UNIVERSIDAD TECNICA DE MANABI FACULTAD DE CI ENCI AS MATERMATI MATERMATI CAS, FI SICAS Y QUIMI QUIMI CAS CAS..
SISMICA 2do Parcial
TEMAS: Realizar un análisis y diseño sísmico de una estructura de hormigón armado de acuerdo con las especificaciones vigentes de diseño, ACI 31814 y NEC, usando como ayuda el software Etabs.
AUTORES: Quijije Barreto Tito Alfredo Arreaga Pérez Segundo Enrique
CURSO: 9no ‘’G’’
DOCENTE: Ing. Stalin Alcívar
PASOS PARA MODELAR UNA ESTRUCTURA EN ETABS Para empezar, una vez abierto el programa Etabs, damos el clic en en la barra estándar.
New Model, ubicado
Luego se escoge la option Use Built-in Settings with. Normalmente se escoge la opción del sistema a trabajar y que el código con el que se trabajar en nuestro caso Sistema métrico MKS y las normas ACI 318-11 y finalmente clic en Ok .
En la parte inferior se seleccionara Grid Only que indica que toda la estructura trabajara como una rejilla. A continuación en la parte superior izquierda se colocaran el números de ejes en X y Y , en nuestro caso en 5 espacios en sentido X y 4 en sentido Y posteriormente de las distancias entre cada eje s.
Para editar la cuadrilla según nuestro proyecto damos clic en la casilla Spacing y damos clic en el botón Edit Grid Data
Custom Grid
Nos aparece otra venta donde le podemos dar nombre a nuestra cuadrilla “Malla Principal”, posteriormente detallamos los espaciamientos tanto en X como en Y, terminado de dar valores damos clic en OK.
En la superior derecha se colocaran el número de pisos y la altura del primer piso y de los pisos sucesivos.
Para editar las alturas de los pisos según nuestro proyecto damos clic en la casilla Custom Story Data y damos clic en el botón Edit Story Data
Nos aparece el siguiente cuadro donde definimos las alturas de los pisos y damos clic en
OK.
EJES A continuación nos aparece dos ventanas tanto la cuadrilla y sus ejes en vista en planta, y de la estructura vista en 3D.
Luego ubicado en la pantalla principal, si se desea modificar las medidas de espacios entre ejes se dará clic derecho en cualquier parte de la ventana y se selecciona
Add/Modify Girds.
Nos aparece el siguiente cuadro y damos el clic en Modify/Show Grid System
Se les darán las dimensiones y según como lo detalla el plano se aumentara o disminuirá el número de ejes, posteriormente se da clic en OK.
MATERIALES: HORMIGÓN Luego se definirán las propiedades de los materiales solo se le hará a las del concreto. Nos ubicamos en la barra menú, damos clic en Define – Material Properties.
Se modificara un material existente allí, seleccionando Modify/Show Material.
Se le dará nombre al material F’c=210 kg/cm2, seleccionando que es de concreto y posteriormente a colocar su densidad 2400 kg/m3.
Para el módulo de elasticidad del hormigón se dará shitf y doble cilc en la casilla.
A continuación nos saldrá un cuadro donde se colocara 15000*raíz (F´c), calcular y OK.
Luego lo dejamos el valor corrido una coma a la izquierda (2188.19), seleccionamos
OK.
Posteriormente nos ubicamos donde dice Design Property Data y damos clic en la casilla Modify/Show Material Property Design Data.
Nos saldrá un cuadro donde nos pregunta cuál es la resistencia a la compresión del hormigón (210 kg/cm 2) en Kgf/mm2. Finalmente damos clic en OK y Ok de nuevo.
Y ya queda definido nuestro hormigón.
ACERO DE REFUERZO. Para el acero de refuerzo hacemos clic en la siguiente Material y damos clic en
Modify/Show Material.
