CONSIDERABLE TIME, EFFORT AND EXPENSE HAVE GONE INTO THE
DEVELOPMENT AND DOCUMENTATION OF ETABS
Diplomado en Clculo y Diseo Estructural aplicado a edificios de
Concreto y Albailera
SESIONES 02 y 03: Anlisis Ssmico Esttico y Dinmico de un
edificio de Concreto Armado de 10 Pisos con los programas ETABS y
SAFEEn la Figura siguiente se muestra la planta arquitectnica tpica
de un edificio de oficinas de 10 niveles.
Figura 1 Planta Arquitectnica del Piso Tpico
El edificio cuenta con las siguientes caractersticas: Placas de
concreto armado de 25 cm de espesor.
Concreto en columnas, vigas, losas y placas: fc = 210
kg/cm2.
Losas aligeradas armadas en una direccin, de 17 cm y losas
macizas armadas en dos direcciones de 15 cm de espesor.
Parapetos de concreto de 1.2 m de altura y 0.10 m de
espesor.
Altura de piso a piso = 2.65 m.
Ubicado en la costa, suelo flexible, destinado a oficinas.
Vigas de seccin rectangular de 25 x 50 cm.
2 escaleras y 1 ascensor.
En la siguiente Figura se muestra el esquema estructural de
acuerdo con las columnas y placas de concreto armado
propuestas.
Figura 2 Esquema estructural de plantaLas cargas a considerar
para el edificio son:
Carga Muerta:
Losa aligerada, h = 0.17 m.280 kg/m2.
Losa maciza, h = 0.15 m.360 kg/m2.
Piso terminado.
100 kg/m2.
Carga Viva:
Piso Tpico.
300 kg/m2.
Azotea.
100 kg/m2.Realizar el anlisis y diseo estructural de acuerdo con
los lineamientos de la Norma de Diseo Sismorresistente
NTE.E030.
MODELAMIENTO EN ETABS Edicin de Lneas Gua
File ~ New Model ~ Use Settings from a Model File Seleccionar un
archivo *EDB que contenga props. Secc., espectros, etc.
En el recuadro anterior se deben ingresar las coordenadas de las
lneas gua para el modelo. Estas lneas gua corresponden a los ejes
de muros y el inicio y el final de los muros.X Grid Data
110.000PrimaryShowTop
21.200PrimaryShowTop
327.575PrimaryShowTop
4310.050PrimaryShowTop
5411.375PrimaryShowTop
6512.725PrimaryShowTop
715.525PrimaryShowTop
8616.675PrimaryShowTop
9717.825PrimaryShowTop
10819.150PrimaryShowTop
11921.825PrimaryShowTop
1228.500PrimaryShowTop
131029.700PrimaryShowTop
Y Grid Data
1A0.000PrimaryShowLeft
22.250PrimaryShowLeft
3B3.725PrimaryShowLeft
45.100PrimaryShowLeft
56.300PrimaryShowLeft
6C8.025PrimaryShowLeft
78.600PrimaryShowLeft
8D11.175PrimaryShowLeft
912.650PrimaryShowLeft
10E14.900PrimaryShowLeft
Tambin hay que proporcionar la informacin de pisos (Story) con
el comando Edit ~ Edit Story Data ~ Edit Story tal como se muestra
en la figura siguiente.
Definicin de Caractersticas de los Materiales
Define ~ Material Properties...
Definicin de las Propiedades Geomtricas de las Secciones de
Barras
Define ~ Section Properties ~ Frame Sections...
Definicin de las Propiedades Geomtricas de las Secciones de
Placas y de LosasDefine ~ Section Properties ~ Wall Sections
Define ~ Section Properties ~ Slab Sections
Modelo de Anlisis Dibujando los Muros.En una vista de planta del
primer piso se proceder a dibujar los muros mediante la
herramienta:
Draw ~ Draw Floor/Wall Objects... ~ Draw Walls (Plan)...
Figura 3 Vista en planta del modelo estructural (solo muros)
Modelo de Anlisis Dibujando las Vigas y Columnas.
En una vista de planta del primer piso se proceder a dibujar las
vigas mediante la herramienta:
Draw ~Draw Beam/Column/Brace Objects...~Draw
Beam(Plan,Elev,3D)...En una vista de planta del primer piso se
proceder a dibujar las columnas mediante la herramienta:
Draw ~Draw Beam/Column/Brace Objects...~Quick Draw
Columns(Plan,3D)...
Figura 4 Vista en planta del modelo estructural (vigas)Asignacin
de brazos rgidos en vigasSelect ~ By Object Type... ~ BeamAssign ~
Frame/Line ~ End (Length) Offset...
Modelo de Anlisis Dibujando las Losas.
En una vista de planta del primer piso se proceder a dibujar las
losas mediante las herramientas:
Draw ~ Draw Floor/Wall Objects...~Draw Rectangular Floor/Wall
(Plan, Elev)..
Draw ~ Draw Floor/Wall Objects...~Draw Floor/Wall (Plan, Elev,
3D)..
Figura 5 Vista en planta del modelo estructural (losas)
Edicin del Modelo
Replicando el primer piso ya modelado, se puede completar los
siguientes niveles:
Select ~ Select All... Edit ~ Replicate...
Figura 6 Vista en planta (izquierda) y 3d (derecha) del modelo
estructuralDefinicin de las Cargas a Aplicar al ModeloCargas de
Gravedad
Define ~ Load Patterns...
Para poder seleccionar las losas (de manera aislada) a las que
se les aplicar las cargas de gravedad. Se recomienda el comando de
visualizacin que permite ocultar algunos elementos
estructurales:
View ~ Set Display Options...
Aplicacin de las cargas de gravedadAssign ~ Shell Loads ~
Uniform...
