Subido por J.Enrique Cruz Benedetti

Manual para Etabs (Contenido)

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Manual
básico para
ETABS
©
Jorge Enrique Cruz Benedetti
721
C957
Cruz Benedetti, Jorge Enrique
Manual básico para ETABS / Jorge Enrique Cruz Benedetti
-- Medellín: UPB, 2014.
110 p: 19 x 24 cm.
ISBN: 978-958-764-178-3
1. Análisis estructural (Arquitectura) – 2. Etabs (Programa de
computador) – 3. Arquitectura – I. Tit.
©Jorge Enrique Cruz Benedetti
©Editorial Universidad Pontificia Bolivariana
Manual básico para ETABS©
ISBN: 978-958-764-178-3
Primera edición, 2014
Escuela de Ingenierías
Seccional Montería
Gran Canciller UPB y Arzobispo de Medellín: Mons. Ricardo Tobón Restrepo
Rector General UPB: Pbro. Julio Jairo Ceballos Sepulveda
Rector UPB Seccional Montería: Pbro. Jorge Alonso Bedoya Vásquez
Vicerrector Académico: Pbro. Jorge Iván Ramírez Aguirre
Editor: Juan José García Posada
Coordinadora de Producción: Ana Milena Gómez Correa
Diseño y diagramación: Geovany Snehider Serna Velásquez
Correctora de estilo: Mónica Patricia Ospina Toro
Dirección editorial:
Editorial Universidad Pontificia Bolivariana, 2014
Email: editorial@upb.edu.co
www.upb.edu.co
Telefax: (57)(4) 354 4565
A.A. 56006 - Medellín - Colombia
Radicado: 1225-20-03-14
Prohibida la reproducción total o parcial, en cualquier medio o para cualquier propósito, sin la autorización escrita de la Editorial Universidad Pontificia Bolivariana.
Prólogo
El programa ETABS de la casa CSI (Computers & Structures Inc.) de Berkeley, en California, está orientado hacia el análisis y diseño de edificios de
concreto reforzado y en acero. Es hermano de SAP2000, el cual a su vez
está orientado hacia cualquier tipo de estructura (incluidos edificios).
CSI (Computers & Structures Inc.) de Berkeley ha desarrollado además de
los anteriormente mencionados, SAFE, (losas y cimentaciones), CSICOL,
(análisis de columnas), PERFORM3D, (análisis de segundo orden) y SECTION BUILDER, (análisis de secciones, que ya no aparece en su catálogo).
Últimamente han separado el módulo de puentes de SAP2000 y lo han sacado al mercado como CSIBRIDGE.
Todos los programas de CSI tienen una interfaz casi igual y con la misma
organización para la entrada y salida de datos, por lo que se hace más corta
la curva de aprendizaje entre los diferentes paquetes.
Existen muchos manuales para el uso de ETABS y en la página web de CSI
se pueden bajar tutoriales en video sobre sus programas, pero en este texto
se enfocará su aprendizaje a través del análisis completo de un edifico de 9
pisos, incluido análisis estático, dinámico y secuencia de construcción.
Jorge Enrique Cruz Benedetti
5
Tabla de contenido
1. Aspectos básicos................................................................................. 11
1.1 Descripción de los menús y comandos..............................................11
1.2 Creación del modelo.......................................................................... 20
1.2.1 Sistema de unidades................................................................ 21
1.2.2 Nuevo modelo.......................................................................... 21
1.2.3 Opciones de color.................................................................... 25
2. Definir.................................................................................................... 27
2.1 Materiales.......................................................................................... 27
2.2 Secciones.......................................................................................... 28
2.2.1 Columnas................................................................................. 29
2.2.2 Vigas........................................................................................ 29
2.2.3 Placas y muros......................................................................... 30
2.3 Casos de carga................................................................................. 32
2.3.1 Carga muerta, viva, peso propio.............................................. 32
2.3.2 Carga sísmica.......................................................................... 33
2.3.3 Carga de viento........................................................................ 35
2.3.4 Espectro de diseño................................................................... 37
2.4 Combinaciones de carga................................................................... 39
3. Dibujar................................................................................................... 41
3.1 Opciones de vista.............................................................................. 41
3.2 Dibujar vigas...................................................................................... 42
3.2.1 Vigas maestras o principales................................................... 42
3.2.2 Vigas auxiliares o secundarias................................................. 43
7
Manual básico para ETABS©
3.2.3 Viguetas................................................................................... 44
3.3 Dibujar columnas............................................................................... 45
3.4 Dibujar plantilla y huecos................................................................... 46
3.5 Dibujar muros.................................................................................... 47
4. Asignar.................................................................................................. 51
4.1 Restricciones para los apoyos........................................................... 51
4.2 Diafragma.......................................................................................... 51
4.3 Cargas verticales............................................................................... 53
4.3.1 Carga sobre placas.................................................................. 53
4.3.2 Carga sobre vigas.................................................................... 53
5. Analizar.................................................................................................. 55
5.1 Chequear modelo.............................................................................. 55
5.2 Correr análisis................................................................................... 55
6. Mostrar.................................................................................................. 57
6.1 Cargas verticales aplicadas............................................................... 58
6.2 Cargas verticales generadas (por área aferente).............................. 58
6.3 Cargas horizontales generadas......................................................... 59
6.3.1 Sísmicas estáticas.................................................................... 59
6.3.2 Viento....................................................................................... 59
6.4 Desplazamientos............................................................................... 60
6.5 Derivas.............................................................................................. 61
6.6 Diagramas de momento, cortante, axial, torsión............................... 61
6.7 Reacciones........................................................................................ 62
6.8 Modos de vibración y desplazamientos............................................. 63
7. Editar .................................................................................................... 65
7.1 Insertar pisos..................................................................................... 65
7.2 Cambiar nombres de pisos................................................................ 66
7.3 Visualizar en OpenGL....................................................................... 67
7.4 Cambiar rango de cargas horizontales.............................................. 68
7.4.1 Sísmica..................................................................................... 68
7.4.2 Fuente de masa para generación de fuerzas sísmicas............ 68
7.4.3 Viento....................................................................................... 69
8
Contenido
8. Refinar análisis..................................................................................... 71
8.1 Efectos P-Delta.................................................................................. 71
8.2 Cumplir deriva................................................................................... 72
8.3 Cortante basal................................................................................... 73
8.3.1 Asignar grupo........................................................................... 73
8.3.2 Ángulos principales de la estructura........................................ 74
8.3.3 Factor de escala....................................................................... 78
8.4 Deriva y desplazamientos................................................................. 79
9. Diseño................................................................................................... 81
9.1 Diseño de elementos de concreto..................................................... 81
9.1.1 Código de diseño..................................................................... 81
9.1.2 Parámetros de diseño.............................................................. 81
9.1.3 Áreas de acero......................................................................... 82
9.1.4 Diseño interactivo..................................................................... 86
9.1.5 Muros cortantes........................................................................ 86
10. Secuencia de construcción............................................................... 91
11. Impresión de resultados.................................................................... 97
11.1 Datos de entrada............................................................................. 97
11.1.1 Lista de materiales............................................................... 98
11.1.2 Fuerzas sísmicas y de viento auto-generadas;
espectros de diseño............................................................. 99
11.2 Datos de salida.............................................................................. 100
11.2.1 Análisis............................................................................... 100
11.2.2 Diseño................................................................................ 101
11.2.3 Resumen............................................................................ 102
12. Generación y exportación de videos, dibujos y archivos............ 105
12.1 Videos ........................................................................................... 105
12.2 Dibujos........................................................................................... 106
12.3 Archivos......................................................................................... 108
Bibliografía ............................................................................................. 109
9
1. Aspectos básicos
Para emprender con propiedad este curso y poder entenderlo, los alumnos
deben tener unos conocimientos bien cimentados de análisis estructural tanto estático como dinámico.
1.1 Descripción de los menús y comandos
Al inicio de ETABS aparecerá la siguiente pantalla en la cual se ve un pop-up
de tips o sugerencias; vale la pena que la deje activada y que lea los tips ya
que son útiles.
