Taller 3

Anlisis de Estructuras Aporticadas con ETABSIng. Ronald Santana Tapia Investigador Asociado

FIC _ UNCP

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Se analizar la estructura de 2 pisos mostrada en la figura, que ser destinada a un centro educativo. La escalera es una estructura independiente. En direccin transversal se tienen muros de albailera alternados con prticos de concreto armado. En direccin longitudinal se tienen prticos. Los muros transversales estn adosados a la estructura de concreto; aquellos en direccin longitudinal estn separados (slo se considerar su masa o peso, pero no su rigidez). Las losas sern aligeradas, de 20cm de espesor, con viguetas en direccin longitudinal (X).

Informacin Adicional:

Propiedades de materiales

Concreto Armadofc = 210 kg/cm2

E = 15,000 fc

= 2.4 t/m3Mampostera (slida)fm = 45kg/cm2

E = 500 fm

= 1.9 t/m3Peso de losas aligeradas300 kg/m2Acabados de piso y techo100 kg/m2Cargas vivasAulas300 kg/m2Pasadizos400 kg/m2Techos100 kg/m2Sismo

Zona ssmica 3Z = 0.4

Categora A (esencial)U = 1.5

Perfil de suelo S1S = 1.0

T0 = 0.4s

Coeficiente de amplificacin ssmicaC = 2.5 (T1 < 0.4 s)

Reduccin de la respuestaR = 3 (transversal, mampostera)

R = 8 (longitudinal, prticos)

Pesos (totales) en cada nivel (t):Total nivel 1Peso/m2Total nivel 2Peso/m2

Losas40.3931.97

Vigas, columnas 46.3532.45

Mampostera40.4112.39

Acabados15.8512.52

50% 25% carga viva25.453.13

Total pares168.451.0692.430.739

Fuerzas laterales equivalentes a sismo:ComponenteLongitudinalTransversal

ZUCS/R0.1880.500

V base (t)48.92130.44

F224.8566.26

F124.0764.18

Para iniciar el programa:1. Haga doble click en el icono de ETABS en el escritorio o busque la carpeta donde se instal el programa y haga click en ETABS.exe.

2. En la lista desplegable de la esquina inferior derecha seleccione las unidades Ton-m - C.3. Si fuera necesario modificar la barra de herramientas, coloque el ratn sobre el rea gris en la parte superior de la pantalla y haga click con el botn derecho del ratn. Las barras de herramientas no son indispensables, pero simplifican la entrada de datos.

Ejes de Referencia4. MenFILE New Model (o botn New Model en la barra de herramientas)

5. En el formulario New Model Initialization indique Default EDB6. En el formulario Building Plan Grid System and Story Data Definition:

No se requiere modificar las unidades que se indican al centro, hacia el lado derecho. Estando marcado el botn Uniform Grid Spacing:

Number Lines in X Direction = 5 Number Lines in Y Direction = 3 Spacing in X Direction = 3.875 Spacing in Y Direction = 7.65 Marque Custom Grid Spacing

Con el botn Grid Labels puede modificar los nombres de los ejes:

Escriba 1 en la casilla Beginning X ID

Escriba A en Beginning Y ID

Marque Top to Bottom para la direccin Y, luego OK

Haga click en Edit Grid Escoja la opcin Display Grid as Spacing Modifique Bubble Size a 1 En el cuadro Y Grid Data, modifique el valor 7.65 en la lnea que corresponde al eje C por 2.1

OK En el cuadro Story Dimensions verifique que est marcado Simple Story Data y luego: Number of Stories = 2

Typical Story Height = 3

Bottom Story Height = 3.4

Marque la opcin Custom Story Data y haga click en Edit Story Data. En el cuadro Story Data no se requieren cambios. Cancel.

Cierre el formulario Building Plan haciendo click en OK

Se abren dos ventanas, una con una vista tridimensional y otra plana. Para activar o poner en foco una ventana haga click en cualquier lugar de la ventana. Use los botones con una flecha hacia arriba o hacia abajo, para cambiar la vista. Tambin puede usar los botones 3-d, plan o elev para presentar una vista tridimensional, una planta o la elevacin en un eje. Para cambiar el nmero de ventanas puede usar el men OPTIONS Windows.7. MenFile Save As ...

