Manual de Etabs v8.26

8/9/2019 Manual de Etabs v8.26

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MANUAL PARA EL USO DEL PROGRAMA ETABS V 8.26 EN EL ANLISISSSMICO DE ESTRUCTURAS

Pablo Caiza Snchez, Ing. [email protected]

Centro de Investigaciones Cientficas, CEINCI-ESPE

RESUMEN

Se establecen los parmetros estndar usadospor el programa ETABS por medio de una estructuramuy sencilla. A continuacin se vuelve a generar lamisma estructura pero paso a paso con el fin deintroducir manualmente dichas caractersticas que,complementadas con otras dan un modelo bsico

completo. Posteriormente se incluyen 2 tipos de anlisisdinmicos: esttico equivalente y modal espectralsiguiendo las recomendaciones del CEC2000, para loque se usa un modelo ms complicado. Finalmente seincluyen perfeccionamientos tales como escaleras,cimentacin, losas inclinadas, pero fundamentalmentemuros armados sin y con cabezales, y este ltimo conaberturas.

1. INTRODUCCIN

Programas tales como ETABS incluyen una serie cada vez mayor deperfeccionamientos tcnicos para el clculo de estructuras, muchos de los cuales seconsideran ya estndar. Con el fin de determinar estos parmetros es necesario portanto generar una primera estructura de la forma ms automtica posible. Con estabase se volver a construir la misma estructura pero esta vez incluyendomanualmente cada uno de dichos perfeccionamientos. De esta manera se ganar enconocimiento y confianza sobre el programa lo que permitir aumentar la complejidadde los modelos. Se contina con la inclusin de anlisis ssmicos tales como elesttico equivalente y el modal espectral segn CEC2000. Posteriormente se insistecon el perfeccionamiento del modelo geomtrico mediante la inclusin de escaleras,cimentacin y losas inclinadas. Finalmente se incluye un nuevo elemento estructural:muros armados. se incluyen dos tipos: sin y con cabezales; en este ltimo,adicionalmente, se toman en cuenta detalles importantes tales como las aberturaspara ventanas y puertas.

Se recalca, sin embargo, que se considera que la parte ms importante de esteManual es la inclusin de la losa en los tradicionales modelos de vigas y columnasadaptndolos para su uso en el anlisis ssmico. El manejo de este elemento resultamuy delicado porque por un lado comnmente o se conoce muy poco de l osencillamente se lo desconoce y por otro porque en el pas el anlisis ssmico esobligatorio y en ste deben considerarse incursiones en el rango plstico.


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Pablo Caiza Snchez CEINCI-ESPE 39

2. MODELO DE REFERENCIA

Con el fin de mostrar las caractersticas que en el programa se consideran

estndar se elabora un modelo muy sencillo. Es una estructura tridimensional dehormign armado, de un piso de 2.7 m de alto y un solo vano de 4.5 metros tanto ensentido horizontal X como Y. Se incluye una losa alivianada bidireccional.

En ETABS, en primer lugar, cambie las unidades a Toneladas y metros:

Luego use el icono para nuevos modelos:

Aparecer una primera pantalla sobre si va a usar las caractersticas de modelospreviamente hechos, o las del modelo guardado en el archivo Default.sdb quedebe encontrarse en el directorio de ETABS. Presione el botn No:

Llene la siguiente pantalla como se indica:

Para usar losas alivianadas bidireccionales use el icono de la parte inferior de

la pantalla Waffle Slab:


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Para conocer las diferentes funciones empleadas automticamente por ETABSpara la creacin de esta estructura, se revisarn las propiedades de sus elementos.

Mueva el cursor del mouse sobre el rea central de la losa, sin apuntar a otroselementos tales como nervios y vigas. Presione el botn derecho del mouse:

Note que est abierta la pestaa Assignments.

Es importante resaltar que:La losa tiene asignada una seccin estndar denominada SLAB1.


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MANUAL PARA EL USO DE ETABS V8.26 EN EL ANLISIS SSMICO DE ESTRUCTURAS 42

Se comportar como un diafragma rgido.El eje local 1 es el estndar.No hay modificadores de rigidez.No se le ha asignado ningn Pier o Spandrel.No hay resortes ni masa por rea.Se dividir automticamente en:Intersecciones con vigas y lneas de medicin,Bordes de muros y rampas y,Lneas de referencia.Estas ltimas opciones son para el anlisis de la estructura, pero los resultadosse mostrarn para toda la losa como una sola unidad, sin subdivisiones.El tamao mximo del mallado es 1.5 metros.Pertenece al grupo denominado ALL.