Figura 1‑1
11
Manual básico para ETABS©
En la primera fila se encuentra la barra de menú con las siguientes opciones:
Menús de primer orden:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
File
Edit
View
Define
Draw
Select
Assign
Analyze
Display
Design
Help
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
Archivo
Editar
Ver
Definir
Dibujar
Seleccionar
Asignar
Analizar
Mostrar
Diseñar
Ayuda
Submenús o menús de segundo orden:
File:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
File: New model
File: Open
File: Save
File: Save as
File: Import
File: Export
File: Create video
File: Print setup
File: Print preview
File: Print graphics
File: Print table
File: Capture enhanced metafile
File: Capture dxf files
File: Capture picture
12
Nuevo modelo
Abrir
Guardar
Guardar como
Importar
Exportar
Crear video
Ajustes de impresión
Vista preliminar de impresión
Imprimir gráficos
Imprimir tablas
Capturar meta-archivos
Capturar archivos dxf
Capturar figuras
1. Aspectos básicos
• File: Modify/show project info
→
• File: User comments and log
→
• File: Last analysis log
→
• File: Display input/putput…
→
• File: Delete analysis files
→
Modificar/mostrar info
proyecto
Comentarios y registro
de la sesión
Registro del último análisis
Mostrar archivos
entrada/salida
Borrar archivos
del último análisis
Edit:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
Edit: Undo
Edit: Redo
Edit: Cut
Edit: Copy
Edit: Paste
Edit: Delete
Edit: Add to model from template
Edit: Replicate
Edit: Undo
Edit: Grid data
Edit: Story data
Edit: References planes
Edit: Merge points
Edit: Align points/lines…
Edit: Move points/lines…
Edit: Expand/shrink areas
Edit: Merge areas
Edit: Mesh areas
Edit: Split area edge
Edit: Joint lines
Edit: Divide lines
Edit: Extrude points to lines
Edit: Extrude lines to areas
Edit: Auto relabel all
13
Deshacer
Rehacer
Cortar
Copiar
Pegar
Borrar
Añadir al modelo de plantilla
Replicar
Deshacer
Datos grilla
Datos pisos
Planos de referencia
Fusionar puntos
Alinear puntos/líneas
Mover puntos/líneas
Expandir/contraer áreas
Fusionar áreas
Mallar áreas
Separar bordes de áreas
Unir líneas
Dividir líneas
Extruír puntos a líneas
Extruír líneas a áreas
Re-etiquetar todo
Manual básico para ETABS©
View:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
→
View: Set 3D view…
View: Set plan view…
View: Set elevation view…
View: Set building view limits
View: Set building view options
View: Rubberband zoom
View: Restore full view
View: Previous zoom
View: Zoom in one step
View: Zoom out one step
View: Pan
View: Measure
View: Change axes location
View: Show selection only
View: Show all
View: Show selection only
View: Save custom view
View: Show custom view
View: Refresh window
View: Refresh view
View: Create OpenGL view…
Situar en 3D…
Situar en planta…
Situar en elevación…
Ajustar límites de vistas
Ajustar opciones de vistas
Acercamiento elástico
Restaurar vista completa
Acercamiento previo
Acercamiento paso a paso
Alejamiento paso a paso
Desplazar
Medir
Cambiar lugar ejes
Mostrar selección solamente
Mostrar todo
Mostrar selección solamente
Guardar vista personalizada
Mostrar vista personalizada
Refrescar ventana
Refrescar vista
Crear vista OpenGL
Define:
• Define: Materials properties
→
• Define: Section properties
→
• Define: Wall/slab/deck properties
→
• Define: Link properties
→
• Define: Frame nonlinear hinge…
→
• Define: Diaphragms
→
• Define: Groups
→
• Define: Section cuts
→
14
Propiedades materiales
Propiedades secciones
Propiedades
muros/placas/decks
Propiedades de enlaces
Bisagras
de barras no-lineales
Diafragmas
Grupos
Corte secciones
1. Aspectos básicos
• Define: Response spectrum functions
→
• Define: Time history functions
→
• Define: Static load cases
→
• Define: Response spectrum cases
→
• Define: Time history cases
→
• Define: Static nonlinear/pushover cases
→
• Define: Add sequential construct. case
→
• Define: Load combinations
→
• Define: Add default design combo
→
• Define: Convert combos to nonlinear
→
• Define: Special sismic load effects
→
• Define: Mass source
→
Espectros de diseño
Funciones historiatiempo (cronológico)
Casos de carga estática
Casos de espectros
de diseño
Casos
de historia-tiempo
Casos estático
no-lineal/rendimiento
Caso de secuencia
de construcción
Combinaciones
de carga
Combos de diseño
por defecto
Convertir combos de
desempeño no-lineal
Efectos
sísmicos especiales
Fuente de masa
Draw:
• Draw: Select object
• Draw: Reshape object
• Draw: Draw point objects
• Draw: Draw line objects
• Draw: Draw area objects
• Draw: Draw developed
elevations def…
• Draw: Draw sectioin cuts
• Draw: Draw dimension line
• Draw: Draw reference point
• Draw: Snap to…
15
→
→
→
→
→
→
Seleccionar objeto
Reformar objeto
Dibujar objetos punto
Dibujar objetos línea
Dibujar objetos área
Dibujar elevaciones definidas
→
→
→
→
Dibujar cortes de sección
Dibujar línea de dimensión
Dibujar punto de referencia
Ajustar a…
Manual básico para ETABS©
Select:
• Select: At pointer/in window
→
• Select: Intersecting line
→
• Select: On XY plane
→
• Select: On XZ plane
→
• Select: On YZ plane
→
• Select: By groups
→
• Select: By frame sections
→
• Select: By wall/slab/deck sections
→
• Select: By link properties
→
• Select: By line object types
→
• Select: By area object types
→
• Select: By pier ID
→
• Select: By spandrel ID
→
• Select: By story level
→
• Select: All
→
• Select: Invert
→
• Select: Deselect
→
• Select: Get previous selection
→
• Select: Clear selection
→
Con puntero/ventana
Con línea
En plano XY
En plano XZ
En plano YZ
Por grupos
Por secciones de barras
Por secciones de
muros/places/deck
Por propiedades de enlaces
Por tipos de objetos de línea
Por tipos de objetos de área
Por identificación de pilar
Por identificación de viga
Por nivel de piso
Todo
Invertir (selección)
Deseleccionar
Selección anterior
Limpiar selección
Assign:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
→
→
→
→
→
→
→
→
→
Assign: Joint/point
Assign: Frame/line
Assign: Shell/area
Assign: Joint/point loads
Assign: Frame/line loads
Assign: Shell/area loads
Assign: Clear display of assigns
Assign: Copy assigns
Assign: Paste assigns
16
Nudo/punto
Barra/línea
Cáscara/área
Cargas en nudo/punto
Cargas en barra/línea
Cargas en cáscaras/áreas
Limpiar asignaciones
Copiar asignación
Pegar asignación
1. Aspectos básicos
Analysis:
• Analyse: Set analysis options
→
• Analyse: Check model
→
• Analyse: Run analysis
→
• Analyse: Run const.sequence…
→
• Analyse: Calcul.diaph.center…
→
• Analyse: Run static nonlinear…
→
Fijar opciones de análisis
Chequear modelo
Correr análisis
Correr análisis secuencia
de construcción
Calcular centro de rigidez
de diafragmas
Correr análisis
estático no-lineal
Display:
• Display: Show undefor shape
→
• Display: Show loads
→
• Display: Show deformed shape
→
• Display: Show mode shape
→
• Display: Show member force…
→
• Display: Show energy/virtual work
→
• Display: Show reponse spectrum
→
• Display: Show time-history traces
→
• Display: Show static
→
pushover curve
• Display: Show story
→
response plots
• Display: Show tables
→
17
Mostrar forma indeformada
Mostrar cargas
Mostrar deformada
Mostrar modos
Mostrar fuerzas/esfuerzos
en barras/áreas
Mostrar trabajo
virtual/energía
Mostrar espectro
de respuesta
Mostrar trazos cronológicos
Mostrar curva desempeño
estático
Mostrar gráfica de respuesta
de pisos
Mostrar tablas
Manual básico para ETABS©
Design:
•
•
•
•
•
→
→
→
→
→
Design: Steel frame design
Design: Concrete frame design
Design: Composite beam design
Design: Steel joist design
Design: Shear wall design
Diseño de acero
Diseño de concreto
Diseño de viga compuesta
Diseño de viga de acero
Diseño de muro cortante
Options:
• Options: Preferences
→
• Options: Colors
→
• Options: Windows
→
• Options: Set calculator memory
→
• Options: Show tips at startup
→
• Options: Show bounding plane
→
• Options: Moment
→
diagrams on tensión
• Options: Sound
→
• Options: Lock model
→
• Options: Auto save model
→
• Options: Sound
→
• Options: Show aerial view window
→
• Options: Show floating
→
property window
• Options: Show crosshairs
→
• Options: Enhanced graphics
→
• Options: Reset toolbars
→
18
Preferencias
Colores
Ventanas
Fijar memorias
de calculadora
Mostrar sugerencias
al comenzar
Mostrar planos ligados
Diagramas momento
en lado tensión
Sonido
Bloquear modelo
Auto guardar modelo
Sonido
Mostrar ventana vista aérea
Mostrar ventana
flotante de propiedades
Mostrar cruz
Gráficos mejorados
Restaurar barras de menú
1. Aspectos básicos
Help:
•
•
•
•
Help: Search for help on…
Help: Documentation and tutorials
Help: CSI on the Web
Help: About ETABS
→
→
→
→
Buscar ayuda en…
Documentación y tutoriales
CSI en la Web…
Acerca de ETABS
Estos submenús pueden varían ligeramente dependiendo de la versión del
paquete.