Le damos el nombre a nuestro acero, si se desea cambiar de color queda a preferencia. Generalmente las propiedades de las barras de refuerzo no cambian, dejamos tal y como esta si finalmente damos clic en OK.
Y ya queda definido nuestro Acero de Refuerzo.
SECCIONES. Se colocaran las secciones y la resistencia de las vigas y columnas que va a tener la estructura. Nos ubicamos en la barra menú, damos clic en Define – Section Properties – Frame
Sections.
Nos aparece un cuadro donde tenemos que borrar todas las propiedades no deseadas, damos clic en la casilla Delete Multiple Propeties.
A continuación nos sale otro cuadro donde pregunta que deseamos borrar. Luego se deberá eliminar todas las propiedades existentes que da el programa, presionamos clic izquierdo hasta seleccionar todo, damos clic en la casilla Delete Selected Frame
Sections.
Nos sale otro cuadro donde hacemos los mismos pasos y damos clic en la casilla
Selected Frame Sections.
Delete
Nos aparece una ventana de advertencia q dice que por lo menos debería quedar una sección y damos clic en Aceptar.
Posteriormente clic en OK.
VIGA PERALTADA
Una vez hecho lo anterior procedemos a agregar nuestra propiedad damos clic en la casilla Add New Property .
Escogemos la sección y material, en nuestro caso de hormigón y sección rectangular.
Daremos el nombre a la propiedad y las dimensiones requeridas de nuestra prediseño.
En Modify /Show Modifiers. Seleccionamos y en donde está el Moment of Inertia about 2 axis colocamos 0,5 si es viga, después de esto clic en OK.
Modify/Show Rebar nos pregunta si es viga o si es columna y ubicamos el recubrimiento, damos clic en OK y de nuevo en OK. En
Ya tenemos terminado nuestras vigas peraltada.
VIGAS BANDA
Agregamos otra propiedad en Add New Property. Daremos el nombre a la propiedad y las dimensiones requeridas de nuestra prediseño.
De la misma manera damos clic en la casilla Modify /Show Modifiers. Y en donde está el Moment of Inertia about 2 axis colocamos 0,5 después de esto clic en OK.
Modify/Show Rebar nos pregunta si es viga o si es columna y ubicamos el recubrimiento, damos clic en OK y de nuevo OK En
Ya tenemos terminado nuestras vigas banda.
COLUMNA
Agregamos otra propiedad en Add New Property. Daremos el nombre a la propiedad y las dimensiones requeridas de nuestra prediseño.
De la misma manera damos clic en la casilla Modify /Show Modifiers . Y en donde está el Moment of Inertia about 2 axis y Moment of Inertia about 3 axis colocamos 0,8 después de esto clic en OK.
Damos clic en la casilla Modify/Show Rebar, nos hacen varias preguntas: pregunta si es viga o si es columna, de qué forma serán los refuerzos , barras de confinamientos y si queremos chequear o diseñar los refuerzos en est e caso estamos diseñando.
En la segunda parte donde dice Longitudinal Bars elegimos el recubrimiento, el número de varillas de ambos sentidos y el diámetro de las varillas.
En la tercera parte donde dice Confinement Bars, habla del diámetro de la varilla de los estribos y sus separaciones de cada una, por lo general dejamos los valores que nos dice el programa, finalmente damos clic en OK y nuevamente en OK.
LOSA Para las losas, nos ubicamos en la barra menú damos clic en
Define – Section – Slab
Sections.
Nos aparece la siguiente ventana y borramos la que dice Plank 1 y damos clic en Sí.
Damos clic en la casilla Modify/Show Property
Damos nombre a la propiedad, seleccionamos el c oncreto que definimos con anterioridad y donde dice Modeling Type elegimos Shell-Thin.
Donde dice Property Data colocamos la altura equivalente mínima de una losa aliviana de 20cm, es decir 14,5 cm damos clic en OK y nuevamente en OK .
