajan como diafragmas rígidos; el valor adoptado fue: h losa :
0.20 m.
Para las vigas principales, la altura (h) y el ancho (bw) se predimensionan considerando las siguientes expresiones h ≥ Ln/10 o Ln/12 0.3 h < bw < 0.5h si se sabe que Ln:6.50m
Para nuestro caso de tratan de vigas que forman pórticos y estos a su vez son los elementos sismorresistentes h viga principal : 0.60 m. b viga principal: 0.30 m.
Para el dimensionamiento de las placas el numeral 21.9.3.2 de la Norma E.060 Concreto Armado señala que el espesor mínimo para placas es de 15 cm valor adoptado. e placas :
0.25 m.
La longitud de los muros de corte se ha incrementado y disminuyendo de acuerdo al análisis sísmico, su propósito es de controlar la flexibilidad de la estructura.
a) Factor de Zona (Z) => Z: 0.4 b) Factor de condiciones Geotécnicas => s : 1.2 Tp : 0.6 c) Factor de Amplificación Sísmica h : 11.1 m. => T : 0.246 C T : 45 C = 2.5(Tp/ T) ; C ≤ 2.5 : => 6.09
Cxx = Cyy = 2.5
a) Factor de Uso (U) => U: 1.5 b) Coeficiente de Reducción Sísmica => depende del sistema es tructural empleado. Sistema Estructural (Rx) Sistema Estructural (Ry)
7.00 7.00
Peso volumétrico del concreto armado Peso volumétrico de la tabiquería
2.40 ton/m3 1.45 ton/m3
Peso propio de la losa de techo
: t = 20 cm = 0.30 ton/m2
Peso de piso terminado
: 0.15 ton/m2
Sobrecarga piso típico Oficinas Sobrecarga de azotea
0.25 ton/m2 0.15 ton/m2
Las siguientes combinaciones de carga vienen expresadas para el diseño en la norma NTP E060 de concreto armado Carga Viva y Carga Muerta
1.4CM+1.7CV
Carga de Sismo Dirección X-X positivo
1.25 (CM+CV)+CSX
Carga de Sismo Dirección X-X negativo
1.25 (CM+CV)-CSX
Carga de Sismo Dirección Y-Y positivo
1.25 (CM+CV)+CSY
Carga de Sismo Dirección Y-Y negativo
1.25 (CM+CV)-CSY
Solo Carga Muerta y Sismo X-X positivo
0.9CM+CSX
Solo Carga Muerta y Sismo X-X negativo
0.9CM-CSX
Solo Carga Muerta y Sismo Y-Y positivo
0.9CM+CSY
Solo Carga Muerta y Sismo Y-Y negativo
0.9CM-CSY
Elegimos el sistema de unidades
Creamos nuevo modelo proyecto
Creamos nuestro modelo
Verificamos modelo creado
Modificamos las alturas de pisos según nuestro proyecto
Definimos el material
Adicionamos el material requerido
Datos según las propiedades mecánicas empleadas
Definimos las secciones
Seleccionamos la forma de las secciones
Colocamos los datos según las características de la viga
Colocamos los datos según las características de la columna
Creamos la sección de la losa aligerada.
Asignamos la sección creada a las vi as.
Asignamos la sección creada a las columnas.
Cambiamos de tipo de apoyo
Asignamos la sección creada a la losa
Jalamos nuestro espectro.
Definimos el sentido del sismo en X
Definimos el sentido del sismo en Y
Creamos las combinaciones
Creamos la envolvente con las 9 combinaciones
Corres el programa
Se hace clic en el icono de ETABS, abrimos el programa
Hacemos clic en OK, cambiamos las unidades a kg-m
Clic en nuevo, se encuentra en la parte superior izquierdo de la pantalla
Clic en default.edb
Hacer clic en ok,
Aparece esta ventana
Click en Edit, Edit grid Data, Edit Grid…. para modificar las distancias
Clic en Edit, Edit story Data, Edit story…. para modificar las alturas de piso.