La manera de enfocar la entrada y salida de datos en ETABS es a través
de los verbos que figuran en dicho menú, los cuales se pueden conjugar en
cualquier orden, pero se recomienda el siguiente: Definir, Dibujar, Seleccionar, Asignar, Analizar y Diseñar.
Las otras líneas corresponden a los iconos de dichos comandos y se recomienda personalizar esta barra con el fin de tener todos los iconos (atajos)
disponibles para mayor rapidez: clique botón derecho sobre la barra y añada
y distribuya los iconos a su gusto en sentido horizontal o vertical. Aquí se
utilizará el menú de comandos con el fin de que el alumno se familiarice con
el programa antes de usar los atajos. Los submenús correspondientes a los
comandos se estudiarán a medida que se desarrolle el curso.
En este texto se utilizará “:” para separar los comandos menú, sub-menú,
sub-sub-menú; así por ejemplo:
• Define: Define frame sections: Modify/show property.
▪▪ Section name.
▪▪ Reinforcement.
Implicará un comando de tercer o cuarto nivel.
19
Manual básico para ETABS©
1.2 Creación del modelo
En ETABS el sistema de coordenadas se establece en función de los pisos:
en planta se tiene X y Y y en elevación se tienen los pisos.
Se trabaja con objetos punto, objetos línea y objetos áreas, dibujados sobre una grilla de soporte que se selecciona coincidente con los ejes de la
estructura (primarios) y ejes auxiliares (secundarios) para vigas o elementos auxiliares.
Como se pudo ver en 1.1, la variedad de comandos de ETABS es extensa,
de manera que sería imposible abarcar todos en este curso. Sin embargo,
se pretende utilizar los más necesarios quedando de parte del estudiante la
exploración de los otros.
Aunque ya existen versiones de ETABS traducidas al español, en este texto
se trabajará en el idioma inglés, el cual es muy técnico y no presenta mucha
complejidad.
Para el propósito del curso se modelará un edificio en concreto reforzado de
8 entrepisos con:
• 4 luces en el sentido X de 6, 7, 5.5 y 6.2 metros.
• 3 en el sentido Y de 5.6, 6.5 y 4.8 metros.
• Las alturas de entrepisos serán de 3 metros.
• Los entrepisos estarán modelados con vigas maestras y viguetas unidireccionales en el sentido Y.
• La estructura será de tipo dual de acuerdo a el NSR-10 (pórticos dúctiles
más muros cortantes).
• La carga muerta será de 0.4 Tf/m2; la viva de 0.2 Tf/m2.
• El espectro de diseño para análisis modal será el correspondiente a amenaza sísmica intermedia de el NSR-10 con Aa=0.10; Av=0.15, I=1.0 y tipo
de suelo D.
20
1. Aspectos básicos
Figura 1‑2
1.2.1 Sistema de unidades
• Seleccione en la parte inferior derecha Ton-m para trabajar en estas unidades; el programa tiene una gran variedad y automáticamente convierte
unas en otras: si usted cambia a kN-m todos los parámetros definidos de
secciones, materiales, cargas, etc. serán convertidos de Ton-m a kN-m.
1.2.2. Nuevo modelo
• Seleccione File:New model: Default.edb: Uniform grid spacing (espacio
de grilla uniforme).
• Coloque 5 en Number of lines in X Direction (número de líneas en X).
21
Manual básico para ETABS©
• Coloque 4 en Number of lines in Y Direction (número de líneas en Y).
• A continuación Custom grid spacing (espacio de grilla personalizado).
• En la parte derecha ponga 1 en Number of stories (número de pisos).
• Seleccione Grid only (solo grilla) en la parte inferior y presione Edit grid
(editar grilla).
Figura 1‑3
En el siguiente submenú Define Grid Data (definir datos de la grilla):
22
1. Aspectos básicos
Figura 1‑4
• Seleccionar Spacing (espacios).
• En la parte de X Grid Data (dato de grilla en X) cambiar así: B→7*; C→5.5;
D→6.2.
• En la parte de Y Grid Data (dato de grilla en Y) cambiar así: 1→5.6;
2→6.5; 3→4.8.
• Deje Primary (primaria) en Line Type (tipo de línea).
• Deje Show (mostrar) en Visibility (visibilidad).
• Dejar Top (arriba) en Bubble Loc (localización de burbuja de eje) en X.
• Dejar Left (izquierda) en Bubble Loc (localización de burbuja de eje) en Y.
• Dejar 1.25 en Bubble Size (tamaño de burbuja).
• Presione OK dos veces.
* Si usted coloca `700cm´ o `7000mm´, el programa automáticamente
convertirá esa medida a 7 m.
23
Manual básico para ETABS©
Se visualizarán entonces dos ventanas: la izquierda con la planta del edificio
en el piso 2 y la derecha con una vista en 3D de la grilla de guía. Esta grilla
servirá de soporte para dibujar todos los objetos punto, línea o área del modelo matemático.
Se modelará completamente la planta estructural del piso 2 con cargas incluidas y luego se replicará siete (7) veces para completar los otros entrepisos.
Es entonces importante que no existan errores en dicha planta o de lo contrario se deberá corregir toda la estructura.
Figura 1‑5
24
1. Aspectos básicos
1.2.3 Opciones de color
Se personalizan los colores de esta manera:
• Seleccione Options: Colors: Display (opciones: Color: Mostrar).
• Clic izquierdo sobre Columns (columnas); azul; aceptar.
• Clic izquierdo sobre Beams (vigas); blanco; aceptar.
• Clic izquierdo sobre Texts (textos); negro; aceptar.
• Clic izquierdo sobre Background (fondo); gris; aceptar.
• Clic izquierdo sobre Floors (pisos); rosado; aceptar.
• Presione OK.
Usted puede personalizar los colores a su gusto si no le agradan los anteriores.
Se guarda el modelo:
• File: Save: Manual.
Es aconsejable que se guarde cada vez que se modifique; si no se está seguro de la modificación a hacer, se debe guardar con un nombre diferente
para preservar el archivo original. Si resulta la modificación, se guarda con
el nombre original.
25
Manual básico para ETABS©
Figura 1‑6
26
2. Definir
En este capítulo se definirán los materiales, secciones de las barras, placas,
casos de carga estática, espectros de respuesta, combinaciones de carga y
fuentes de masa.
2.1 Materiales
Se define concreto de 21 MPa:
• Define: Materials properties (definir: propiedades de materiales).
• Hay tres materiales por defecto: CONC, STEEL, OTHER (concreto, acero,
otro); Seleccione CONC; Modify/Show material (modificar/mostrar).
• Cambie Módulo de Elasticidad a 2´000,000 Ton/m2.
• Cambie f´c a 2100 Ton/m2 (resistencia concreto).
• Cambie fy a 42000 Ton/m2 (resistencia acero longitudinal).
• Cambie fys a 24000 Ton/m2 (resistencia acero transversal).
27
Manual básico para ETABS©
Figura 2‑1
2.2 Secciones
Se definen las siguientes secciones:
• Columnas: 70x70 cm para los primeros cuatro niveles; 60x60 cm para
el resto.
• Vigas: Cargueras, 40x50 cm; no cargueras 35x50 cm; auxiliares 20x50
cm; viguetas 10X50 cm; además se define una sección de reserva de
45x50 cm para la eventualidad de que no alcance con la de 40x50 cm.
• Placas: plantilla 5 cm; muro cortante 25 cm.
Para tener en cuenta la fisuración del concreto se modificarán las secciones
así: vigas 0.5I, columnas 0.7I.
28
2. Definir
2.2.1 Columnas
• Define: Frame sections (definir: secciones barras).
• Por defecto aparecen unas secciones las cuales se seleccionarán y se
borrarán (delete property); deberá quedar solo una: W44x135.
• Add rectangular (Añadir rectangular):
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Secction name: C70x70 (columna 70x70).
Material: CONC.
Depth: 0.7.
Wide: 0.7.
‒‒ Reinforcement: cliquear Column; rectangular; ties.
‒‒ Cover to rebar centre (recubrimiento): 0.05.
‒‒ Check/design: Reinforcement to be designed (dará al área de acero); si se cliquea Reinforcement to be checked, se deberá poner el
número de varillas y el programa dirá si son suficientes.
‒‒ Set modifiers: Moment of Inertia about 2 axis: 0.7; lo mismo para
Moment of Inertia about 3 axis.
A continuación defina la columna de 60x60 cm.