DIBUJAR Luego procedemos a armar las columnas, vigas peralt ada, vigas banda, y losas a la estructura modelar.
Columnas: Seleccionamos el icono para columnas ubicada en la barra de dibujo, posteriormente seleccionamos la propiedad en la parte inferior tal como se muestra en los diagramas.
A continuación damos clic sobre cada intercesión de los ejes para crear las columnas, repetimos hasta terminar todas las columnas.
Vigas peraltadas: Seleccionamos el icono para vigas ubicada en la barra de dibujo, posteriormente seleccionamos la propiedad en la parte inferior tal como se muestra en los diagramas
A continuación damos clic sobre cada eje para crear las vigas, repetimos hasta terminar todas las vigas peraltada.
Vigas bandas: Solamente cambiamos la propiedad a dibujar.
A continuación damos clic sobre cada eje para crear las vigas, repetimos hasta terminar todas las vigas banda.
Losas: Seleccionamos el icono para losas ubicada en la barra de dibujo, posteriormente seleccionamos la propiedad en la parte inferior tal como se muestra en los diagramas
Damos clic izquierdo en cada vertice de la estructura y finalmente queda dibujada nuestra losa.
COLUMNAS EMPOTRADAS EN LA BASE Cambiaremos las restricciones a la cimentación. Seleccionamos las restricciones existentes en la cimentación.
Restraints.
Donde dice Fast Restraints seleccionamos el empotramiento y OK.
Assign – Joint –
UNIÓN VIGA-COLUMNA INFINITAMENTE RÍGIDA Para rigidizar los nudo seleccionamos toda la estructura y luego nos vamos a: Assing – Frames – End Lenght Offsets.
Luego el valor de
0 lo cambiamos a 1 damos clic en Apply y OK.
DIAFRAGMAS RIGIDOS EN LOS PISOS Se procede a hacer los diafragmas de losa en las cuales nos indica el centro de gravedad en la donde se va concentrar la masa y las cuales van a establecer que la losa no se deforme y solo permita el desplazamiento en dos direcciones y la rotación en un sentido respecto de otro. Antes de hacer los diafragmas de pisos debemos seleccionar todas las losas tanto del primer piso como del segundo. Demos clic en Assign – Shell – Diapharagms.
Nos aparece un cuadro, seleccionamos D1 y damos clic en OK. en la casilla
Modify/Show Definitions.
Tenemos terminado nuestro diafragma en la primera planta
Repetimos el procedimiento anterior, percatándonos de que este en la segunda planta. Debemos dar clic en Add New Diaphragm , nos aparece D1 y damos clic el OK, y nuevamente en OK.
ASIGNACI N DE CARGAS. Damos clic en: Define- Mass Source. Activamos la casilla Specified Load Patterns y clic en OK.
Definir cargas. Damos clic en: Define - Load Patterns .
Agregamos la carga viva, carga muerta y las cargas de sismos tanto en X como en Y a los de sismos le colocamos User Coefficent, finalmente clic en OK.
En las cargas de sismos tenemos q modificarlas dandole clic en la casilla Modify Lateral Load, cuando estamos en Sismo en Y seleccionamos solo las direcciones en Y y si es Sismo en X las direcciones en X , tambien colocamos el valor de la carga sísmica reactiva (W) calculada anteriormente, damos clic en OK y OK nuevamente.
CARGAS GRAVITACIONALES SOBRE LAS LOSAS. Para la asignación de cargas al elemento debemos seleccionar todas las losas en este cas o empezaremos con la primera planta Luego damos clic en Assign – Shell Loads – Uniform.
Nos aparece un cuadro donde comenzaremos a anotar el valor de la carga muerta de 780 Kg/m2 definidia en nuestro prediseno, clic en Apply y OK.
Repetimos el paso anterior pero ahora con la carga viva de 200 Kg/m 2.