Cierre esta ventana y vaya con el cursor del mouse a una de las esquinas de lalosa, evite nuevamente vigas y nervios. Presione el botn derecho del mouse.

Tambin aqu est abierta la pestaa Assignments. Se observa una pantallasimilar a la anterior. Sin embargo esta vez se trata de macizados en la cabeza de lascolumnas. En este caso es el macizado denominado DROP3.

Ahora apunte con el cursor del mouse a una de las vigas y presionenuevamente el botn derecho:


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Cada uno de los tems indicados son propiedades que se pueden cambiar. Elgran nmero de propiedades da una gran flexibilidad en el anlisis.

Los valores estndar son:Seccin tipo ConcBmNo es una viga especial resistente a momentos (propiedad vlida para estructurasmetlicas).Las longitudes de interseccin con otros elementos se calculan automticamente perono se consideran rgidas.El punto de referencia de este elemento est en la parte central superior de suseccin transversal y ste no tiene ninguna distancia respecto a las lneas base

o mallado de referencia.No se han cambiado los ejes locales.No hay cambios en las rigideces por las compensaciones.No hay modificadores de las propiedades.No hay lmites de tensin y compresin.No hay propiedades de vnculo.No hay rtulas plsticas.

Faltan an otras opciones las que se observan al final de la siguiente pantalla:


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Estas propiedades son:Esta viga no forma parte de un muro columna Pier ni de un muro viga Spandrel.No hay resortes lineales ni masa lineal.Se autodivide (slo para el anlisis pero no para los resultados) en puntos, nudos ybordes.Se usa para el mallado de los pisos.Forma parte del grupo denominado ALL.

3. MODELO PASO A PASO

Interesa en este instante volver a crear el mismo modelo pero paso a paso con el

fin de manejar las diferentes herramientas disponibles en ETABS. Adicionalmente seaprovechar para aadir algunos datos complementarios. Estos son:

Tabla 1 Caractersticas de los elementos estructuralesELEMENTO CARACTERSTICAS

VIGA BASE=25cms ALTURA=25cmsCOLUMNA BASE=30cms ALTURA=30cms

LOSA Alivianada tipo, espesor 20 cms, con loseta decompresin de 5 cms (15 cms de alto de los nervios)

Tabla 2 Caractersticas de los materiales

MATERIAL CARACTERSTICASHORMIGN fc= 210 Kg/cm2; E=12000210=173897 Kg/cm2ACERO fy= 4200 Kg/cm2


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Empiece revisando que las unidades sean las adecuadas: toneladas y metros yluego presione el icono para crear nuevos modelos. En la pantalla que se abreresponda No. A continuacin llene la nueva pantalla de la misma forma que al iniciode este Manual pero finalmente, no entre a ningn cuadro adicional y simplementepresione el botn OK.

Obtendr nicamente la red de referencia.

En el siguiente paso definir los materiales de la estructura. Siga la secuencia decomandos que se indica a continuacin:

MEN OPCIN SUBOPCIN

Define Material PropertiesModify/Show Material

(previamente compruebe que elcasillero CONC est resaltado)

Llene el cuadro que se abre como se indica:

Ntese que las unidades son toneladas y metros por lo que un valor como porejemplo fc=210 Kg/cm2 equivale a fc=2100 Ton/m2.

Para salir presione el botn OK y en la pantalla previa nuevamente OK.

Defina ahora las secciones de los elementos estructurales:

MEN OPCIN SUBOPCINDefine Frame Sections ---

En la nueva pantalla borre todas las secciones previamente definidas. Parahacerlo marque todos los elementos del cuadro de la izquierda y luego presione elbotn Delete Property. Se borrarn todas las secciones excepto una que el programausa como seccin estndar.

A continuacin presione la ceja a la derecha de un segundo casillero en queest escrito Add I/Wide Flange tambin en la parte derecha del cuadro. Se despliega


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Presione el botn OK para regresar a la pantalla previa. Y nuevamente OKpara obtener la pantalla inicial. Repita este procedimiento para crear los nervios:

Ntese que al presionar el botn Reinforcement al igual que con el botn SetModifiers deber llenar las pantallas correspondientes de forma idntica a lo que seha hecho para la viga.