Seleccione la carpeta donde guardar su trabajo. Escriba el nombre del trabajo (sin extensin) y haga click en Guardar. El programa graba un archivo binario con extensin EDB (Etabs Data Base) en el que se guarda toda la informacin. Para grabar un archivo de texto, use el men FILE y luego Export Save Model as Etabs.e2k Text File.Materiales

8. MenDEFINE Material Properties9. En el cuadro Define Materials marque CONC y luego haga click en Modify/Show Material.

10. En el cuadro Material Property Data indique (todas las unidades son toneladas y metros):

Mass per unit Volume=0.245

Weight per unit Volume=2.40

Modulus of Elasticity=2.E6

Poissons ratio=0.20

Coeff of thermal expansion=1.E-5

Reinforcing yield stress=42000

Concrete strength=2100

Shear steel yield stress=28000 En el cuadro Color escoja un gris claro.

OK.

11. En el cuadro Define Materials haga click en Add New Material12. En el cuadro Material Property Data indique (t,m):

Material Name: MAMP Type of Design: None Mass per unit Volume=0.194 Weight per unit Volume=1.90 Modulus of Elasticity=225000 (t/m2) Poissons ratio=0.25 Coeff of thermal expansion=1.E-5 Type of Design: None

En el cuadro color escoja un color similar al del ladrillo de arcilla.

OK y nuevamente OK para cerrar el cuadro Define Materials.13. Haga click en el botn Guardar (el que tiene dibujado un diskette).

Secciones de Elementos Lineales14. MenDEFINE Frame Sections.

15. En la segunda lista desplegable del cuadro Define Frame Sections escoja Add Rectangular:

16. En el cuadro Rectangular Section:

Modifique el nombre de la seccin a V25x65 Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC (esto es muy importante).

Depth=0.65 Width=0.25 Haga click en Reinforcement Marque Beam y OK

OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)

17. Puede borrar las otras secciones, seleccionndolas con ayuda de la tecla Shift (maysculas) y luego haciendo click en Delete Property.18. Agregue en forma similar las secciones rectangulares V30x65 y V15x2019. En la segunda lista desplegable escoja nuevamente Add Rectangular:

20. En el cuadro Rectangular Section:

Modifique el nombre de la seccin a C25x60 Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC.

Depth=0.60 Width=0.25 Haga click en Reinforcement Marque Column y OK

OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)21. Repita para definir las seccin C25x90

22. En la segunda lista desplegable seleccione Add Tee.23. En el cuadro Tee Section:

Modifique el nombre de la seccin a T90x45 Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC.

Outside stem t3=0.45 Outside Flange t2=0.90

Flange thickness tf=0.25

Stem thickness tw=0.30 OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)24. Al terminar con todas las secciones requeridas, vuelva a hacer OK para cerrar el cuadro Define Frame Sections.25. Haga click en el botn Guardar (el que tiene dibujado un diskette).

Secciones de Elementos de Area26. Men DEFINE Wall / Slab / Deck Sections27. En la ventana Define Wall / Slab / Deck Sections borrar SLAB1 y PLANK1 con el botn Delete Section.

28. Seleccione WALL1 y haga click en Modify/Show Section En el cuadro Wall/Slab Section: Modifique el nombre a MURO25

En la lista desplegable escoja el material MAMP. Asegrese que el espesor est indicado como 0.25, tanto en el cuadro Membrane como en Bending.

OK.29. Seleccione DECK1 y haga click en Modify/Show Section En el cuadro Wall/Slab Section:

Modifique el nombre a LOSA20

Marque la opcin Filled Deck.

En la lista desplegable escoja el material CONC. Slab Depth (tc) = 0.05

Deck Depth (hr) = 0.15

Rib Width (wr) = 0.10

Rib Spacing (Sr) =0.40

Unit Weight/Area = 0.09. Esto es el peso de los ladrillos del aligerado.

Ignore el cuadro Composite Deck Studs

OK (regresa a la ventana Define Wall / Slab / Deck Sections)30. OK (cierra la ventana)

Dibujo de Elementos Lineales

31. Ponga en foco la ventana Plan View. En la parte inferior derecha, despliegue la lista donde se indica el modo One Story, cambindolo por Similar Stories

32. Haga click en el botn Create Columns in Region or at Clicks (un perfil W de color celeste con punto rojo al centro) o bien men DRAW - Draw Line Objects - Create Columns in Region or at Clicks.33. En la ventana Properties of Objects escoja la seccin C25x90; luego haga click en las posiciones A3 y B3.

34. En la ventana Properties of Objects escoja C25x60 y haga click en las posiciones A1, B1, A5, B5. Para colocar las columnas en la posicin correcta puede usar Plan Offset X, igual a +.175 en el eje 1 e igual a -.175 en el eje 5.35. Escoja T90x45, Angle 90 y haga click en A2, A4.36. Nuevamente T90x45, Angle -90 y haga click en B2, B4.

37. Cambie la modalidad de dibujo haciendo click en el botn Create Lines in Region or at Clicks (botn sobre el anteriormente usado) o use el men DRAW - Draw Line Objects - Create Lines in Region or at Clicks.

38. Escoja la seccin V25x65 y haga click sobre las lneas de retcula en los ejes A y B (un total de 8 veces). Contine con los ejes 1, 3 y 5, entre los ejes A y B.

39. Cambie la seccin a V30x65 y haga click en las vigas de los ejes 2 y 4, entre los ejes A y B (es decir, dibuje 2 elementos x 2 niveles).

40. Cambie el modo Similar Stories por One Story.

41. Desplace la vista en planta al techo del nivel 1, empleando el botn con flecha hacia abajo.

42. Cambie la seccin a V25x65 y haga click sobre los volados, entre los ejes B y C, en los ejes 1 a 5.

43. Cambie la seccin a V15x20 y haga click en los 4 tramos del eje C.

44. Con la tecla ESC salga de esta modalidad de dibujo.45. Haga click en el botn Guardar (el que tiene dibujado un diskette).

Agregando Losas

46. Haga click en el botn Create Areas at Clicks (un cuadro celeste con punto rojo al centro) o bien men DRAW - Draw Area Objects - Create Areas at Clicks.

47. En la ventana Properties of Objects Seleccione LOSA20

48. Verifique que est en modo One Story y que la vista en planta corresponde al nivel 1.

49. Haga click en los 4 paos en la zona del pasadizo, entre ejes 1 y 5, B y C.50. En la esquina inferior derecha escoja el modo Similar Stories.

51. Haga click en los 4 paos entre ejes A y B.

52. Salga de esta modalidad de dibujo con la tecla ESC.

53. Ponga en foco la ventana con la vista 3D y haga click en el botn para refrescar la ventana (un lpiz amarillo sobre fondo gris).54. Haga click en el botn Guardar (el que tiene dibujado un diskette).

Agregando Muros55. Vuelva a poner en foco la ventana con la vista en planta. Verifique que est en modo Similar Stories 56. Haga click en el botn Create Walls in Region or at Clicks (barra horizontal celeste con punto rojo al centro) o use el men DRAW - Draw Area Objects - Create Walls in Region or at Clicks.

57. En la ventana Properties of Objects Seleccione MURO25

58. Haga click en los ejes 1, 3 y 5, entre los ejes A y B.59. Presione la tecla ESC.60. Seleccione cada uno de los elementos de muro recientemente agregados. Puede hacerse con men SELECT - by Area Object Type - Wall - OK. La seleccin se evidencia por rectngulos con lneas segmentadas.61. Men EDIT - Mesh Areas62. En el cuadro Mesh Selected Areas: Mesh Quads/Triangles into 4 by 2 OK

63. Seleccione todo con el botn ALL

64. Men EDIT - Divide Lines

65. En el cuadro Divide Selected Lines, Marque la opcin Break at intersections with selected Lines and Points - OK. Las vigas y columnas quedarn divididas en forma consistente con los muros.