Clic en Define, Material Properties
Clic en modify/Show Material
Modificar las casillas con los datos mencionados líneas arriba, después clic en ok, ok
Definir secciones…….. clic en Define, frame Sections
Crear secciones de columnas, vigas; clic en la pestaña, Add I/Wide Flange, buscar Add Rectangular
Crear la sección de la columna…………… luego ok
Nombre
Peralte Base
Material
Crear la sección de la viga (VP)…………… luego ok (mismo caso de la columna)
Nombre
Peralte
Material
Base
Clic en Reinforcement……… clic en Beam……. Luego ok (este procedimiento igual para la viga secundaria)
Definir sección de la losa aligerada………. Clic en define, Wall/Slab/Deck Sections,
Clic en Modify/Show Sections (en sections DECK1), llenar los cuadros con estos valores, luego ok
Definir seccion de placa……..Clic en define, Wall/Slab/Deck Sections, Clic en Modify/Show Sections (en sections WALL1).
Nombre
Base Base
Material
Clic en el icono del circulo rojo, en property buscar la seccion designada a comienzo, hacer clic en la barra donde se ubican las secciones.
Para dibujar la placa se realiza con el icono, se busca la propiedad, se hace clic en el vértice y se arrastra de forma diagonal.
En la imagen se observa las columnas y placas dibujadas en 3D, para extruir hacer clic en el círculo rojo de la imagen, luego hacer clic en el círculo azul, después ok
Después se observa asi.
Con los mismos comandos dibujamos las vigas, para luego observar así
Dibujamos la losa aligerada, hacer clic en el círculo rojo, buscar en propiedad la sección creada (circulo azul), hacemos clic en el vértice y arrastrar en diagonal, esto se hace para los 4 pisos
Asignando todas las losas
Os
Asignar los apoyos, seleccionar los apoyos de la base de la estructura, luego clic a Assign ……. Clic en Restraints (Supports), clic en icono encerrado en el círculo rojo
Seleccionar área de las tres primeras losa aligeradas…….Clic en Asignar……. Shell/Area Loads….. Uniform……….. seleccionar en Load Case Name …… en Load colocar la sobre carga 250 kg/m2
VIVA CARGA
Seleccionar área de la última losa aligerada…….Clic en Asignar……. Shell/Area Loads….. Uniform……….. seleccionar en Load Case Name …… en Load colocar la sobre carga 150 kg/m2
Según la norma E-030, en el capítulo IV, el articulo 16.3; Pe so de la Edificación, dice lo siguiente:
El peso (P) se calculara adicionando a la carga permanente y total de la edificación un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinara de la siguiente manera: a).- En edificaciones de las categorías A y B, se tomara el 50% de la carga viva. b).- En edificaciones de la categoría C, se tomara el 25% de la carga viva. Para este caso se tomara el 25% de la Carga Viva para todas las losas aligeradas. Clic en define ……… Mass Source …………. Clic en From Loads …………. En Define Mass Multiplier For Loads ……… clic en la pestaña de load, colocar LIVE, en MUltiplier colocar 0.25, luego Add …. ok
Asignar diagramas rígidos de cada piso……….. seleccionar todos los puntos de cada piso tal como se muestra en la imagen derecha…….. clic en Assign …. Joint/Point … Diaphragms….. clic en Add New Diaphragms, escribir el nombre del diagrama, activar la casilla Rigid, luego ok
Este paso para los cuatro pisos, para cada piso se coloca un nombre
Ahora vamos a designar los diagramas rigidos a área, seleccionamos tal como se muestra en la imagen derecha, clic en Assign …… Sell/Area ….. Diaphragms….. hacer clic en los diagramas rigidos ya creados, luego clic en ok
Eje XX ,YY
Espectro de Pseudo-Aceleraciones 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 a S
0.80
Espectro1
0.60 0.40 0.20 0.00 0.00
0.50
1.00
1.50
Periodo T(s)
2.00
2.50
DETERMINACIÓN DEL ESPECTRO DE PSEUDO-ACELERACIONES
Parametros de Cálculo FACTOR DE ZONA "Z"
Zona
Factor de Zona "Z"
3
0.40
SISTEMA ESTRUCTURAL "R"
Sistema Estructural
Coeficiente de
Estructura
Sistema Dual
Reducción "R"
Regular
7
Importancia
Factor "U"
CATEGORIA DE EDIFICACION "U"
Categoría C
Edificaciones Comunes
1.00
PARAMETROS DEL SUELO "S"
T ipo S2 Gravedad "g" (m/s2)
Descripción Suelos Intermedios
T p(s)
Factor "S"
0.60
1.20
9.81 Factor de Amplificación Sismica C 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.14 1.88 1.67 1.50 1.36 1.25 1.15 1.07 1.00 0.94 0.88 0.83 0.79 0.75
Periodo T 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00
Aceleración Espectral Sa 1.68 1.68 1.68 1.68 1.68 1.68 1.44 1.26 1.12 1.01 0.92 0.84 0.78 0.72 0.67 0.63 0.59 0.56 0.53 0.50
Asignar el espectro en las dos direcciones al programa Etabs ………… clic en Define ……. Response Spectrum Funtions, en la pestaña Choose Funtions Type to Add, buscar Spectrum from File, Luego clic en Add New Funtions
Clic en browse, Buscar el archivo donde se grabó, escribir el nombre en Funtion Name, clic en Period vs Value, clic en View File (para ver el Archivo), clic en Display Graph, luego clic en Ok.