El procedimiento para columnas es similar:


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En la vista anterior estn dos pantallas reunidas. Obsrvese que se hanmodificado los factores de rigidez de las inercias alrededor de los ejes locales 2 y 3.

Defina ahora la seccin de la losa. Use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCIN

Define Wall/Slab/Deck SectionsDebe presionar la ceja de la derechadel casillero Add New Deck y elegir

Add New SlabLlene el cuadro como se indica:


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Para evitar que la membrana colabore con la viga de borde como una ala delongitud infinita presione el botn Set Modifiers y cambie las rigideces como seindica:

De manera similar cree una seccin MACIZADO idntica a LOSAincluyendo los modificadores de rigidez pero con espesor 0.15 metros.

Ahora debe asignar las secciones. Para las vigas use el icono:

En la vista en planta del nivel 3.00 metros, revise la ventana auxiliar que haaparecido en su monitor de forma que la seccin que va a usar sea la de una vigaV25x25. A continuacin apunte con el ratn a la esquina superior izquierda delmallado y arrastre hasta la esquina inferior derecha, creando una regin que abarquelas vigas. Las vigas se generarn automticamente:


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Para generar las columnas use el siguiente icono:

As mismo use la vista en planta del nivel 3.0 metros y cree una reginabarcando la ubicacin de las columnas. No olvide que la ventana auxiliar debe indicarC30x30.

Ahora agregar los nervios. Use el siguiente icono:

La ventana auxiliar que aparece debe modificarse como se indica acontinuacin:


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En una vista en planta arrastre el ratn marcando la regin en que se ubicanlos nervios.

Posteriormente, modifique el ltimo dato de la ventana auxiliar Approx.Orientation a Parallel to Y or R y repita el procedimiento anterior. Finalmenteobtendr una ventana similar a la siguiente:

Para salir del modo de generacin de nervios, presione en el teclado Esc.

Para incluir la loseta de compresin use el siguiente icono tambin en lacolumna de la izquierda de la pantalla:

Aparece una ventana auxiliar. Compruebe que se usa la seccin LOSA. Enla vista en planta del nivel 3.0 metros haga clic con el botn izquierdo del ratn sobreel nudo de la columna en la esquina superior izquierda y mantenga presionado hastaarrastrar al nudo de la columna en la esquina inferior derecha.

De manera similar genere los macizados, pero usando la seccinMACIZADO. El macizado solo se extender hasta el primer nervio desde lascolumnas. Para que el ratn atrape exactamente la posicin de las intersecciones el

icono siguiente, en la columna de la izquierda parte inferior, debe estar activado:

Para generar los volados de la losa marque sus cuatro bordes (edges). Parahacerlo debe apuntar con el ratn a cada lado interior del permetro de la losa. Acontinuacin use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINEdit Expand/Shrink Areas Offset Value = 0.15

Al final obtendr un grfico como el siguiente:


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Para crear un diafragma rgido, marque los cinco elementos placa generados.Para hacerlo use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINSelect By Wall/Slab/Deck Sections Marque LOSA y MACIZADO,ok

Luego use el siguiente icono:

Aparece la siguiente ventana en donde ya se ha escrito el nuevo nombre dediafragma PISO1 ( y adicionalmente se ha usado el botn Add New Diaphragm) y

solo falta presionar el botn OK:

Para igualar las caractersticas del modelo que se gener al principio de esteManual ya solo falta cambiar las restricciones de los nudos de la base de la estructura.Para hacerlo marque dichos nudos y use el siguiente icono:


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Llene la pantalla que aparece como se indica:

Una ltima caracterstica an por incluir son los extremos de rigidez en vigas ycolumnas. Para marcar todos estos elementos use el icono siguiente que se encuentraen la columna de la izquierda de la pantalla:

A continuacin presione el siguiente icono que se encuentra en la segunda filade iconos en la parte superior de la pantalla:

En la ventana que se abre llene los datos como se indica a continuacin:

Una vez establecida la geometra del problema, el siguiente paso es hacerlo con lascargas:

Debe definir los siguientes estados bsicos:

NOMBRE CARACTERSTICASP.P. Peso propio de los elementos estructurales

AMUERTA Cargas permanentes tales como acabados y paredesVIVA Cargas temporales

SISMOX Carga ssmica esttica en direccin XSISMOY Carga ssmica esttica en direccin Y


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En el programa use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINDefine Load Cases Modificacin e ingreso de cargas

La ventana de cargas bsicas debe quedar como se indica a continuacin:

Observe que para las cargas ssmicas en el campo Auto Lateral Loadaparece None.