2.2.2 Vigas
‒‒ Añada también las siguientes vigas: 10x50; 20x50; 35x50; 40x50
y 45X50 con el mismo procedimiento pero seleccione Beam; rectangular y denomínelas V20x50, etc., para diferenciarlas de las columnas. Póngales 5 cm de recubrimiento tanto arriba (top) como
abajo (bottom). Fisure las vigas con Set modifiers: Moment of Inertia about 2 axis: 0.5; lo mismo para Moment of Inertia about 3 axis.
• Recuerde guardar el archivo cada vez que haga un cambio importante.
29
Manual básico para ETABS©
Figura 2‑2
2.2.3 Placas y muros
Primero se definirá la plantilla:
• Define: Define wall/slab/deck sections.
• Seleccione SLAB1.
• Modify/show section.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Section name: PLACA5.
Material: CONC.
Thickness: Membrane: 0.05.
Thickness: Bending: 0.05.
Type: Membrane.
Load distribution: Use special one way load distribution.
OK.
30
2. Definir
A continuación defina el muro cortante de 25 cm:
• Define: Define wall/slab/deck sections.
• Seleccione WALL1.
• Modify/show section.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Section name: MURO25.
Material: CONC.
Thickness: Membrane: 0.25.
Thickness: Bending: 0.25.
Type: Shell.
OK.
Figura 2‑3
31
Manual básico para ETABS©
2.3 Casos de carga
Se definen casos de carga como sigue: peso propio, muerta, viva, sismo
y viento.
Para la carga sísmica se utilizará un C (Sa en NSR-10) de 0.274 y k=1.47
calculados de acuerdo a el NSR-10 para una altura de 24 m y un período
de 0.821.
2.3.1 Carga muerta, viva, peso propio
• Define: Static load cases (Definir casos de cargas estáticas).
▪▪ Cambie DEAD a PP.
▪▪ Deje Type como DEAD.
▪▪ Self weight multiplier en 1 (para considerar el peso propio de la estructura).
▪▪ Modify load.
• Con el mismo procedimiento defina la carga muerta sobre-impuesta y
la viva sin factor de peso propio usando Add new load o modify load si
ya existe.
32
2. Definir
Figura 2‑4
2.3.2 Carga sísmica
Se suponen los siguientes parámetros para la Fuerza Horizontal Equivalente:
• Aa=0.10
• Av=0.15
• I=1.0
• Amenaza sísmica: intermedia
• Tipo de suelo: D
Añada la carga EXDER: (Fuerza Horizontal Equivalente en X para deriva).
33
Manual básico para ETABS©
• Define: Static load cases (Definir casos de cargas estáticas).
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load: EXDER.
Type: QUAKE.
Add new load.
Auto lateral load: User coefficient.
Modify load.
Modify lateral load:
‒‒
‒‒
‒‒
‒‒
X Dir+Eccen.Y (torsión accidental sentido horario).
Base shear coefficient: 0.40.
Building height exp.K: 1.16.
Deje Ecc.ratio en 0.05 (5%).
• Con el mismo procedimiento añada los casos EYDER; EXDIS y EYDIS
con los siguientes parámetros en Modify lateral load respectivamente:
▪▪ Y Dir+Eccen.X.
▪▪ X Dir+Eccen.Y.
‒‒ Base shear coeficient: 0.4/5=0.08 (Para dividir las fuerzas de diseño por R).
▪▪ Y Dir+Eccen.X.
‒‒ Base shear coeficient: 0.4/5=0.08 (Para dividir las fuerzas de diseño por R).
• Los demás parámetros déjelos igual.
34
2. Definir
Figura 2‑5
2.3.3 Carga de viento
Añada la carga WX:
• Define: Static load cases (definir casos de cargas estáticas).
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load: WX.
Type: WIND.
Add new load.
Auto lateral load: ASCE 7-05.
Modify load.
Modify lateral load:
‒‒
‒‒
‒‒
‒‒
Wind direction angle: 0.
Winward Coeff.: 0.8.
Leeward Coeff.: 0.5.
Wind speed: 70 mph.
35
Manual básico para ETABS©
‒‒
‒‒
‒‒
‒‒
‒‒
‒‒
‒‒
Exposure type: B.
Importance factor: 1.
Topographical factor: 1.
Gust factor: 0.85. (Ráfaga).
Directionally factor: 0.85.
Include parapet; parapet height: 1.2.
OK.
• Con el mismo procedimiento añada la carga WY pero con:
‒‒ Wind direction angle: 90.
Figura 2‑6
36
2. Definir
2.3.4 Espectro de diseño
Se define un espectro de diseño de acuerdo a la NSR-10 para amenaza sísmica intermedia, cuyos datos están almacenados en el archivo Intermedia:
• Define: Response spectrum functions: Choose function type to add: Spectrum from file: Add new function: Browse: MONTERIA NSR-10.
▪▪ Function name: MONTERIA.
▪▪ Clique Period vs. value: Display graph; se deberá ver la curva del espectro.
▪▪ Clique OK.
▪▪ Clique Convert to User Defined para que quede grabado en el archivo
del proyecto.
Figura 2‑7
37
Manual básico para ETABS©
• Define response spectrum cases: Add new spectrum.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Spectrum case name: MONTX.
Damping: 0.05.
Modal combination: CQC (complete quadratic combination).
Directional combination: SRSS (square root sum squares).
Input response spectra: U1 Function: MONTERIA.
Excitation angle: 0.
Scale factor: 9.81 (para normalizarlo).
OK.
• Con el mismo procedimiento añada MONTY con la siguiente variación:
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Input response spectra: U2 Function: MONTERIA.
Excitation angle: 0.
Scale factor: 9.81.
OK.
Figura 2‑8
38
2. Definir
2.4 Combinaciones de carga
Se definirán las siguientes combinaciones de cargas para el diseño de los
elementos de conformidad con los títulos A y B de el NSR-10 (literales A.3.7.1
y B.2.4.2) suponiendo un R aproximado de 5/(.9*.9*1)=~0.25.
La primera combinación COMB0 sin factor de mayoración servirá para chequear flechas y para las cargas sobre la cimentación; CM=Muerta, CV=Viva,
WX=Viento X, WY=Viento Y, EQX=Sismo X, EQY=Sismo Y, DER=Deriva,
DIS=Diseño, SPEC=Espectro.
• COMB0: 1.0PP+1.0 CM+1.0 CV.
• CM: 1.4 PP+1.4 CM.
• CMCV: 1.2 PP+1.2 CM+1.6 CV.
• CMCVWX1: 1.2 PP+1.2 CM+1 CV+1.6 WX.
• CMCVWX2: 1.2 PP+1.2 CM+1 CV-1.6 WX.
• CMCVWY1: 1.2 PP+1.2 CM+1 CV+1.6 WY.
• CMCVWY2: 1.2 PP+1.2 CM+1 CV-1.6 WY.
• CMCVEXDER1: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV+1.0 EXDER.
• CMCVEXDER2: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV-1.0 EXDER.
• CMCVEYDER1: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV+1.0 EYDER.
• CMCVEYDER2: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV+1.0 EXDER.
• CMCVEXDIS1: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV+1.0 EXDIS+0.3 EYDIS.
• CMCVEXDIS2: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV-1.0 EXDIS-0.3 EYDIS.
• CMCVEYDIS1: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV+1.0 EYDIS+0.3 EXDIS.
• CMCVEYDIS2: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV-1.0 EYDIS-0.3 EXDIS.
• CMCVSPEC: 1.4 PP+1.4 CM+1.0 CV+1.0 SPECX+1.0 SPECY.
Esta última atendiendo la sugerencia del profesor Ed Wilson que dice que si
se contempla la combinación de los códigos del 100%+30%, se estaría subestimando las fuerzas sísmicas y se tendría una estructura débil en un sentido.
39
Manual básico para ETABS©
• Define: Load combinations: Add new combo.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load combination name: COMB0.
Case name: PP.
Scale factor: 1.
Case name: CM.
Scale factor: 1.
Case name: CV.
Scale factor: 1.
OK.
• Defina las otras veintisiete combinaciones de la misma manera.
Figura 2‑9
Nota: Para la próxima vez que inicie un modelo, seleccione como base de
dato este archivo para no tener que repetir la definición de los materiales,
cargas, combinaciones de carga y secciones.
40
3. Dibujar
Ya se tienen definidos los materiales, las secciones, los casos de carga estática, los casos de carga dinámica y las combinaciones de carga; ahora se
procederá a dibujar las vigas y columnas del piso 2. Colóquese en la ventana izquierda (planta).
3.1 Opciones de vista
Con este comando se puede controlar lo que se quiere ver ya que demasiada información podría confundir. Por el momento se activarán las secciones
de los objetos línea.
• View: Set building view options: Line sections: Apply to all windows.
41
Manual básico para ETABS©
Figura 3‑1
3.2 Dibujar vigas
3.2.1 Vigas maestras o principales
• Draw: Line objects: Draw lines (properties of object).