66. Ponga en foco la ventana con la vista 3D y haga click en el botn Set Building View Options (cuadrado celeste con un check).

67. En la ventana Set Building View Options:

En el cuadro View by Colors of marque Materials En el cuadro Special Effects marque Extrusion.

OK68. Haga click en el botn Guardar (el que tiene dibujado un diskette).

Apoyos69. Ponga en foco la ventana con la vista en planta y haga click en el botn flecha hacia abajo, mostrando el plano Z = 0.

70. Seleccione todos los nudos del plano con una ventana extendible.

71. Haga click en el botn Assign Restraints (Supports) o men ASSIGN - Joint - Restraints. Se abre el cuadro Joint Restraints.

72. En el cuadro Joint Restraints:

Marque las casillas correspondientes a los seis grados de libertad. Lo mismo se consigue ms fcilmente haciendo click sobre el botn que muestra un empotramiento.

OK.

Diafragmas Rgidos73. Ponga en foco una ventana con vista en planta y haga click en los botones con flecha hacia arriba o hacia abajo, a fin de mostrar la losa del primer nivel (Z=3.4). Tambin puede usar el botn Plan. Asegrese que en la lista desplegable de la esquina inferior derecha se ha seleccionado la opcin One Story.

74. Con una ventana extendible de izquierda a derecha, seleccione todos los nudos del primer nivel.

75. En el men ASSIGN escoja Joint/Point Rigid Diaphragm.

76. En el cuadro Assign Diaphragm asegrese que est seleccionado D1 y haga click en OK.

77. Con la flecha hacia arriba, desplace la vista plana al segundo nivel.

78. Seleccione tdos los nudos del segundo nivel y repita ASSIGN Joint/Point Rigid Diaphragm.79. En la casilla blanca de la esquina superior izquierda escriba D2 y haga click en Add New Diaphragm y luego en OK.Declaracin de Sistemas de Carga Estticos80. Men DEFINE Static Load Cases

81. En el cuadro Define Static Load Cases:

Seleccione DEAD y cmbielo por D.

Mantenga el tipo DEAD y 1 en Self Weight Multiplier

Haga click en Modify Load

Seleccione LIVE y cmbielo por L1.

Mantenga el tipo LIVE y 0 en Self Weight Multiplier

Haga click en Modify Load

Escriba L2 en lugar de L1

Haga click en Add new Load

Escriba L3 en lugar de L2

Haga click en Add new Load Escriba SX en lugar de L3

En la lista desplegable de la segunda columna escoja QUAKE.

En la cuarta columna escoja User Loads Haga click en Add new Load Escriba SY en lugar de SX Haga click en Add new Load OK

82. Haga click en el botn Guardar (el que tiene dibujado un diskette).

Combinaciones

83. Men DEFINE Combinations

84. En el cuadro Define Response Combinations, Click en Add New Combo

85. En el cuadro Response Combination Data:

86. Click en Add New Combo (COMB1) y en el cuadro Load Combination Data:

Despliegue la lista Combination Type y Seleccione Add.

Despliegue la lista Case Name y escoger D. En la casilla Scale Factor escriba 1.5. Add.

Despliegue la lista Case Name y escoger L1. En la casilla Scale Factor escriba 1.8. Add.

Despliegue la lista Case Name y escoger L3. Add.

OK

87. Repita definiendo las restantes combinaciones:

COMB2 = 1.5 D + 1.8 L2

COMB3 = 1.5 D + 1.8 (L1 + L2 + L3)

COMB4 = 1.25 (D + L1 + L2 + L3) + SX

COMB5 = 1.25 (D + L1 + L2 + L3) - SX

COMB6 = 1.25 (D + L1 + L2 + L3) + SY

COMB7 = 1.25 (D + L1 + L2 + L3) - SY

COMB8 = 0.9 D + SX COMB9 = 0.9 D + SX COMB10 = 0.9 D + SY

COMB11 = 0.9 D - SY

88. Finalmente, Add New Combo y en el cuadro Response Combination Data: Combination Name: E

Despliegue la lista Load Combination Type y seleccione Envelope Despliegue la lista Case Name y escoger COMB1. En la casilla Scale Factor escriba 1. Add.