En este primer modelo se usar el mtodo elstico equivalente segn el CEC2000pero se lo explicar ms adelante. Por tanto modifique en primer lugarestas cargasde forma que el campo Auto Lateral Load cambie a User Coefficient. En estemomento se activar el botn de la derecha Modify Lateral Load el queposteriormente deber presionar para que aparezca la siguiente ventana que ya seha cambiado con datos adecuados:

La ventana indicada corresponde a sismo en direccin X. Para el sismo endireccin Y use datos similares excepto en que la direccin y excentricidad es Y Dir +Eccen X.

La magnitud de la carga permanente adicional AMUERTA y VIVA es la quese indica en la Tabla 3:

Tabla 3 Magnitud de las cargas bsicas verticales

CARGA MAGNITUDAMUERTA 0.3 T/m2

VIVA 0.2 T/m2Para asignarlas marque la LOSA y use el siguiente icono:


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Aparece la pantalla siguiente que ya se ha modificado con los datos para lacarga AMUERTA:

Realice un procedimiento similar para la carga VIVA pero usando la magnitudde 0.2 T/m2.

Para las combinaciones compruebe que se realiza el diseo con el cdigo ACI318-99. Use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINOptions Preferences Concrete Frame Design

Aparece la siguiente ventana donde se observa como primera propiedad que el cdigode diseo es el ACI 318-99:

Presione el botn OK para salir de esta pantalla.Para crear las combinaciones use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINDesign Concrete Frame Design Select Design Combo

En la ventana que se abre basta con presionar el botn OK. Ahora podr

comprobarse que las combinaciones de diseo estn listas usando la siguientesecuencia de comandos:


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MEN OPCIN SUBOPCINDefine Load Combinations ---

Para salir presione el botn OK.El modelo est listo y el programa se ejecuta usando el siguiente icono en la

barra superior de la pantalla:

En la ventana auxiliar que se abre presione el botn Run. En caso de nohaber grabado todava el modelo deber hacerlo ahora. Use un nombre cualquierapara el archivo, por ejemplo AMB1.

Para observar los resultados de fuerzas internas en los elementos use el iconohacia la derecha de la primera fila de iconos:

Presione la ceja al lado derecho, y en el cuadro que aparece escojaFrame/Pier/Spandrel Forces. Obtendr cuadros similares al siguiente:

Observe que para la combinacin DCON2 obtendr momentos alrededor deleje local 3 Moment 3-3. Adicionalmente en el campo Options est marcado FillDiagram, con lo que obtendr el dibujo de momentos rellenados de color. Si quitaesta opcin, podr usar Show Values on Diagram con lo que podr ver los valores delos momentos. Al presionar el botn OK obtendr pantallas como la siguiente:


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Para ver resultados ms detallados apunte con el ratn a uno de loselementos, por ejemplo una viga, y presione su botn derecho. Obtendr ventanascomo la siguiente:

Observe que los resultados son para DCON2 pero puede variar a otrascargas directamente en esta ventana. Hacia la derecha en la parte superior tambinse nota que est marcado para obtener valores mximos, pero si se escoge la otra

opcin Scroll for Values se puede por ejemplo mover el ratn sobre los diagramas yobtener valores en otros puntos.


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Para realizar el diseo se seguir la siguiente secuencia de opciones:

MEN OPCIN SUBOPCINDesign Concrete Frame Design Start Design/Check of Structure

Para ver los resultados deber cambiar las unidades a centmetros. Se observael armado longitudinal.

Para obtener el armado de los estribos use la siguiente secuencia decomandos:

MEN OPCIN SUBOPCINDesign Concrete Frame Design Display Design Info

En la ventana que se abre escoja Shear Reinforcing como se indica:

Para observar los resultados presione el botn OK. Los valores son cm2/cm,es decir que para calcular el rea de los estribos hay que multiplicar el valor anteriorpor el espaciamiento entre estribos.