Los mismos pasos para el eje Y, luego ok …… ok
Clic en Define ……. Response Spectrum Cases ….. clic en Add New Spectrum
Escribir en nombre del Spectro en Case Name, en Funtion, fijar el puntero en U1 (eje X), buscar el SPX, en el factor escala escribir el valor de la gravedad (9.81), ya que programa generador del espectro base no lo considera, luego ok
Se hace lo mismo para el eje Y (colocar en U2), borrar U1
Hacer correr el programa, haciendo clic en el icono donde está encerrado en círculo rojo
Verificar los Modos y el periodo.
Desplazamiento Real = Despl. Del Programa * R*0.75 (es regular) Para formas irregulares la norma E.030 indica que se tiene que multiplicar por ¾ Desplazamiento del Pr ograma (cm)
Story
Diaphragm
Load
STORY4
D4
SPXX
0 .3491
0.0000
1.8328 0.0000
STORY4
D4
SPYY
0 .0000
0.4403
0.0000 2.3116
STORY3
D3
SPXX
0 .2771
0.0000
1.4548 0.0000
STORY3
D3
SPYY
0 .0000
0.3396
0.0000 1.7829
STORY2
D2
SPXX
0 .1794
0.0000
0.9419 0.0000
STORY2
D2
SPYY
0 .0000
0.2129
0.0000 1.1177
STORY1
D1
SPXX
0 .0730
0.0000
0.3833 0.0000
STORY1
D1
SPYY
0 .0000
0.0827
0.0000 0.4342
Distorsiones Reales
0.0003
Diaph D4 X
SPXX
Diaph D4 Y
SPXX
STORY4
Diaph D4 X
SPYY
STORY4
Diaph D4 Y
SPYY
STORY3
Diaph D3 X
SPXX
STORY3
Diaph D3 Y
SPXX
STORY3
Diaph D3 X
SPYY
STORY3
Diaph D3 Y
SPYY
STORY2
Diaph D2 X
SPXX
STORY2
Diaph D2 Y
SPXX
STORY2
Diaph D2 X
SPYY
STORY2
Diaph D2 Y
SPYY
STORY1
Diaph D1 X
SPXX
STORY1
Diaph D1 Y
SPXX
STORY1
Diaph D1 X
SPYY
STORY1
Diaph D1 Y
SPYY
UY
Distorsiones DriftX
STORY4
UX
del Programa Load
STORY4
UY
Real (cm)
Story
Item
UX
Desplazamiento
DriftY
DriftX
DriftY
0.0014 0.0000
0.0000
0.0000 0.0000
0.0004 0.0004
0.0020 0.0019
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0005 0.0004
0.0025 0.0021
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0005 0.0002
0.0025 0.0013
0.0000 0.0000
0.0000 0.0000
0.0003
0.0014
TABLA DE PERIODOS, FRECUENCIA Y PARTICIPACION DE MASA Modo
Periodo
Frecuency
UX
UY
RZ
1
0.2781
3.5960
0.0000
2
0.2489
4.0176
81.2497 0.0000
3
0.2058
4.8583
0.0000
0.0000
4
0.0759
13.1813
0.0000
5
0.0709
14.1121
13.3232
6
0.0573
17.4621
7
0.0356
28.1104
8
0.0347
9
0.0274
10 11 12
79.5137 0.0000 0.0000
SumUX
SumUY
SumRZ
0.0000
79.5137
0.000
81.2497
79.5137
0.000
80.2298 8 1 .2 49 7
7 9. 51 37
8 0. 23 0
14.5103
0.0000
81.2497