Repetimos los procedimientos del primer piso para la siguiente planta solo cambiaran las cargas que son:
carga muerta de 500 kg/m 2
carga viva de 70 kg/m 2.
COMBINACIONES DE CARGAS. Damos clic en Define – Load Combinations.
Nos aparece un cuadro donde debemos seleccionar la casilla Add New Combo donde se crearan las siguientes combinaciones de cargas: U1 = 1.2 D + 1.6 L U2 = 1.2 D + 1.0 L + 1.0 E (Sx) U2-1 = 1.2 D + 1.0 L + 1.0 E (Sy) U3 = 0.9 D + 1.0 E (Sx) U3-1 = 0. 9D + 1.0 E (Sy)
Luego nos aparece otra ventana donde ingresaremos el nombre de la primera combinacion y definimos las cargas tanto para carga viva y muerta, procedemos dar clic en Ok.
Una vez hecha las combinaciones devemos hacer una que diga Envolvente para que una todas las combinaciones y asi el software escoja la mayor. Escogemos el tipo de combinacion: Envelope, procedemos a agregar las combinaciones anteriores y clic en
Ok.
Finalmente creamos otra para la cimentacion con solo carga muerta de 1, clic en nuevamente en Ok .
Ok y
DEFORMACIONES Y DESPLAZAMIENTOS DE LA ESRTRUCTURA
Para dar comienzo a analizar las deformaciones de nuestra estrucutra damos clic en el botón Play ubicado en la barra de heramientas y luego clic en la casil la Start Animation tal como lo se señala en los círculos rojos. Para seguir con las otras animaciones se da clic en siguiente y si queremos que inice como lo muestra el circulo azul.
Animación 1: Carga Muerta
Animación 2: Carga Viva
Animación 3: Sismo en X (1/3)
Animación 4: Sismo en X (2/3)
Animación 5: Sismo en X (3/3)
Animación 6: Sismo en Y (1/3)
Animación 7: Sismo en Y (2/3)
Animación 8: Sismo en Y (2/3)
COMBINACIONES DE CARGAS
Para continuar con las deformaciones de combinaciones de cargas damos clic en botón que se muestra en el circulo rojo y activamos la opcion Load Combination , damos clic en Apply y Ok. Continuamos con las siguientes.
Animación 1: U1
Animación 2: U2
Animación 3: U2-1
Animación 4: U3
Animación 5: U3-1
Animación 6: ENVOLVENTE
Animación 7: CIMENTACIÓN
PERIODOS DE VIBRACION
De la misma manera para continuar con las deformaciones de Peridos de vibracion damos clic en botón que se muestra en el circulo rojo y activamos la opcion Modal Case, damos clic en Apply y Ok. Continuamos con las siguientes.
Animación 1: Modo 1
Animación 3: Modo 3 (La fundamental)
DIAGRAMA DE CARGA AXIAL EN DOS PÓRTICOS PRINCIPALES 1er Pórtico (Eje B)
– Carga Muerta
-
Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
-
Envolvente
2do Pórtico (Eje 2)
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Carga Muerta
-
Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
-
Envolvente
DIAGRAMA DE CORTE EN DOS PÓRTICOS PRINCIPALES. 1er Pórtico (Eje B)
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Carga Muerta
- Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
-
Envolvente
2do Pórtico (Eje 2)
-Carga Muerta
- Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
-
Envolvente
DIAGRAMA DE MOMENTO EN DOS PÓRTICOS PRINCIPALES 1er Pórtico (Eje B)
-
Carga Muerta
- Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
-
Envolvente
2do Pórtico (Eje 2)
-Carga Muerta
- Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
-
Envolvente
REACCIONES DE LOS APOYOS EN DOS PÓRTICOS PRINCIPALES 1er Pórtico (Eje B)
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Carga Muerta
- Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
-
Envolvente
2do Pórtico (Eje 2)
-Carga Muerta
- Carga Viva
-
Sismo en X
-
Sismo en Y