Para obtener informacin adicional apunte con el ratn a uno de los elementosestructurales, por ejemplo una columna, y presione su botn derecho. Obtendrventanas como la siguiente:


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Use los botones de la parte inferior para obtener informacin de diseo.

Como observacin final al comparar los resultados con los del modelotradicional formado por vigas y columnas se observa que las vigas absorben menoscarga y por tanto tienen menores fuerzas internas. Es por tanto recomendabledisminuir la resistencia a la flexin alrededor del eje local 3 de los nervios. En esteartculo se considera aceptable reducir este parmetro al 25%.

4. ANLISIS MODAL ESPECTRAL

Para describir este tipo de anlisis se recurrir a la siguiente estructura:

Estructura tridimensional de dos vanos en los dos sentidos horizontales y de dospisos de alto como se muestra en la Figura 1.

Figura 1 Modelo tridimensional

El material es hormign armado: fc=210 Kg/cm2, fy=4200 Kg/cm2 yEc=12000fc=173897 Kg/cm2.

Las secciones de los elementos estructurales son como se indica en la Tabla 4.

Tabla 4 Caractersticas de los elementos estructurales

ELEMENTO CARACTERSTICASVIGA BASE=25cms ALTURA=35cms

COLUMNA BASE=30cms ALTURA=30cmsLOSA Alivianada , 20 cms de espesor total: loseta de

compresin de 5 cms y nervios de 15 cms de alto.

Respecto a las cargas estticas son peso propio, adicional muerta, viva, sismo en

x y sismo siendo las magnitudes de las cargas adicional muerta y viva las indicadasen la Tabla 5.


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Tabla 5 Cargas gravitacionales

TIPO MAGNITUD (Kg/m2)AMUERTA 280

VIVA 200

Para el anlisis modal espectral se usa el espectro de diseo dado por elCEC2000, como se indica en la Tabla 6:

Tabla 6 Parmetros del espectro de diseo segn CEC2000

FACTOR DESCRIPCIN VALORC Perfil del espectro de diseo

Cm

T

SS

C =25.1

5.0

variable

S Coeficiente por tipo de suelo 1.5 (=S3)Cm Valor mximo de C de acuerdo al tipo de suelo 2.8T Periodos de vibracin variableZ Factor de zona 0.4I Factor de importancia 1.0R Factor de reduccin de respuesta estructural 10

P Coeficiente de configuracin estructural en planta 1.0

E Coeficiente de configuracin estructural en elevacin 1.0

El espectro es una curva de aceleraciones mxima de la estructura respecto asu periodo. En la Tabla 7 se entregan los valores que se usan de C y su forma en la

Figura 2.Tabla 7 Valores del factor C

T C0 2.80

0.821 2.800.9 2.551 2.30

1.1 2.091.2 1.911.3 1.771.4 1.64

1.5 1.531.6 1.441.7 1.351.8 1.281.9 1.212 1.15

2.5 0.923 0.77

3.5 0.664 0.57

4.5 0.514.6 0.50

5 0.50


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0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

0 1 2 3 4 5

Periodo T (seg)

Factor

Figura 2 Factor C segn CEC2000

El coeficiente, [Z*I / (R*P *E )] * g, necesario para transformar el factor C aaceleraciones es 0.39.

Para el anlisis modal espectral es tambin necesario considerar los siguientesaspectos:

- Masa: se usa nicamente la de los elementos de carga permanente- Amortiguamiento: se usa un valor general de 5%.- Nmero de modos: el necesario para obtener un factor de participacin de lamasa modal de al menos el 90% de la masa total. Si se usan los modelos demasa concentrada por planta se conoce que para este ejemplo se necesitanmnimo 6.

Puesto que los sismos vienen en cualquier direccin se realizar una combinacindireccional de los sentidos X y Y usando la raz cuadrada de la suma de los

cuadrados. En este ejemplo no se considera la componente vertical del sismo porqueno hay elementos, tales como los voladizos, susceptibles de ser afectados.

Adicionalmente de acuerdo al CEC2000 es obligatorio considerar la torsinaccidental y en caso necesario el efecto p-delta.