94.0240
80.230
0.0000
0.0000
94.5729
94.0240
80.230
0.0000
0.0000
13.9740
94.5729
94.0240
94.204
0.0000
4.8626
0.0000
94.5729
98.8866
94.204
28.8359
4.4257
0.0000
0.0000
98.9986
98.8866
94.204
36.5257
0.0000
0.0000
4.7209
98.9986
98.8866
98.925
0.0227
43.9947
0.0000
1.1134
0.0000
98.9986
100.0000
98.925
0.0226
44.2576
1.0014
0.0000
0.0000
100.0000
100.0000
9 8.925
0.0176
56.6926
0.0000
0.0000
1.0753
100.0000
100.0000
100.000
CENTRO DE MASAS Y RIGIDECES Story
Diaphragm
MassX
MassY
XCM
YCM
STORY1
D1
STORY2
D2
STORY3 STORY4
CumMassX CumMassY XCCM
YCCM
XCR
YCR
13.7657
13.7657
7.50
6.50
13.7657
1 3.7657
13.6005
13.6005
7.50
6.50
13.6005
1 3.6005
7.50
6.50
7.50
6.50
7.50
6.50
7.50
6.50
D3
13.6005
13.6005
7.50
6.50
13.6005
1 3.6005
7.50
6.50
7.50
6.50
D4
11.6166
11.6166
7.50
6.50
11.6166
1 1.6166
7.50
6.50
7.50
6.50
Cortante Dinámico Story
Load
Loc
P
VX
VY
T
MX
MY
STORY4
SPXX
Top
0
2 6.590
0.000
172.861
0.000
0.000
STORY4
SP XX
Bot tom
0
2 6.590
0.000
172.861
0.000
71.804
STORY4
SPYY
Top
0
0.000
27.020
202.645
0.000
0.000
STORY4
SP YY
Bot tom
0
0.000
27.020
202.645
72.952
0.000
STORY3
SPXX
Top
0
5 0.050
0.000
325.356
0.000
71.804
STORY3
SP XX
Bot tom
0
50.050
0.000
325.356
0.000
206.362
STORY3
SPYY
Top
0
0.000
49.890
374.181
72.952
0.000
STORY3
SP YY
Bot tom
0
0.000
49.890
374.181
206.898
0.000
STORY2
SPXX
Top
0
65.470
0.000
425.528
0.000
206.362
STORY2
SP XX
Bot tom
0
65.470
0.000
425.528
0.000
381.450
STORY2
SPYY
Top
0
0.000
64.580
484.355
206.898
0.000
STORY2
SP YY
Bot tom
0
0.000
64.580
484.355
379.149
0.000
STORY1
SPXX
Top
0
72.310
0.000
470.046
0.000
381.450
STORY1
SP XX
Bot tom
0
72.310
0.000
470.046
0.000
596.275
STORY1
SPYY
Top
0
0.000
70.970
532.312
379.149
0.000
STORY1
SP YY
Bot tom
0
0.000
70.970
5 32 .3 12
5 89 .4 63
0 .0 00
Story
Diaphragm
MassX
MassY
XM
YM
Cálculo de Pe so para el cor tante Estático STORY1
D1
13.7657
13.7657
7.5
6.5
STORY1-1
D2
13.6005
13.6005
7.5
6.5
STORY1-2
D3
13.6005
13.6005
7.5
6.5
STORY1-3
D4
11.6166
11.6166
7.5
6.5
Masa
52.583
Peso
515.842
Z
0.40
U
1.00
C
2.50
S
1.20
Rx
7.00
Ry
7.00
P eso Vx Vy
5 15 .8 42
88.430
88.430
Factor de Escala V.
Factor de % V. Est.
Sentido
Dinámico
Esc ala
X- X
72.310
70.744
0.978
Y- Y
70.97
70.744
0.997
En el análisis estructural se identificó los siguientes parámetros sísmicos:
