S06.s6-Material-Análisis Estructural II - Manual Etabs PDF

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MANUAL BASICO DE ETABS V17 (En edicion) Elaborado por: Mg. Ing. CIP. Quispe Choquemamani, Efrain Denys MODELAMIENTO EN ETABS DE OFICINAS DE 4 NIVELES INICIALIZACION DEL SOFTWARE ETABS Se realiza doble clic al icono Del ETABS o ingresas mediante el Icono Windows - todos los programas ubicas y seleccionas el programa ETABS haciendo doble clic, una ves iniciado nos muestra la imagen de pantalla tal como se muestra en el grafico. Luego presionamos el icono New Model

DEFINICION DE UNIDADES Primero definimos en que unidades se va a trabajar y en este caso escogemos el sistema de unidades MKS (metro, kilogramo, segundo) tal como se muestra en la figura.

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Luego se mostrará el siguiente gráfico, en el cual se tiene que definir el objeto estructural. En este caso escogemos como objeto estructural solo grilla y recurrimos al plano y procedemos a el número de ejes y las distancias preliminares de eje a eje en la dirección x, de similar manera para los ejes en la dirección Y. También se tiene que indicar cuantos pisos tendrá la edificación incluyendo la altura del primer piso y la altura típica de los pisos superiores. (Primero ver el plano que se muestra) El edificio presente 4 niveles y la distribución en planta se muestra a continuación (Archivo adjuntos en planta para su mejor visualización)

De acuerdo con las dimensiones del plano se procede a ingresarlos valores tal como se muestra en el siguiente gráfico.

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Presionamos ok, y nos mostrara las siguientes grillas preliminares, se aclara que son preliminares porque posterior a esto se procederá a editar las grillas fijando espaciamientos detallados según el plano.

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ESTABLECER Y EDITAR GRILLAS ADECUADAS Menú Edit→ Edit Stories and Grid System → cuadro Grid System→ Modify / Show Grid System y mostrara un cuadro de coordenadas para cada eje. Se editará para corregir dimensiones tal como se muestra en la figura de acuerdo a los planos. La altura de pisos también se puede modificar en el cuadro de Story Data→ Modify / Show Story data

Una ves modificado los ejes como grillas y las alturas de piso están definidas. Ahora si se puede proceder a definir materiales.

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1.- DEFINICION DE MATERIALES Y SECCIONES Vamos al menu Define → Material Propertis y nos sale una ventana que indica define materials Clic a Add New Material porque añadiremos un nuevo material

Clic a Add New Material porque añadiremos un nuevo material y te muestra la siguiente ventana. Elegimos el tipo de material Concreto y Standard User. y presionamos ok

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Luego muestra la siguiente tabla en el cual ingreso las propiedades del material (En este caso utilizaremos concreto)

Definiendo Material De Concreto las Unidades estan en Ton, m f’c = 210 kg/cm2 = 2100 Ton/m2

Material Isotropico

fy=4200kg/cm2 = 42000 Ton/m2

Fluencia del Acero 6 de 56

Manual Básico de ETABS V17

Masa por Unidad de Volumen

0.244 Tonf

Peso por unidad de volumen

2.4Ton/m3

Modulo de Elasticidad , segun norma E 060 De concreto Armado; E =15000*sqr(f’c) (kg/cm2) Calculamos el modulo de Elasticidad presionando shift + enter en la casilla Modulus of Elasticity y te muestra una ventanita para calcular en la cual se usara la formula E = 15000*sqr(f’c) se modificara unidades Kg ycm para que lo modifique y se cliquea calculate y ok

Modulo de Poison : 0.15 Y llenamos las propiedades del concreto de la siguiente forma

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Definimos albañileria las Unidades estan en Ton, m f’m = 65 kg/cm2

Material Isotropico

Masa por Unidad de Volumen

0.19 Tonf

Peso por unidad de volumen

1.9 Ton/m3

Modulo de Elasticidad , segun norma E 070 De Albañileria para unidad de arcilla; E =500*f’m (kg/cm2).Calculamos el modulo de Elasticidad presionando shift + enter en la casilla Modulus of Elasticity y te muestra una ventanita para calcular en la cual se usara la formula E = 500*f’m se modificara unidades Kg/cm para que lo modifique y se cliquea calculate y ok.

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Modulo de Poison : 0.25 Las propiedades que se ingresan se mostraran asi y ok

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2. -DEFINICIÓN DE OBJETOS ESTRUCTURALES Vamos al Menú Define → Section properties→ Frame sections como se muestra y nos muestra la ventana.