4.1 GENERACIN DEL MODELO.

Presione el icono de nuevo modelo (New Model). Aparece la siguiente pantalla:

Presione el botn Choose.edb. En la nueva pantalla escoja el nombre del archivoanterior que acaba de elaborar en ETABS ( si se ha seguido este artculo esAMB1) y presione el botn OK. Aparece la siguiente pantalla que ya se hamodificado con los nuevos datos:


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Observe que se ha activado la opcin Custom Grid Spacing. Presione el botninmediatamente hacia abajo a la derecha Edit Grid. Obtiene la siguiente pantallaen donde ya se han modificado los elementos adecuados:

Para regresar a la ventana anterior, presione el botn OK.


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En esa ventana presione el icono de Waffle Slab para obtener la ventana quese muestra a continuacin y en donde ya se han modificado los datos posibles:

Respecto a los voladizos (Overhangs) son las zonas de la losa ms all delas lneas de eje. Estos extremos tienen por lo menos el mismo tamao de los ladosde las columnas dividido para dos, que es el valor usado. Respecto a los macizados ynervios (Drop Panels and Ribs) este modelo no tiene macizados y los nervios tienenun espaciamiento de 0.5 metros. Respecto a las restricciones en la base (Restraints

at Bottom) son empotradas (Fixed). Adicionalmente se crean diafragmas de pisorgidos.

En el lado derecho de la ventana se observa que gracias a las definicionesestructurales y de carga hechas en el modelo AMB1 se las puede usar directamenteen este nuevo modelo.

Presione el botn OK y al salir a la ventana anterior de nuevo presione el botnOK.

Obtendr una pantalla similar a la siguiente:


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Para incluir las vigas descolgadas deber trabajar en una vista en planta:- Cambiar el casillero de la parte inferior de la pantalla de One Story a SimilarStories.- Marcar todos los elementos que coincidan con los ejes de la estructura.- Asignar a los elementos marcados la seccin V25x25.

Para completar el modelo deber finalmente asignar a todos los elementos,extremos rgidos con un coeficiente de rigidez de 0.5.

Para aadir el anlisis modal espectral use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCIN

DefineResponse Spectrum

FunctionResalte Add User Spectrum

Aparece una pantalla en la que se deben llenar los datos de periodo y aceleracindel espectro de diseo, obtenido del CEC2000. En este caso se ingresarn periodos ycoeficientes C, escalndose estos ltimos posteriormente para obtener aceleraciones.La ventana quedar como se indica:


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Presione el botn OK y al regresar a la ventana anterior de nuevo OK.

Ahora use la siguiente secuencia de opciones:

MEN OPCIN SUBOPCIN

DefineResponse Spectrum

CasesAdd New Spectrum

Llene la ventana como se indica. Observe especficamente que la combinacindireccional no incluye componente vertical, pues ste, como ya se ha indicado, esimportante nicamente en la presencia de voladizos.

Presione el botn OK y al regresar a la ventana anterior nuevamente OK.

Para incluir la masa, no nicamente la del peso propio de los elementos, sinotambin la de la carga AMUERTA use la siguiente secuencia de opciones:

MEN OPCIN SUBOPCIN

Define Mass Source ---Aparece la siguiente ventana que ya se ha completado con los datos necesarios:


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Para aadir el nmero de modos de vibracin y adems incluir el efecto p-delta use lasiguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINAnalyze Set Analysis Options ---

Se abre la siguiente pantalla en que ya se ha indicado que se desea no nicamente elanlisis dinmico sino tambin incluir el efecto p-delta.


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Para ver las opciones de anlisis dinmico presione el botn Set DynamicParameters. Cambie la ventana que se abre como se indica:

Presione el botn OK y al regresar a la ventana anterior presione Set P-deltaParameters. Cambie la ventana como se indica:


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Presione el botn OK y al regresar a la ventana anterior de nuevo OK.

El modelo est completo incluyendo el anlisis modal espectral. Puede resolverlo ydisearlo.

5. ESCALERA, CIMENTACIN Y LOSAS INCLINADAS.

5.1 ESCALERA.

Generar en primer lugar la abertura de la losa. Esta se encontrar en el panel1-2-A-B apegada al eje 2 en un ancho de 2 metros y al eje B en un largo de 3 metros.

Trabaje en la vista en planta del segundo piso y asegrese de que el casillerode la parte central inferior de la pantalla diga Similar Stories.

Borre los nervios. Por ejemplo, para borrar los nervios a lo largo del eje Xmrquelos y adicionalmente tambin marque el nervio perpendicular en el borde de la

abertura de la losa. Luego use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINEdit Divide Lines ---

Llene la ventana que se abre como se indica:

Presione el botn OK. A continuacin marque los tramos de nervios que deseaborrar y presione la tecla Delete. Para borrar los nervios en sentido Y trabaje de

manera similar.

Los nervios de los bordes de la abertura estarn divididos en una serie desegmentos. Para volverlos a unir, mrquelos y luego use:

MEN OPCIN SUBOPCINEdit Join Lines ---

Para eliminar la loseta de compresin: genere un nuevo elemento shell pero deseccin OPENING.

A continuacin debe construir un mallado auxiliar con los ejes de la escalera:


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En la vista en planta del segundo piso, busque un espacio vaco, apntelo conel ratn y haga clic con su botn derecho. Aparecer una ventana con opciones. ElijaCreate Referente Lines on Plan. El apuntador del ratn cambia a una flechaalargada negra con la que debe marcar el borde derecho de la abertura de la losa auna distancia de 1.0 metro a partir de la interseccin de los ejes 2 y B y tambin laesquina inferior derecha, estos dos ejes de referencia estn sobre el eje B. Para salirde la opcin de generacin de lneas de referencia presione la tecla Esc.

Estas nueva lneas pueden ser observadas en la vista del eje B.

Para definir el nivel de los descansos nuevamente apunte a un lugar vaco yhaga clic con el botn derecho. Ahora use la opcin Edit Reference Planes.Aparecer la siguiente ventana que ya ha sido modificada:

Presione el botn OK y en la vista del eje B podr observar el mallado auxiliar.

A continuacin dibuje con elementos Frame los ejes de la escalera. Use el siguienteicono en la columna de la izquierda de la pantalla:

Use la seccin V25x25. Obtendr una pantalla como la siguiente:


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Ahora debe extender los elementos Frame de la escalera para convertirlos enelementos Shell. Primero marque todos los elementos de la escalera. Luego use lasiguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINEdit Extrude Lines to Areas ---

Modifique la ventana que se abre como se indica a continuacin:

Observe que los elemento Frame se extienden menos un metro en x (hacia laizquierda) y que se repiten dos veces.

A continuacin debe borrar uno de los 2 elementos Shell de los tramos inclinados. Encada piso en el tramo superior borre el de la derecha y en el inferior el de la izquierda.Hgalo en una vista 3D. Al final obtendr una pantalla semejante a la siguiente:


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Para finalizar debe asignar una seccin a la escalera. Genere una nueva de espesor12 cms y comportamiento como Shell y asgnela.

5.2 CIMENTACIN.

Si los plintos aislados no son suficientes, la alternativa usual es la parrilla decimentacin.Use una seccin como la siguiente:

En el botn Reinforcement cambie los recubrimientos (como viga) tanto enla parte superior como inferior a 0.08 m. En el botn Set Modifiers cambie lainercia de la seccin alrededor del eje local 3 a 0.8.


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A continuacin cambie las restricciones de los nudos a nivel de suelo de laestructura. Primero marque todos los nudos, a excepcin del nudo de la escalera porfuera del eje B y asgneles las siguientes restricciones:

Luego genere la parrilla, de forma similar a como se ha indicado previamente para lasvigas.

A continuacin marque las vigas de la parrilla y cambie la orientacin de los ejelocales usando el siguiente icono en la segunda fila en la parte superior de la pantalla:

Llene el cuadro que aparece como se indica:

Presione el botn OK.

Finalmente para incluir resortes elsticos necesita un dato adicional:Esfuerzo admisible del suelo,en este caso se supone que es 15 T/m2

Para calcular la rigidez del resorte elstico que representa el suelo por metrode longitud se usa la siguiente ecuacin:

vigab

admm lk **120 =

donde k/ml es la rigides por metro de longitud, adm es el esfuerzo admisible del sueloen T/m2, y bviga T es el ancho de la viga T de cimentacin. En este ejemplo k/ml es iguala 1080 (T/ml)/ml.

Para ingresar este dato vuelva a marcar todas las vigas de la cimentacin y

use la secuencia de comandos que se indica:


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MEN OPCIN SUBOPCINAssign Frame/Line Line Springs

Llene la ventana que se abre como se indica a continuacin:

Presione el botn OK.