Repita para agregar COMB2 hasta COMB11, siempre con factor 1. OK

89. Termine la definicin de combinaciones haciendo OK y haga click en el botn Guardar.Cargas Verticales90. Verifique que est en foco la ventana donde se muestra una vista en planta del nivel 1 (puede usrase el botn Plan View).

91. Seleccione las vigas de los ejes A y C.

92. Haga click en el botn Assign Frame Distributed Loading (tiene el dibujo de una viga con cargas) o bien men ASSIGN Frame/Line Loads Distributed.

93. En el cuadro Frame Distributed Loads:

Asegrese que se indica D en la casilla Load Case Name.

Escoger Gravity en la lista desplegable para Direction.

En la casilla Unit Load ingresar 0.285 OK, con lo que se cierra el cuadro y se borra la seleccin.

94. Repita para las vigas del eje B, con la carga 0.513

95. Men Select - By Area Object Type - Floor - OK

96. Haga click en el botn Assign Uniform Load o men ASSIGN - Shell/Area Loads - Uniform.

97. En la ventana Uniform Surface Loads escriba 0.1 en la casilla Loads. OK.98. Seleccione los cuatro elementos de losa entre los ejes B y C.99. Haga click en el botn Assign Uniform Load o men ASSIGN - Shell/Area Loads - Uniform.

100. En la ventana Uniform Surface Loads:

En load Case Name escoja L1 Escriba 0.4 en la casilla Loads Mantenga Gravity en el cuadro Direction.

OK.

101. Seleccione los cuatro elementos de losa entre los ejes A y B e indique la carga 0.3 (t/m2) en el conjunto de cargas L2.

102. Con la tecla de flecha hacia arriba, desplace la vista a Z = 6.4 y seleccione los cuatro elementos de losa entre A y B.

103. Nuevamente haga click en el botn Assign Uniform Load o men ASSIGN - Shell/Area Loads - Uniform.

104. En la ventana Uniform Surface Loads:

En load Case Name escoja L3

Escriba 0.1 en la casilla Loads Mantenga Gravity en el cuadro Direction.

OK y click en el botn Guardar

Fuerzas de Sismo105. Men DEFINE Static Load Cases

106. En el cuadro Define Static Load Case Names, seleccione SX y haga click en Modify Lateral Loads

107. En la parte inferior del cuadro User Seismic Loading marque la opcin Apply at Center of Mass y mantenga el valor 0.05 en Additional Ecc. Ratio.

108. En la columna FX indique 24.85 para D2 y 24.07 para D1. Luego OK.

109. Seleccione SY y haga click en Modify Lateral Loads.

110. Marque la opcin Apply at Center of Mass.

111. En la columna FY indique 66.26 para D2 y 64.18 para D1. Luego OK y nuevamente OK.

Anlisis

112. Opcional:

Men ANALIZE Set Options

Marque la opcin Include P-Delta y haga click en Set P-Delta Parameters. En la ventana P-Delta Parameters indique 3 en el cuadro iterations, luego haga OK (aceptando lo estndar del programa ) y nuevamente OK.113. Botn Run (es similar a la tecla Play de una grabadora) Run Now114. Al finalizar: OK. Se muestra la deformada para el sistema de cargas D. Use los botones en la parte inferior derecha para mostrar otros casos.115. Botn Display Static Deformed Shape (un prtico con desplazamiento lateral). Alternativa: men DISPLAY Show Deformed Shape

116. En cuadro Deformed Shape seleccione SX Marque Wire Shadow OK

117. Botn Show Forces Frames/Cables (prtico con diagrama de momentos flectores) . Alternativa: men DISPLAY Show Forces/Stresses - Frames/Cables.118. En el cuadro: Seleccione E en la lista desplegable Marque, por ejemplo, Moment 33 - OK119. Haga click con el botn derecho sobre cualquier viga.Diseo

120. Men OPTIONS Preferences Concrete Frame Design Verifique que se usar ACI-318 - OK121. Men DESIGN Concrete Frame Design Select Design Combo

122. En el cuadro Design Load Combinations Selection, con las teclas Add y Remove coloque en el cuadro Design Combos slo la combinacin E si se van a disear vigas o las combinaciones COMB1 a COMB11 (pero no la E) si se van a disear columnas.