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Luego en la ventana de frame properties vamos a Import new properties

Definimos las Secciones Rectangulares Para ello añadimos y seleccionamos (Add New Properties) la seccion rectangular de concreto. Se muestra la siguiente ventana en donde se define el nombre del elemento estructural si es columna o viga, las dimenciones de la seccion y se escoge el material.

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VIGAS Según los planos existen las siguientes vigas V1 .25X.60

V2 .25X.60

V3 .25X.60

V4 .25X.60

Pero se puede observar que las VIGAS V2, V3 y V4 tienen las mismas Características que la Viga V1, de manera que solo se definirá propiedades para la sección de la viga V1 y las otras se tendrán que copiar las propiedades, por tal solo definiremos una viga común llamada V-25X60. Al definir sección rectangular veremos la siguiente ventana, en el cual se tendrá que Poner el Nombre De La Sección V-25X60 Material que se está usando

fc=210kg/cm2

Depth (Peralte de Viga)

0.25m

Width (Ancho de Viga)

0.6m

V-25X60

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Reinforcement Data Haciendo click en Modify / Show Rebar diseñamos como elemento Viga, recubrimiento de 4 cm y ok

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COLUMNAS COL 0.45X0.45 Definimos las caracteristicas de la seccion columna Material que se está usando

fc=210kg/cm2

Nombre de la seccion

C-45X45cm

Depth

0.45m

Width

0.45m

Reiforcement Para ser diseñado como elemento Columna, recubrimiento de 4 cm y ok ok ok

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Definicion de losas de Concreto Vamos al menu Define →Section Properties→ Deck Sections y te muestra la siguiente ventana, se utilizara deck por eso de escoge Add New Deck.

Losa de 20 cm de espesor

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Ingreso las propiedades adaptando la losa Deck a una losa aligerada Unidireccional Material

fc=210kg/cm2

Unit Weigth/ Area

8.33ladrillos X 9kg = 75kgf /m2= 0.075Tonf/m2

Pongo todas las propiedades adaptandolo a Losa Nervada y ok .

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Definicion de muro de Albañileria Vamos al menu Define → Section Properties →Wall Sections y te muestra la siguiente ventana

Seleccionamos Add New property y colocas las propiedades del muro de albañileria Section Name

MuroAlba 15cm

Material

Albañileria

Membrane

0.15

Bending

0.15

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Una ves terminado ok y tengo definido los muros y losa

3.- DIBUJO DEL MODELO CON TODOS SUS ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE ACUERDO AL PLANO Dibujo de columnas, se hace click en el botón

Para dibujar las columnas hago click a este icono

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y hacemos click en los puntos de intersección donde se encuentran las columnas según los planos.

Dibujo de muros de albañilería y concreto armado en el primer piso

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Para dibujar muros de determinada longitud, se sigue el siguiente procedimiento

Para dibujar muros hago click al botón

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Le especificamos la longitud que requerimos y procedemos a dibujar el elemento Walls del nodo de inicio a un punto colineal a la dirección requerida

Procedemos a dibujar los elementos Frame Vigas de acuerdo a las ubicaciones especificadas

Para dibujar Vigas hago click al botón

Elegimos el tipo de viga y dibujamos

Al dibujar los muros de albañilería, concreto armado y los elementos Frame quedara tal como se muestra. (Cambiamos el color de los elementos y del fondo para una mejor visualización)

Dibujar las losas aligeradas

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Para dibujar las losas hago click al botón

Selecciono tipo de losa que es Aligerado Uni 20cm y asigno haciendo click en cada paño comose muestra en la figura.

Ahora procedemos a replicar el primer piso en los pisos superiores. Para ello seleccionamos todo el primer piso y vamos a Edit -> Replicate. Seleccionas los pisos a los que se replicara y ok.

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La siguiente figura muestra la edificacion al replicar todos los pisos tipicos.

Luego nos vamos al primer piso y empotramos. Para esto seleccionamos los nodos en la base y nos vamos a la base con las flechas mostrada en la figura. (En la ventana de vista en planta)

Luego voy a menú Joint-> Restraints y empotro en los 6 grados de libertad

Al aplicar tendré la edificación completa y empotrada en la base, tal como muestra la figura siguiente.