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Type of line: frame.
Property: V40x55.
Moment releases: continous.
Dibuje de A1 a B1; de B1 a C1; de C1 a D1 y de D1 a E1.
Otra manera:
• Draw: Line objects: Create lines in region (properties of object).
▪▪ Type of line: frame.
▪▪ Property: V40x50.
▪▪ Moment releases: continous.
42
3. Dibujar
▪▪ Clique la grilla 2 entre A y B; entre B y C; entre C y D y entre D y E.
▪▪ Seleccione toda la grilla 3 con una ventana en sentido horario.
▪▪ Haga lo mismo con la grilla 4.
Dibuje ahora las vigas maestras verticales de 35x50 con cualquiera de los
métodos anteriores.
3.2.2 Vigas auxiliares o secundarias
En nuestro modelo, las vigas auxiliares son las que están en la zona de la
escalera; colóquese en la ventana izquierda en planta y seleccione la viga
entre ejes C y D de la grilla 2:
• Edit: Replicate: Linear: dy: 2.5.
Seleccione la nueva línea generada y cambie la sección a 20X50:
• Assign: Frame line: Frame section: 20x50: OK.
Genere la viga auxiliar vertical situada a 2.5 m a la derecha de la grilla C con
el mismo procedimiento anterior.
Ahora se deberá partir la última viga en la intersección con la viga auxiliar
horizontal, previamente generada, de manera que se pueda borrar la parte
superior; seleccione ambas vigas:
• Edit: Divide lines: Break at intersections: OK.
Seleccione la parte superior y elimínela con Delete.
43
Manual básico para ETABS©
Figura 3‑2
3.2.3 Viguetas
Se colocarán en sentido vertical separadas a máximo 1.2 m centro a centro
con el comando de vigas auxiliares que funciona con las grillas activadas y
sólo funciona entre dichas grillas:
• Draw: Line objects: Create secondary beams.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Type of line: frame.
Property: V10x50.
Moment releases: continous.
Spacing: Max.spacing: 1.2.
Max spacing.
Approx.orientation: Y.
Clique cada retícula en cualquier sitio.
44
3. Dibujar
Figura 3‑3
3.3 Dibujar columnas
Columnas:
• Draw: Line objects: Create columns in region (properties of object).
▪▪ Property: C70x70.
▪▪ Moment releases: continous.
▪▪ Clique las intersecciones A1, B1, C1, D1 y E1.
Otra manera:
• Draw: Line objects: Create columns in region (properties of object).
▪▪ Property: C70x70.
▪▪ Moment releases: continous.
▪▪ Seleccione toda la grilla con una ventana en sentido horario.
45
Manual básico para ETABS©
Figura 3‑4
3.4 Dibujar plantilla y huecos
La plantilla cubre toda el área a excepción de los huecos del ascensor y
la escalera:
• Draw: Area objects: Draw rectangular areas (properties of object).
▪▪ Property: PLACA5.
▪▪ Seleccione con el puntero la esquina inferior izquierda y arrastre hasta
la esquina superior derecha.
El programa automáticamente reparte la carga aplicada sobre la plantilla a
las viguetas que la soportan de acuerdo a su área aferente, para lo cual el
eje local de la plantilla deberá estar orientado perpendicular a las viguetas;
note la flecha de doble punta indicadora que está horizontal.
46
3. Dibujar
Para los huecos:
• Draw: Area objects: Draw rectangular areas (properties of object).
▪▪ Property: OPENING.
▪▪ Seleccione con el puntero la esquina inferior izquierda y arrastre hasta
la esquina superior derecha de los vacíos abarcando ambos.
Figura 3‑2
3.5 Dibujar muros
Se dibujan dos muros de 200x25 cm situados en los ejes A y E a una distancia de 2.85 m del eje 2; primero se definirá una grilla en Y=8.45:
47
Manual básico para ETABS©
Sitúese en la ventana izquierda; haga clic derecho:
• Edit Grid Data.
▪▪ GLOBAL.
▪▪ Modify/show system.
‒‒ Define Grid Data: Y Grid Data: Ordinate: 8.45.
‒‒ Line type:Secondary.
‒‒ Visibility: Show.
‒‒ Bubble location: Left.
‒‒ OK.
▪▪ OK.
A continuación se dibuja el muro en el eje A:
• Draw: Area objects: Draw walls (plan).
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Type of area: Pier.
Property: MURO25.
Auto pier/spandrel ID: Yes.
Drawing control: Fixed dx and dy.
Fixed dx: 0.
Fixed dy: 2.
Seleccione con el puntero la grilla 8.45 en el eje A y avance hacia arriba.
Ahora se replica este muro a una distancia de dx=24.7.
• Select: by pier ID.
▪▪ Select pier IDs: PW1.
• Edit: Replicate.
▪▪ Linear: Increment data: dx: 24.7.
▪▪ Number: 1.
▪▪ OK.
48
3. Dibujar
Seleccione el último muro y cámbiele el nombre a PW2.
Figura 3‑3
49
4. Asignar
En ésta sección se asignarán:
• Restricciones a los nudos de soporte de las columnas y muros.
• Cargas a la losa de entrepiso.
• Diafragma a la losa de entrepiso.
4.1 Restricciones para los apoyos
• Sitúese en la ventana izquierda en planta.
• Haga clic en la flecha que apunta hacia abajo en la barra de iconos (ascensor) y llegue al nivel BASE.
• Seleccione todos los nudos.
• Assign: Joint/Point: Restraint.
• Icono de empotramiento: OK.
4.2 Diafragma
• Sitúese en la ventana izquierda en planta.
• Haga clic en la flecha que apunta hacia arriba en la barra de iconos (ascensor) y llegue al nivel STORY1.
• Seleccione todos los elementos de la vista.
51
Manual básico para ETABS©
• Assign: Joint/Point: Diaphragms.
▪▪ Diaphragms: D1.
▪▪ Modify/show diaphragm: OK.
En el gráfico se ve el centro de masa y unas líneas indicando el alcance
del diafragma.
Figura 4‑1
Desactive las secciones:
• View: Set building view options: Line sections: Apply to all windows.
52
4. Asignar
4.3 Cargas verticals
4.3.1 Carga sobre placas
Se asignará una carga muerta de 0.4 Tf/m y una carga viva=0.2 Tf/m sobre
la plantilla:
• Seleccione la plantilla haciendo clic en cualquier sitio de la misma.
• Assign: Shell/area loads.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load case name: CM.
Units: Ton-m.
Uniform load: 0.4.
Direction: Gravity.
Options: Replace existing loads.
• Seleccione la plantilla haciendo clic en cualquier sitio de la misma.
• Assign: Shell/area loads.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load case name: CV.
Units: Ton-m.
Uniform load: 0.2.
Direction: Gravity.
Options: Replace existing loads.
* Hay una calculadora incorporada presionando la tecla Shift y hacien‑
do doble clic en el campo de la carga; si usted está en otras unidades,
al dar OK se convertirán automáticamente a las unidades de trabajo.
4.3.2 Carga sobre vigas
Se asignará la carga de la escalera sobre las vigas de apoyo de la misma;
carga muerta de 1.2 Tf/m y varga viva de 0.35 Tf/m:
53
Manual básico para ETABS©
Carga muerta:
• Seleccione la viga de la grilla D entre ejes 2 y 3.
• Assign: Frame/line loads: Distributed.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load case name: CM.
Units: Ton-m.
Load type and direction: Forces: Gravity.
Trapezoidal load: Absolute distance.
‒‒ Distance: 0: Load: 1.2 en 1.
‒‒ Distance: 2.1: Load: 1.2 en 2.
▪▪ Options: Replace existing loads.
Con el mismo procedimiento asigne la carga viva de 0.35 Tf/m.
54
5. Analizar
En este momento se debe correr el modelo con el fin de hacer un seguimiento a su comportamiento estructural y de paso se chequea cualquier inconsistencia antes de replicar el entrepiso.
Primero, se debe chequear el modelo para saber si hay inconsistencias en
los nudos, traslapo de barras, áreas, etc.
5.1 Chequear modelo
• Analyze: Check model: Clique todas las opciones.
Al final deberá aparecer un mensaje: Model has been checked, No warning messages; sino, deberá corregir cualquier problema que aparezca en
dicho mensaje.
5.2 Correr análisis
• Analyze: Set analysis options: Full 3D.
• Dynamic analysis: Set dynamic parameters.
▪▪ Number of modes: 3 (tres por cada entrepiso).
▪▪ Type of analysis: Ritz vectors (más rápido que Eigenvalue y resultados
muy parecidos).
▪▪ Starting Ritz vectors: ACCEL X: Add.
55
Manual básico para ETABS©
▪▪ Starting Ritz vectors: ACCEL Y: Add.
▪▪ OK: OK.