5.3 CUBIERTAS INCLINADAS

Para ejemplificar el uso de cubiertas inclinadas se aadir a la estructuraanterior una cubierta inclinada en el panel con la abertura de escaleras. Esta serhecha de estructura metlica: perfiles C150x50x3, tendr pendientes del 30% y el

material de cubierta ser de asbesto-cemento.Defina entonces el nuevo material asbesto cemento con un peso especfico de1.8 T/m3, una masa de 0,19 T/(m3g) y un mdulo de elasticidad de 1.1 E6 T/m2.Adicione por otro lado una seccin en acero C150x50x3 y un shell del nuevo materialy de espesor 5mm como membrana y 50mm a flexin. A continuacin inserte unnuevo piso usando la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINEdit Edit Story Data Edit Story

Modifique la ventana que se abre como se indica:


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Repita el mismo procedimiento para crear un piso de nombre CUMBRERO, y de alto0.6 metros.

Adicionalmente deber crear lneas de referencia en el centro del vano A-B sobre losejes 1 y 2. Puede usar como referencia las intersecciones de los ejes 1-A y 2-A, laopcin Create Reference Lines on Plan y el cuadro de desviaciones (Offsets) llenode la siguiente manera:

A continuacin genere el armazn estructural de forma que obtenga un grfico comoel siguiente:

Obsrvese que los elementos placa de la cubierta han sido divididos en 4X2 shells.


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6. MUROS ARMADOS

Para dar un elemento de soporte a las escaleras se construye un muro dehormign armado de 10 cms de espesor (debe definir esta seccin, y cambiar losmodificadores de rigidez f11, f22 y f12 a 0.5) en el plano del eje 2 como se indica acontinuacin:

Observe que las restricciones de la base del muro tambin se han cambiado a las quecorresponden como nudos parte de la cimentacin.

Para poder disear estos elementos debe asignrseles un nombre como Piers(columnas) o Spandrels (vigas). Con este fin marque todos los elementos del muroen planta baja y use la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCIN

Assign Shell/Area Pier Label


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Se abre la siguiente ventana, en donde ya se est ingresando el nombre para estoselementos seleccionados y que es P1.

Para los elementos shell del segundo piso siga un procedimiento similar perodenomnelos P2, no olvide adicionar este nombre presionando el botn Add New

Name.

Para incluir cabezales, debe dibujar columnas con el tamao de dichoscabezales y despus asignarles el mismo nombre como Piers (elemento de muroque trabaja como columna) que el resto de elementos shell del muro. En este ejemplose dibujar una columna adicional al lado izquierdo del muro actual y se asignarn losnombres adecuados para obtener el siguiente dibujo:


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Para asignar estos nombres, no olvide marcar los elementos con los que se vaa trabajar y use luego la siguiente secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINAssign Frame/Line Pier Label

Finalmente si el muro tiene aberturas (simplemente borre los elementos shell

necesarios), los shell por encima de ellas trabajan como vigas, en ese caso una formade denominacin que incluya ya no slo los Piers sino tambin Spandrels es la quese muestra en la siguiente figura:

Los elementos denominados V1 son Spandrels.


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En este momento realice al anlisis estructural y a continuacin disee el muro.Use la secuencia de comandos:

MEN OPCIN SUBOPCINDesign Shear Wall Design Start Design/Check of Structure

Obtendr un grfico como el siguiente:

Para observar los resultados de los Spandrels apunte con el ratn a uno deellos y presione el botn derecho:

7. CONCLUSIONES

Se ha elaborado un primer modelo en ETABS de la manera ms automticaposible con el fin de determinar los estndares del programa. A continuacin se repitiel mismo modelo pero incluyendo manualmente cada una de sus caractersticas. Conesta base se elabor un nuevo modelo en el cual ya se incluy un anlisis ssmico talcomo el modal espectral y se aadieron detalles importantes tales como: escaleras,cimentacin y cubiertas inclinadas. Finalmente se incluy un muro armado, primero sincabezales, luego con cabezales y finalmente con aberturas.

- Este artculo sobre el uso de ETABS sigue la secuencia: estructura elemental aestructura compleja.


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- Se presentan las diversas herramientas de ETABS para resolver estructurasreales, empezando por las ms necesarias hasta las relativamente ms sofisticadas.- Los modelos incluyen perfeccionamientos para el clculo ssmico segnCEC2000.- No se hace ningn anlisis de los resultados.

Manual de Etabs v8.26

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