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4.- ASIGNACION DE CARGAS DISTRIBUIDAS SEGÚN EL PLANO ASIGNACION DE CARGAS DISTRIBUIDAS Asignación de Cargas Distribuidas a las Vigas, justo donde los planos indican muros de Albañilería u Parapetos, u cargas distribuidas sobre la superficie de cada piso. Tipos de cargas: Carga distribuida (Parapetos) Peso Unitario de Alba = 0.19Ton/m2/cm Carga distribuida en superficie (Cargas vigas y muertas) Cargas muertas por piso terminado Para los pisos exepto el ultimo piso Carga Muerta(DEAD)= 100Kg/cm2=0.1Ton/m2 Para el Ultmo piso Carga Muerta(DEAD) =100kg/m2=0.1Ton/m2 Cargas vivas Para los pisos exepto el ultimo piso Carga Viva(LIVE)=250Kg/cm2=0.25Ton/m2 Para el Ultmo piso 24 de 56 Manual Básico de ETABS V17

Carga Viva(LIVE)=150Kg/cm2=0.15Ton/m2 Podria incluirse tabiqueria movil como otra carga viva adicional, pero en este modelo no se consiera tabiqueria movil. Asignacion de Cargas Asignacion de cargas distribuidas APLICACION DE CARGA DE PARAPETOS (CARGA LINEAL DISTRIBUIDA) Selecciono las vigas donde se encuentra el parapeto como se muestra en la siguiente figura

Luego voy Assign-> Frame Loads->Distributed, se muestra una ventana en el cual se tiene que indicar la carga distribuida correspondiente al parapeto. Altura del parapeto= 1m Espesor del muro de parapeto= 17cm Carga distribuida del parapeto = (0.19Ton/m2/cm) x (1m)x(17cm)=3.23Ton/m

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Vistas donde se muestra las cargas distribuidas de techo y parapeto

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APLICACION DE CARGA MUERTA (CARGA DISTRIBUIDA EN SUPERFICIE DE CADA PISO) Selecciono los pisos con las flechas subo piso a piso. Haciendo click en la losa o encerrando en rectangulo selecciono las plantas donde se aplicara la carga muerta debido a piso terminado tal como se muestra en la siguiente figura

Luego, voy al menú Assign-> Shell Loads->Uniform, en la ventana que se muestra se selecciona que corresponde a carga muerta (Dead) y se asigna un valor de 100kg/m2 como se indicó líneas arriba.

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Presiono aplicar y las cargas quedan aplicadas APLICACION DE CARGA DISTRIBUIDA EN SUPERFICIE DE CADA PISO (CARGA VIVA) Selecciono cada planta como se hizo previamente con la carga muerta tal como se muestra en la figura:

Selecciono las plantas 1, 2 y 3 y voy al menú Assign-> Shell Loads->Uniform. Se muestra una ventana donde se selecciona que corresponde a carga viva(live) y se asigna un valor de 250kg/m2 en los pisos seleccionados.

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Para asignar carga viva a la azotea (planta 4) se selecciona de igual modo y se asigna una carga de asignada de150kg/m2 que es menor en comparación a los otros pisos como se muestra en la siguiente figura.

Presionamos ok, y de esa manera asignamos las cargas vivas a cada piso previa selección como se indica en el previo grafico Para verificar que la carga se asigno correctamente se hace click derecho en la losa que se rrequiera conocer sus cargas, luego seleccionamos la pestaña load y se podra observar que cargas presenta la losa.

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5. DEFINICIÓN DE ESPECTRO DE DISEÑO PARA X y Y Calculo de Espectro de Respuesta En la plantilla de archivo excel ingresar datos Según Norma E.030 (2019) Según el plano, la edificacion esta ubicada en la ciudad de Huancayo sobre un suelo S2 y el uso es para oficinas. Factor zona

Zona 3

Z = 0.35

Factor uso

Uso comun

U = 1.00

Factor suelo

Perfil tipo S2

S= TP =

1.15 0.60

TL =

2.00

Factor de reduccion Sismica

R=R0xIaxIp

R0=8 : Concreto Armado porticos Ia=1.00: No hay irregularidad en altura Ip=1.00: No hay irregularidad en planta R=8 30 de 56 Manual Básico de ETABS V17

Factor de amplificacion Sismica

Considerando las ecuaciones presentadas en la norma E.030,el coeficiente de amplificacion C dependera del teriodo fundamentaT de la estructura. Cálculo y Gráfico del Espectro de Pseudoaceleraciones del Sismo de Diseño (E.030) Se plotea el Sa/g para cada peridos T que van de 0 a 10 segundos C