• Analyze: Run analysis (F5).
Figura 5‑1
56
6. Mostrar
Luego se mostrarán los siguientes datos:
• Cargas verticales aplicadas.
• Cargas verticales generadas.
• Cargas horizontales generadas.
• Desplazamientos.
• Derivas.
• Diagramas de momento.
• Diagramas de cortantes.
• Diagramas de axiales.
• Diagramas de torsores.
• Reacciones.
Seleccione la ventana derecha y maximícela:
• Options: Windows: One.
Pase a vista en 3D con icono 3D.
57
Manual básico para ETABS©
6.1 Cargas verticales aplicadas
• Display: Show loads: Frame/line.
▪▪ Load case: CM.
▪▪ Load type: Span loading applied directly to the line object (forces).
▪▪ OK.
6.2 Cargas verticales generadas (por área aferente)
• Display: Show loads: Frame/line.
▪▪ Load case: CM.
▪▪ Load type: All loading that is tributary to the line object (forces).
▪▪ OK.
Figura 6‑1
58
6. Mostrar
6.3 Cargas horizontales generadas
6.3.1 Sísmicas estáticas
• Display: Show loads: Joint/point.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load case: EXDER1.
Forces.
Show loading values.
OK.
Figura 6‑2
6.3.2 Viento
• Display: Show loads: Joint/point.
▪▪ Load case: WX.
59
Manual básico para ETABS©
▪▪ Forces.
▪▪ Show loading values.
▪▪ OK.
6.4 Desplazamientos
Se mostrará la geometría deformada y en ella se podrá cliquear con botón
derecho en cualquier nudo para ver los desplazamientos y rotaciones:
• Display: Show deformed shape.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load case: EYDER1.
Scale: Auto.
Cubic curve.
OK.
Lateral drift (muestra además la deriva del nudo en %).
Figura 6‑3
60
6. Mostrar
6.5 Derivas
• Display: Show story response plot.
▪▪ Case: EXDER1.
▪▪ Maximum story drifts (en %).
▪▪ Done.
Figura 6‑4
6.6. Diagramas de momento, cortante, axial, torsión
• Display: Show member forces/stress diagram: frame/pier/spandrel forces.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load: CMCV Combo.
Component: Moment 3-3.
Scaling: Auto.
Options: Fill diagram (muestra en colores) o,
Options: Show values on diagram (muestra valores).
61
Manual básico para ETABS©
▪▪ Frames.
▪▪ OK.
Para los otros se aplica el mismo procedimiento pero seleccionando el componente que se desea.
Si se cliquea con botón derecho sobre cualquier línea se mostrará en detalle
los diagramas de carga, cortante, momento y deflexión pudiendo desplazarse a lo largo de la línea para ver todos los valores.
Figura 6‑5
6.7 Reacciones
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Display: Show member forces/stress diagram: support/spring reactions.
Load: COMB0 Combo.
Type: reactions.
OK.
62
6. Mostrar
Figura 6‑6
Si se cliquea con botón derecho sobre cualquier punto se mostrará en detalle los axiales y momentos de la reacción.
6.8 Modos de vibración y desplazamientos
• Display: Show mode shape.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Mode number: 1.
Scaling: Auto.
Cubic curve: clic.
OK.
Se pueden leer los desplazamientos de los nudos si se da clic al botón derecho sobre ellos; si se desea ver la animación se da clic en Start animation
en la parte inferior derecha de la pantalla. Puede avanzar de un modo a otro
con el icono >>.
63
Manual básico para ETABS©
Si se desea ver los desplazamientos por sismo, viento o cargas verticales,
se deberá escoger el caso de carga respectivo.
64
7. Editar
Una vez constatado que todas las cargas, secciones, materiales y demás
están correctas para el entrepiso típico, se procede a replicarlo:
• Desbloquear el archivo cliqueando el icono candado.
7.1 Insertar pisos
• Edit: Edit story data: Insert story.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Story ID: P3 (identidad del piso).
Story height: 3 (altura de piso).
Number of stories: 7 (número de pisos).
New story location.
‒‒ Insert above level: STORY1 (insertar encima del piso).
‒‒ From existing story: STORY1 (tomar los datos de barras, etc. del piso).
‒‒ OK.
65
Manual básico para ETABS©
Figura 7‑1
7.2 Cambiar nombres de pisos
Cambie los nombres de los pisos:
• Edit: Edit story data: Edit story.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Label: STORY1 → P2.
Cambie los otros en secuencia: P3, P4, etc. hasta CUB.
Master story: P2.
Similar to: P2 para el resto de pisos.
Las dos últimas opciones sirven para hacer cambios en cualquier piso y que
se reflejen automáticamente en los otros similares.
66
7. Editar
7.3 Visualizar en OpenGL.
Vale la pena visualizar el modelo en gráficos avanzados y recorrerlo para ver
si todo está correcto:
Se le da primero volumetría:
• View: Set building view options: Special effects: Extrusion.
Y luego gráficos OpenGL:
• View: Create OpenGL.
Se puede rotar el modelo, acercar, recorrer (walk), guardar vistas para presentaciones, etc.
Figura 7‑2
67
Manual básico para ETABS©
7.4 Cambiar rango de cargas horizontales
7.4.1 Sísmica
Ahora se editarán los casos de carga sísmica para que abarquen toda la
altura del edificio:
• Define: Static load cases (definir casos de cargas estáticas).
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load: EXDER1.
Modify lateral load.
Story range: Top story: P9.
OK.
7.4.2 Haga lo mismo para EXDER2, EYDER1 y EYDER2.
• Fuente de masa para generación de fuerzas sísmicas
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Define: Mass source.
From loads.
Load: PP.
Multiplier: 1.
Add.
Load: CM.
Multiplier: 0.7.
Add.
Load: CV.
Multiplier: 0.2.
Add.
OK.
68
7. Editar
7.4.3 Viento
• Define: Static load cases (definir casos de cargas estáticas).
▪▪ Load: WX.
▪▪ Modify lateral load:
‒‒ Exposure height: Top story: P9.
‒‒ OK.
69
8. Refinar análisis
Ya se tiene el modelo matemático de la estructura completo. Ahora se procederá a “refinar” la estructura:
8.1 Efectos P-Delta
Se activarán los efectos P-Delta el momento de analizar:
• Analyze: Set analysis options: Include P-Delta.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Set P-delta parameters.
Method: Iterative-Based on load combination.
Iterations controls.
Maximum iterations: 5.
P-delta load combination: Load case.
PP.
Scale factor: 1: Add.
CM.
Scale factor: 0.7: Add.
CV.
Scale factor: 0.2: Add.
OK.
• OK.
71
Manual básico para ETABS©
8.2 Cumplir deriva
Corra la estructura nuevamente pero cambie los modos de vibración a 10:
• Analyze: Set analysis options.
▪▪ Set dynamic parameters.
‒‒ Number of modes: 10.
‒‒ Ritz Vectors: Ritz loads vectors: ACCEL X; ACCEL Y.*
‒‒ OK.
• Analyze: Run analysis (F5).
* También puede escoger Eigenvectors pero los vectores Ritz dan re‑
sultados casi idénticos y consumen menos tiempo.
Se halla el período real de la estructura correspondiente al modo 1:
• Display: Show mode shape: 1: 1.6304.
Figura 8‑1
72
8. Refinar análisis
Deriva en X:
• Display: Show story response plot.
▪▪ Case: MONTX.
▪▪ Maximum story drifts (en %): 0.01214 (máxima en piso 3).
▪▪ Done.
Deriva en Y:
• Display: Show story response plot.
▪▪ Case: MONTY.
▪▪ Maximum story drifts (en %): 0.00765 (máxima en piso 4).
▪▪ Done.
La deriva en X es mayor que el 1% (0.01) estipulado por el NSR-10, de
manera que se le añadieron muros cortantes en el foso del ascensor para
rigidizar la estructura y controlar la deriva. La deriva en Y es menor que el
1% que estipula la NSR-10.
Luego de añadir los muros del ascensor se obtienen un primer modo de vibración de 1.1224 s, una deriva en X de 0.00888 y una deriva en Y de 0.0079
las cuales son satisfactorias.
8.3 Cortante basal
8.3.1 Asignar grupo
Es conveniente asignar grupos a determinados objetos con el fin de poder
cambiar atributos sin necesidad de estar seleccionando de uno en uno. Para
el cortante basal se seleccionarán todas las columnas y muros que llegan a
la base incluidos los nudos de arranque:
73
Manual básico para ETABS©
• Con el icono de Rotate 3D View, rote la estructura de manera que visualice los elementos descritos arriba.
• Assign: Group names.
▪▪ Group: CBASAL.
▪▪ Add new group.
▪▪ OK.
Ahora se define un corte de sección para poder obtener datos de cortante
dinámico:
• Define: Secction cuts.