En la losa maciza
En losas tipicas
En la azotea:
Figura 7 Asignacin de cargas en losas del piso tpico: carga
muerta (izquierda) y carga viva (derecha)
Figura 8 Asignacin de cargas en losas de la azotea: carga muerta
(izquierda) y viva (derecha)Cargas en tabiques y parapetosAssign ~
Frame Loads ~ Distributed...
Mediante esta herramienta se asignan las cargas correspondientes
a los parapetos (CM = 288 kgf/m)
Figura 9 Asignacin de cargas en vigas del piso tpico:
parapetos.Edicin del Modelo
Se proceder a identificar cada muro como una pila (Pier Label)
de manera de tener las fuerzas internas de estos elementos.
Para poder seleccionar muros en todos los niveles, se
emplear:
View ~ Set Display Options...
En una vista en planta y con el modo de edicin en All Stories se
seleccionarn los muros a los que se les asignarn los nombres de
pila (pier label).
Assign ~ Shell/Area ~ Pier Label...
Figura 10 Asignacin de nombres de pila (Pier Label) a los
murosPor simetra se han colocado nombres de pila similares (A y B)
a elementos simtricos.
Asignacin de diafragmas de entrepisosAssign ~ Shell ~
Diaphragms...
Figura 12 Asignacin de diafragmas rgidosDefinicin de Masas
Se proceder a indicar a partir de qu cargas se calcular la masa
para los procedimientos de anlisis de cargas ssmicas.
Define ~ Mass Source...
Analyze ~ Set Active Degrees of Freedom...
Anlisis Dinmico
Definicin del Espectro de PseudoaceleracinA partir de las
indicaciones de la Norma Peruana, se define el espectro:
Parmetros Generales
Factor de zona, Z
: 0,4
(Costa Peruana)
Factor de Suelo, S: 1.40;
Tp = 0,90 seg.
Factor de Importancia, U: 1,00
(Edificacin Comn)
Factores de Reduccin, R: RX = (6) = 4,50 (placas de concreto
armado *)
RY = (6) = 4,50 (placas de concreto armado *)
Coeficiente ssmico, C : 2,50;
para perodos menores a Tp
: 2,50 x (Tp/T)
para perodos mayores a Tp
(* Considerado como una estructura irregular)Define ~ Response
Spectrum Functions...
Define ~ Load Cases... Add New Case
Load Case Type = Response Spectrum
Combinaciones de Cargas
Definicin de las Combinaciones de CargasA partir de las cargas
aplicadas se definieron las siguientes combinaciones de
diseo:Define ~ Load Combinations...
CU1= 1,4 CM + 1,7 CVCU2x= 1,25 CM + 1,25 CV + (FEXX) .CSx
CU2y= 1,25 CM + 1,25 CV + (FEYY).CSyCU3x= 0,90 CM + (FEXX)
CSx.CU3y= 0,90 CM + (FEYY).CSyNOTA: de acuerdo con la comparacin
entre el anlisis esttico y dinmico se determinar el factor de
escala por el que hay que multiplicar los casos de carga ssmica
(CSx y CSy)
Divisin (interna) de todos los muros
Para una mejor prediccin de los esfuerzos se recomienda dividir
internamente todos los muros (Object Wall) con elementos finitos
rectangulares de lados no mayores a 1m. En los pisos no es
necesaria hacer esta divisin.
Select ~ Select ~ Object Type ~ Walls... Assign ~ Shell ~ Wall
Auto Mesh Options ...
Proceso Constructivo
Para definir la secuencia constructiva se deber emplear:
Define ~ Add Construction Sequence Case...
Manejo de Resultados
Los resultados del anlisis del edificio se pueden visualizar en
pantalla o mostrarlos en hojas de clculo.
Desplazamientos de los Centros de MasaSe recomienda cambiar
temporalmente las unidades a ton-cm
Display ~ Show Tables...
~ Export To Excel...Los resultados de los desplazamientos se
copian a una hoja de excel y se editan para verificar los
desplazamientos permitidos por la norma.Cortante Basal en el
EdificioLos resultados de cortante basal para los casos de carga
dinmica para el edificio son:
Display ~ Show Tables...
Fuerzas Internas en las PlacasPara obtener las fuerzas internas
en las placas se seleccionan estos elementos:
Select ~ Label ~ Pier Label...Se escogen las pilas que se van a
disear:
Display ~ Show Tables...Los resultados de fuerzas internas de
las placas se copian a una hoja de excel y se editan para realizar
los procedimientos de diseo.
Verificacin del Cortante BasalPrimero se obtienen las masas en
cada piso del edificio para calcular el cortante basal esttico:
Display show tables ~ Model ~ Structure Data Mass Summary ~ Mass
Summary By StoryLas masas del edificio se copian a un archivo de
Excel para poder estimar
El cortante basal esttico.
Por ejemplo, si el cortante en la base para ambas direcciones se
ha estimado en:Vest = 755.25 ton.
Como la estructura es irregular, el Vdn debe ser mayor o igual
al 90 % del cortante esttico.
90 % Vest = 679.73 ton.
Los cortantes dinmicos en el primer piso son:VdinXX = 556.79
ton
VdinYY = 593.77 tonPor lo que los factores de escala que se
deben emplear son:F.E. XX = 1.22F.E. YY = 1.14
Diseo y Detallado de Elementos EstructuralesDesign ~ Concrete
Frame Design ~ View/Revise Preferences
Design ~ Concrete Frame Design ~ Select Design Combinations
Design ~ Concrete Frame Design ~ Start Design/Check
Design ~ Shear Wall Design ~ View/Revise Preferences
Design ~ Shear Wall Design ~ Select Design Combinations
Design ~ Shear Wall Design ~ Start Design/Check
M.I. Jos Velsquez ([email protected])Pgina 1