T (s)

Sa/g

2.50

0.00

0.126

2.50

0.02

0.126

2.50

0.04

0.126

2.50

0.06

0.126

2.50

0.08

0.126

2.50

0.10

0.126

2.50

0.12

0.126

2.50

0.14

0.126

2.50

0.16

0.126

2.50

0.18

0.126

2.50

0.20

0.126

2.50

0.25

0.126

2.50

0.30

0.126

2.50

0.35

0.126

2.50

0.40

0.126

2.50

0.45

0.126

2.50

0.50

0.126

2.50

0.55

0.126

2.50

0.60

0.126

2.31

0.65

0.116

2.14

0.70

0.108

2.00

0.75

0.101

1.88

0.80

0.094

1.76

0.85

0.089

1.67

0.90

0.084

1.58

0.95

0.079

1.50

1.00

0.075

31 de 56 Manual Básico de ETABS V17

1.36

1.10

0.069

1.25

1.20

0.063

1.15

1.30

0.058

1.07

1.40

0.054

1.00

1.50

0.050

0.94

1.60

0.047

0.88

1.70

0.044

0.83

1.80

0.042

0.79

1.90

0.040

0.75

2.00

0.038

0.62

2.20

0.031

0.52

2.40

0.026

0.44

2.60

0.022

0.38

2.80

0.019

0.33

3.00

0.017

0.19

4.00

0.009

0.12

5.00

0.006

0.08

6.00

0.004

0.06

7.00

0.003

0.05

8.00

0.002

0.04

9.00

0.002

0.03

10.00

0.002

Graficando el espectro de diseño de diseño ESPECTRO DE SISMO DE DISEÑO 0.14

0.12

Sa

Sa/g

0.10

Tp

0.08

TL 0.06

0.04 0.02

0.00 0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

PERIODO T

Creas tu espectro de respuesta en tu plantilla de excel, luego copias la columna Periodo (T) y aceleracion (Sa) en una hoja de formato txt y lo guargas. CREACION DE FUNCION DE ESPECTRO EN ETABS

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Vory al menu Define → Functions→Response Spectrum , luego voy a Choose Function Type→ From file (desde archivo).

Luego hago clik en Add New Function y me mostrara la siguiente ventana.

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Espectro desde archivo y añadimos

Buscamos el Achivo (Browse) en la Ubicación abren, poner el nombre de la la funcion de espectro (Espectro E.030), indicar que es una relacion Values Period vs Value e indicar Damping de 5% e indicar saltar una linea para evitar los titulos de las columnas. Luego, se mostrara la siguiente grafica en el que se muestra la grafica del espectro de pseudoaceleracion.

Luego verificamos los valores del espectro y hacemos click en ok. De esa manera se definio el espectro. 34 de 56 Manual Básico de ETABS V17

Luego se definira Casos de Espectro en el menu Define → Load Cases → Add New Case en la ventana derecha que sale.

Definiendo los Sismos para cada Eje de la Edificacion Sismo en la direccion X-X Ponemos el nombre SX, seleccionamoscomo tipode carga (Load CaseType) Response Spectrum, luego añadimos con Add, indicamos que es aceleracion, y en load Name corresponde a la direccion U1 que es la direccion x, luego seleccionamos el espectro que se definio Espectro E.030. Finalmente escogemos el tipo de combinacion modal (Modal Combinacion Method) SRSS y eccentricidad del diafragma(Diaphragm Eccentricity) de 5%

Sismo en la direccion Y-Y

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De similar manera ponemos el nombre SY debido a que el sismo estara orientado en la direccion Y, se definen las mismas caracteristicas que en SX diferenciandose en que Sismoen y Corresponde a un load Name de U2(Direccion Y) como se muestra en la ventana.

Finalmente tendremos definidos los sismos en direccion X y Y como se muestra en la siguiente ventana.

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6. DEFINICION DE CASOS DE CARGA Y COMBINACIONES Definidos por norma se tiene las siguientes conbinaciones: COMB 1:

1.4CM+1.7CV

COMB Est:

CM+CV

COMB 2:

0.9CM+ SX

COMB 6:

0.9CM+ SY

COMB 3:

0.9CM-SX

COMB 7:

0.9CM-SY

COMB 4:

1.25(CM+CV)+SX

COMB 8:

1.25(CM+CV)+SY

COMB ...