▪▪ Add section cut.
‒‒ Section cut name: CBASAL.
‒‒ Group: CBASAL.
‒‒ OK.
• OK.
8.3.2 Ángulos principales de la estructura
La NSR-10 no es explícita con respecto a estos ángulos. Una buena aproximación es la propuesta por el profesor Edward L. Wilson, padre de los
programas estructurales SAP2000 y ETABS1 quien propone que se halle a
través de la tangente de los cortantes basales del primer modo de vibración
y que el factor de escala sea el mismo para ambas direcciones; otra buena
aproximación es la del profesor Luis E. García Reyes2, quien propone como
1
2
WILSON, Edward L. Three Dimensional Dynamic Analysis of Structures. Berkley, CSI,
2000, p. 17-10.
GARCÍA REYES, Luis E. Dinámica Estructural aplicada al Diseño Sísmico. Bogotá,
Uniandes, 1998, p.547-548.
74
8. Refinar análisis
ángulo Θ=45°-0.5*atan(2*Vx*Vy/(Vx2-Vy2), aclarando además, que desde el
punto de vista de las columnas, no importaría el ángulo principal por cuanto
éstas se diseñan bi-axialmente; aquí utilizaremos el primer criterio:
• File: Print tables: Analysis output: Print output tables.
▪▪ Type of analysis results: Building modal info.
▪▪ Section cuts.
‒‒ Select: CBASAL: OK.
‒‒ Print to file: File name: Browse.
• Manual-mod.txt.
• Guardar.
▪▪ OK.
75
U1
U1
Mode 2
Mode 3
Mode 4
Mode 5
Mode 6
MONTX
MONTX
MONTX
MONTX
MONTX
76
U1
U1
U1
U1
Mode 1
MONTX
DIR
MODE
SPEC
46.88
18.39
37.54
-65.86
32.24
61.04
16.64
125.76
-36.88
-23.08
F2
2.18
705.04
F1
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
F3
M2
-91.720
104.823
-54.604
-1076.211
640.814
67.697
151.021
371.976
312.948
41.247
411.500 12471.419
M1
RESPONSE SPECTRUM BASE ACTIONS
(IN RESPONSE SPECTRUM LOCAL COORDINATES)
Tabla 1
314.865
-1222.476
-660.466
623.072
-480.067
-6260.111
M3
Manual básico para ETABS©
8. Refinar análisis
También se puede obtener un listado en forma de tabla:
• Display.
▪▪ Show tables.
‒‒ Reactions.
‒‒ Modal information.
‒‒ Response Spectrum base reactions.
‒‒ OK.
Figura 8‑2
Dirección principal mayor: Dirección principal menor:
Θ=Atan(-23.08/703.45)=1.87°.
90-1.87=88.13°.
Se corrigen los ángulos directrices de los espectros MONTX y MONTY, aunque en este caso no valdría la pena por ser casi iguales a 0 y 90°:
77
Manual básico para ETABS©
• Define: Response spectrum cases: MONTX.
• Modify/Show spectrum.
▪▪ Excitation angle: 1.87.
▪▪ OK.
• Define: Response spectrum cases: MONTY.
• Modify/Show spectrum.
▪▪ Excitation angle: 1.87.
▪▪ OK.
8.3.3 Factor de escala
El NSR-10 establece que el cortante dinámico se escale en la relación corte basal estático/corte basal dinámico y que para estructuras regulares en
alzada y planta se utilice el 80% del corte basal estático como referencia:
Cortante basal:
• Display: Show tables: Summary report: Section Cut Forces: Ok.
• Cortante basal estático: 1162.62 Tf*0.8=930.10 Tf.
• Cortante basal dinámico en X: 730.25 Tf (MONTX).
• Factor de escala en X: 930.10/730.25=1.27.
• Cortante basal dinámico en Y: 743,10 Tf (MONTY).
• Factor de escala en Y: 930.10/743.10=1.25.
78
8. Refinar análisis
Figura 8‑3
8.4 Deriva y desplazamientos
Se chequea la deriva:
• Display: Show story response plot.
▪▪ Case: MONTX.
▪▪ Maximum story drifts (en %): 0.00690 (máxima en piso 3).
▪▪ Done.
Los desplazamientos por fuerzas dinámicas:
• Display: Show story response plot:
• Maximum story displacements.
▪▪ Case: MONTX: 0.12 m.
▪▪ Case: MONTY: 0.12 m.
▪▪ Done.
79
Manual básico para ETABS©
Deriva:
Figura 8‑4
Desplazamiento estático:
Figura 8‑5
80
9. Diseño
9.1 Diseño de elementos de concreto
Una vez satisfechos los requisitos de la deriva, se puede proceder al diseño
de las vigas y columnas.
9.1.1 Código de diseño
Como quiera que ETABS no contempla el NSR-10, el diseño se hará siguiendo la normativa del ACI-318-05/IBC-2003 (American Concrete Institute año 2005/International Building Code año 2003) porque el título C de la
NSR-10 está fundamentado en el ACI.
• Options: Preferences: Concrete frame design.
‒‒ Design code: ACI-318-05/IBC-2003.
‒‒ OK.
9.1.2 Parámetros de diseño
Seleccione solamente las vigas y columnas:
• Select: By frame sections: (Vigas y columnas): Ok.
• Design: Concrete frame design: Select design combo.
▪▪ Design combos: Todos menos COMB0.
▪▪ OK.
81
Manual básico para ETABS©
Figura 9‑1
• Design: Concrete frame design: Start design/check of structure.
9.1.3 Áreas de acero
Ponga la vista en planta 4:
• View: Set plan view.
▪▪ Select: P4.
▪▪ OK.
Seleccione unidades en Ton-cm en la esquina inferior derecha.
• Options: Preferences: Output decimals.
▪▪ Rebar areas: 1.
▪▪ OK.
82
9. Diseño
Figura 9‑2
Para las vigas el programa muestra el acero en los extremos y el centro de
la luz, tanto superior como inferior. Para las columnas, solo muestra el acero
en el medio, el mismo a lo largo del tramo.
Las barras con color rojo no cumplen con alguno de los requisitos de diseño; el programa despliega códigos de errores con la descripción del mismo.
Haga clic derecho sobre la viga en la grilla 3 entre B y C; nótese que hay un
recuento detallado de la barra con las solicitaciones y parámetros de diseño:
83
Manual básico para ETABS©
Figura 9‑3
En este caso no cumple por cortante y torsión y además está definida como
estructura DES; se deberá cambiar a DMO así (C.1.1.5):
• Regrese a la pantalla de la figura 9-2.
• Select: By frame sections: (Selecciona vigas y columnas): Ok.
• Design: Concrete frame design: View/revise overwrites.
▪▪ Element type: Sway intermediate.
▪▪ OK.
• Select: Get previous selection: Invert (Selecciona viguetas): Ok.
• Design: Concrete frame design: View/revise overwrites.
▪▪ Element type: NonSway.
▪▪ OK.
• Design: Concrete frame design: Start design/check of structure.
Algunas barras pasaron a color negro pero todavía existen unas que no
cumplen, así que hay que aumentar las secciones:
84
9. Diseño
• Icono candado: aceptar.
• Define: Frame sections.
• Defina V10x50 como V12x50.
• Corra y diseñe nuevamente.
• Las vigas de los ejes C y D entre 2 y 3 están deficientes, cambie esas
vigas a 40x50.
• Corra y diseñe nuevamente.
• Nuevamente no cumplen por corte y torsión; cambie las vigas de los ejes
C y D entre 2 y 3 de V40x50 a V45x50 y compruebe que cumpla.
También es posible ver el acero como cuantía:
• Seleccione elevación 2.
• Design: Concrete frame design: Display design info.
▪▪ Design output: Rebar percentage.
▪▪ OK.
Figura 9‑4
85
Manual básico para ETABS©
9.1.4 Diseño interactivo
Como la vigas del eje C y D entre 2 y 3 aún están deficientes en el piso 5,
defina una nueva sección V50x50; corra y diseñe de nuevo seleccionando
solamente las vigas deficientes. Ubíquese en el entrepiso 5 y seleccione la
viga del eje C, haga clic derecho para diseñar interactivamente:
• Design: Concrete frame design: View/revise overwrites.
▪▪ Element section: V50x50.
▪▪ OK.
9.1.5 Muros cortantes
Para los muros cortantes se definirán secciones (a través de un editor de
secciones interno), se le asignarán secciones a los mismos y se procederá
a diseñarlos.
• Seleccione una vista en elevación en A.
• Seleccione todos los muros de la vista.
• Design: Shear wall design: Define pier sections for checking.
▪▪ Add pier section.
‒‒ Section name: PIER1.
‒‒ Base material: CONC.
‒‒ Add pier: Start from existing wall pier: PW1.
‒‒ Define/Edit/show section: Section designer.