123. Men DESIGN Concrete Frame Design - Start Design/Check

124. Cambie unidades a Ton-cm. Refrescar las ventanas.

125. Haga click sobre una viga con el botn derecho del ratn Observar tabla que indica el refuerzo para cada combinacin y seccin.

126. Seleccione una combinacin para una seccin - Haga click en el botn Details Despus de observar los resultados, cierre el cuadro haciendo click en la esquina superior derecha.

127. Haga click sobre una columna con el botn derecho del ratn Observe la tabla.

128. Haga click en Flex. Details Cierre la ventana.

Tablas de Datos y de Resultados, Grficas129. Para imprimir resultados use el men FILE Print Tables - Analysis Results. Tambin puede usar el men DISPLAY - Output Tables.130. Las grficas pueden imprimirse directamente. Sin embargo, es mejor preparar un archivo grfico en formato jpg. Con tal fin, use el men FILE - Capture Picture - Current Window w/o Title Bar - Indicar nombre y carpeta -OK. En versin 7 puede copiar la pantalla al portapapeles (ImprPant). Para cambiar colores de fondo y otros use el men OPTIONS Colors.Alternativa para Anlisis Ssmico por Superposicin Modal Espectral131. Al declarar los casos de carga, no incluya SX y SY

132. Men DEFINE - Mass Source.

133. En la ventana Define Mass Source

Marque From Loads

Haga click en el botn ADD

Despliegue la lista Load y escoja L1

A la derecha escriba 0.5 Haga click en el botn Add.

Cambie L1 por L2 y nuevamente Add. Cambie L2 por L3, escriba 0.25 en lugar de 0.5, y nuevamente Add.

OK134. Men DEFINE Response Spectrum Functions

135. En el cuadro Define Response Spectrum Functions, escoja Add User Spectrum. En el nuevo cuadro:

Indique E030R8 (o cualquier otro nombre) en Function Name.

Escriba en Time y Value los pares de valores que definen el espectro de seudo aceleraciones. Despus de ingresar cada par de valores haga click en Add:

01.8390.401.8390.501.472El espectro debe darse en m/s2. Sin embargo, podran ingresarse aqu los valores en gs indicndose ms adelante un factor de escala 9.81

OK136. Repita los pasos anteriores para definir otro espectro E030R3 - OK

Escriba en Time y Value los pares de valores:

04.9050.404.9050.503.925 OK137. Men DEFINE Response Spectrum Cases

138. En el cuadro Define Response Spectrum haga click en el botn Add New Spectra.

En el cuadro Response Spectrum Case Data:

Escriba SX en Spectrum Case Name

Observe que est seleccionada la opcin de combinacin CQC y escriba 0.05 en la casilla Damping

Despliegue la lista en el cuadro U1 y seleccione E030R8

Ingrese 1 (u otro factor, segn sea necesario) en la casilla Scale Factor

OK

139. Presione nuevamente el botn Add New Spectra.

140. En el cuadro Response Spectrum Case Data:

Escriba SY en Spectrum Case Name

Despliegue la lista en el cuadro U1 y seleccione el espacio en blanco

Despliegue la lista en el cuadro U2 y seleccione E030R3

Ingrese 1 (u otro factor, segn sea necesario) en la casilla Scale Factor

Mantenga los otros datos OK y nuevamente OK para cerrar el cuadro141. Haga click en el botn Guardar (el que tiene dibujado un diskette).

142. Marque la opcin Dynamic Analysis y haga click en Set Dynamic Parameters.

143. Indique el nmero de modos y luego haga OK y OK.Las combinaciones pueden reducirse a 7, ya que el programa le asigna en este caso el doble signo a los resultados de SX y SY.10

_1146895218.unknown

_1146895238.unknown