‒‒ Haga clic derecho en cualquier barra lateral.
• Bar size: #5.
• Bar spacing: 0.20.
• Apply to all edges.
• OK.
86
9. Diseño
‒‒ Haga clic derecho en cualquier barra de esquina.
• Bar size: #5.
• Apply to all corners.
• OK.
• Cierre ventana.
Figura 9‑5
87
Manual básico para ETABS©
Figura 9‑6
Defina PIER2 basado en PW1 pero con barras #4 y luego sleccione los dos
primeros pisos de PW1 y PW2.
Use los siguientes comandos:
• Design: Shear wall design: Assign pier sections for cheking: General reinforcement pier section.
▪▪ Section at bottom: PIER1.
▪▪ Section at top: PIER1.
▪▪ Reinforcement to be checked.
Seleccione los últimos pisos de PW1 y PW2 y use los comandos:
• Design: Shear wall design: Assign pier sections for cheking: General reinforcement pier section.
▪▪ Section at bottom: PIER2.
▪▪ Section at top: PIER2.
▪▪ Reinforcement to be checked.
88
9. Diseño
Corra la estructura y diseñe los muros con los siguientes comandos:
• Design: Shear wall design: Display design info.
▪▪ Design output: General uniform pier D/C ratio.
Figura 9‑7
El primer tramo de muro no cumple; si se quiere conocer en detalle el diseño, se deberá hacer clic derecho sobre el muro:
89
Manual básico para ETABS©
Figura 9‑8
Redefina PIER1 con varillas #6, diseñe nuevamente los muros y constate
que cumplan. Deberá cumplir con varillas #7.
90
10. Secuencia
de construcción
A veces las estructuras tienen solicitaciones mayores durante la etapa constructiva porque durante ésta, evidentemente la geometría es diferente que
terminada. Esto es particularmente cierto en el caso de vigas de transición,
o sea aquellas que soportan columnas.
En el caso estudiado aquí, la secuencia constructiva no tiene relevancia
porque es regular, por lo que se procederá a eliminar la columna C3 desde
la cimentación hasta el piso 2, de manera que se tenga un caso extraordinario. Se considerará el peso propio y un 50% de la carga muerta sobreimpuesta. Guarde el archivo como manual-sc de manera que no se pierda
el proyecto original:
• File: Save as: manual-sc.
• Define: Add sequential construction case: Construction sequence case.
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
▪▪
Load pattern: PP.
Scale factor: 1.
Load pattern: CM.
Scale factor: 0.5.
Active structure: User specified active structure.
OK.
• Analyse (F5) y luego:
▪▪ Run construction sequence analysis.
91
Manual básico para ETABS©
Figura 10‑1
Ahora seleccione dos ventanas: en la izquierda se visualizará la estructura
completa y en la derecha la estructura en secuencia de construcción; se
mostrará primero la geometría deformada para peso propio y luego los diagramas de momento principal:
• Options: Windows: Two tiled vertically.
Seleccione la elevación 3 en ambas ventanas y muestre la deformada:
Ventana izquierda:
• Display: Show deformed shape: PP.
• Scaling: Scale factor: 100.
92
10. Secuencia de construcción
Ventana derecha:
• Display: Show deformed shape: PP-SQ.
• Step: 1.
• Scaling: Scale factor: 100.
Figura 10‑2
Para la primera placa las deflexiones del punto donde nace la columna C3
son casi iguales, pero a medida que se van construyendo las superiores, la
diferencia es notoria:
Para la tercera placa la deflexión es de 1.91cm vs. 0.81cm.
93
Manual básico para ETABS©
Figura 10‑3
Para la sexta placa la deflexión es de 2.99cm vs. 0.81cm.
Figura 10‑4
Para todas las placas la deflexión es de 3.53cm vs. 0.81cm.
94
10. Secuencia de construcción
Figura 10‑5
Si se grafican los momentos principales se tiene 8.12Tf.m vs. 12.68Tf.m en
el punto donde nace la columna C3, lo cual es alrededor de un 50% mayor
y probablemente va a causar problemas estructurales.
Figura 10‑6
95
11. Impresión
de resultados
El menú de impresión de ETABS es bastante extenso y se pueden filtrar los
datos que se requieran; el NSR-10 estipula además que cuando se utilice un
equipo automatizado de cómputo se impriman los datos de entrada y salida.
11.1 Datos de entrada
• File: Print tables.
▪▪ Input (escoja los que quiera).
▪▪ Print to file.
▪▪ OK.
97
Manual básico para ETABS©
Figura 11‑1
11.1.1 Lista de materiales
Esta opción es muy útil para armar presupuestos ya que da la lista total, por
piso o por secciones de elementos:
• File: Print tables.
▪▪ Input: Building data: Material list.
▪▪ Print to file.
▪▪ OK.
98
11. Impresión de resultados
Figura 11‑2
11.1.2 Fuerzas sísmicas y de viento auto-generadas; espectros de
diseño
• File: Print tables.
▪▪ Input: Load definitions: Check/uncheck all.
▪▪ Print to file.
▪▪ OK.
99
Manual básico para ETABS©
Figura 11‑3
11.2 Datos de salida
11.2.1 Análisis
• File: Print tables.
▪▪ Analysis output: (escoja los que quiera).
▪▪ Print to file.
▪▪ OK.
100
11. Impresión de resultados
Figura 11‑4
11.2.2 Diseño
• File: Print tables.
▪▪ Concrete frame design.
‒‒ Preferences (clic).
‒‒ Input summary (clic).
▪▪ File type: RTF (clic).
▪▪ OK.
101
Manual básico para ETABS©
Figura 11‑5
11.2.3 Resumen
Permite visualizar el espectro de diseño aplicado, modos de vibración, participación de masa modal, reacciones, fuerzas horizontales equivalentes,
fuerzas de viento, derivas, etc., de una manera rápida.
• File: Print tables.
▪▪ Summary report.
▪▪ Print to file.
▪▪ OK.
Si quiere adicionar al archivo de salida, de manera que empalme varios reportes, escoja Append.
102
11. Impresión de resultados
Figura 11‑6
Derivas expresadas como fracción:
Figura 11‑7
103
12. Generación y
exportación de videos,
dibujos y archivos
Estas opciones son excelentes para poder visualizar y documentar el comportamiento de la estructura en un informe y procesar los datos con otro software.
12.1 Videos
Escoja en la pantalla el tercer modo de vibración:
• Display: Show mode shape.
▪▪ Mode number: 3.
A continuación genere el video:
• File: Create video.
▪▪ Cyclic animation.
‒‒ AVI filename (si quiere cambiar el nombre por defecto).
‒‒ Required duration: 10.
‒‒ OK.
Puede ver el video con cualquier programa ejecutor de archivos AVI.
105
Manual básico para ETABS©
12.2 Dibujos
ETABS genera vistas isométricas, plantas y elevaciones en formato DXF
(data exchange format).
Isométrica:
• File: Export.
▪▪ Save as .DXF file.
‒‒ Output as DXF/DWG file name (cambie el nombre si quiere).
‒‒ Drawing type: Full 3D model view.
‒‒ Generate DXF/DWG.
Plantas:
• File: Export.
▪▪ Save as .DXF file.
‒‒ Output as DXF/DWG file name (cambie el nombre si quiere).
‒‒ Drawing type: Floor layout plan (seleccione lo que desea).
• Drawing options (escoja parámetros de papel, escala y objetos
a exportar).
106
12. Generación y exportación de videos, dibujos y archivos
Figura 12‑1
Figura 12‑2
107
Manual básico para ETABS©
12.3 Archivos
Se puede exportar a los siguientes formatos:
• ETABS .e2k.
• SAP2000 .s2k.
• SAFE v8 .f2k.
• SAFE v12 .f2k.
• ProSteel .mdb.
• Access .mdb.
• IFC (Industry foundation clases) .ifc.
• IGS (Initial Graphics Exchange Specification) .igs.
• CIS/2 (CIMsteel Integration Standards) .stp.
• SDN (Steel detailing neutral file) .sdn.
• Revit Structure .exr.
Para exportar a SAP2000:
• File: Export.
▪▪ Save as SAP2000 as .s2k text file.
▪▪ Save.
108
Bibliografía
1. ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA. Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente NSR-10. Bogotá, 1998.
2. GARCÍA, R.L.E. Análisis Dinámico aplicado al Diseño Sísmico. Uniandes, 1998.
533-545 p.
3. WILSON, Edward L. Three Dimensional Dynamic Analysis of Structures, Computers and Structures Inc. Berkeley, 2000. 17-10; 17-17 p.
109
U N I V E R S I D A D
SU OPINIÓN
B O L I VA R I A N A
P O N T I F I C I A
E D I T O R I A L
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Este libro se terminó de imprimir
en los talleres de Panamericana
en el mes de julio de 2014.
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