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CI52G – 03 - Proyecto de Hormigón Armado Profesor Sr. Juan Mendoza JMVR – Semestre 2007/2 1 INSTRUCCIONES DE USO PROGRAMA ETABS v. 8 El presente apunte está orientado a convertirse en una guía básica del uso del programa ETABS v.8 para estudiantes del ramo Proyecto de Hormigón Armado. Creado con el fin de proporcionar los conocimientos suficientes para desarrollar un modelo estructural de cualquier edificación en altura en especial la que se desarrollará en el transcurso de este semestre. 1.- ASPECTOS BÁSICOS DE LA INTERFAZ DEL SOFTWARE. La ventana principal de Etabs v.8 contiene las barras de herramientas Main, Display, Point and joint assigns, Shell and area assigns, Frame and line assigns, Define, Design, Draw, Select y Snap. Main Display Point and joint assign Shell and area assign Frame line assign Define Design Draw Select Snap Barra de estado Coordenadas del cursor Opción de asignación por niveles Unidades de trabajo Sistema de coordenadas

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Manual Básico de aspectos introductorios para el uso del programa de diseño estructural ETABS versión 2007.

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CI52G – 03 - Proyecto de Hormigón Armado Profesor Sr. Juan Mendoza

JMVR – Semestre 2007/2 1

INSTRUCCIONES DE USO PROGRAMA ETABS v. 8

El presente apunte está orientado a convertirse en una guía básica del uso del programa ETABS v.8 para estudiantes del ramo Proyecto de Hormigón Armado. Creado con el fin de proporcionar los conocimientos suficientes para desarrollar un modelo estructural de cualquier edificación en altura en especial la que se desarrollará en el transcurso de este semestre. 1.- ASPECTOS BÁSICOS DE LA INTERFAZ DEL SOFTWARE.

La ventana principal de Etabs v.8 contiene las barras de herramientas Main, Display, Point and

joint assigns, Shell and area assigns, Frame and line assigns, Define, Design, Draw, Select y Snap.

Main Display

Point and joint assign Shell and area assign

Frame line assign

Define Design

Draw

Select

Snap

Barra de estado Coordenadas

del cursor

Opción de asignación por niveles

Unidades de trabajo

Sistema de coordenadas

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Para las barras de herramientas mencionadas se define la función de cada uno de los botones correspondientes.

Define Draw

Definir propiedades del material Seleccionar Objeto

Definir secciones de frame (vigas y columnas) Desplazar elementos

Definir secciones de muros o losas Dibujar objetos lineales

Definir espectro Dibujar objetos lineales en regiones

Dibujar columnas en regiones

Definir estados de carga estática Dibujar vigas secundarias en regiones en planta

Modificar espectro

Dibujar áreas

Definir combinaciones de carga Dibujar áreas rectangulares

Definir masa sísmica Dibujar áreas con clic Dibujar muros en planta Main Dibujar muros en planta con clic

Nuevo modelo

Abrir archivo .EDB existente Display

Guardar modelo Mostrar modelo indeformado

Imprimir gráficos Mostrar modelo deformado

Imprimir tablas de datos Mostrar formas modales

Deshacer Mostrar diagrama de esfuerzos

Rehacer Mostrar diagrama de energía y trabajo virtual

Refresh Mostrar

Bloquear / Desbloquear modelo Mostar curva de pushover

Correr análisis

Correr análisis de la secuencia de construcción Point and joint assigns

Correr análisis estático no lineal Asignar diafragma rígido

Zoom área Asignar panel zone

Zoom todo Asignar restricciones

Zoom anterior Asignar Fuerza o momento

Acercamiento

Alejamiento Shell and area assigns

Desplazamiento con el mouse Asignar muro o losa

Vista en 3 dimensiones Asignar una pasada en losa

Vista en planta Asignar diafragma rígido

Vista en elevación (por ejes) Asignar ejes locales

Rotar vista 3D Asignar etiqueta de Pier

Activar / Desactivar perspectiva Asignar etiqueta de Spandrel

Mover uno hacia arriba en una lista Asignar carga uniforme

Mover uno hacia abajo en una lista

Contraer / descontraer elementos

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Fijar opciones para ver el modelo Frame and line assigns

Asignar nombres de grupo Asignar sección del frame Asignar restricciones del frame

Select Define rigidez por penetración (cacho rígido)

Selecciona todo Asignar ejes locales del frame

Selección anterior Asignar carga distribuida del frame

Limpia selecciones

Seleccionar usando línea de intersección Design

Diseño en acero

Snap Diseño en concreto

Calzar con puntos

Calzar con puntos medios o extremos

Calzar con intersecciones Diseño al corte de muros

Calzar con perpendicular

Calzar con líneas y bordes

Calzar con la grilla invisible 2.- PROCEDIMIENTO DE MODELACIÓN. 2.1.- Crear nuevo archivo y guardar como archivo de trabajo Es importante que estén definidas correctamente las unidades en la barra de estado antes de escoger new model. Se recomienda utilizar como unidades [Ton , m].

File New Model / / ALT FN

File Save as / / ALT FA

Altura de entrepiso

Estructuraciones de piso predefinidas. Usar opción “grid only” para losa de H.A.

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2.2.- Generar la grilla

Edit Edit grid data Edit grid / ALT EDE

Identificación del eje opcional.

Haciendo doble clic en las celdas, se puede modificar su valor.

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A

B C

A

2.3.- Generar la elevación del modelo Edit Edit story data Edit Story / ALT EY (E o I o D)

Notas: • Se ingresan los pisos de abajo hacia arriba

y siempre debe incluirse el nivel “base” que es el nivel donde se empotra el edificio.

• Para usar planilla “salida waller” los pisos

deben tener una etiqueta solo numérica. • La opción “similar to” permite que al asignar

un nivel de referencia (ej. Story 8) estas asignaciones se repitan automáticamente en los niveles relacionados (ej. Story 1 al 8), aspecto muy útil para desarrollar los llamados “pisos tipos”. Además debe estar seleccionada la alternativa “similar stories” en la opción de asignación por niveles.

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B

C

2.4.- Definir los materiales Define Material properties / / ALT DM

Se puede repetir un nivel con todas las asignaciones hechas en él.

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Es importante que el tipo de carga quede bien definido.

Peso Propio

Sobrecarga

2.5.- Definir estados de carga estáticos Define Static Load Cases / / ALT DL

Indica en cual estado de cargo se incluirán lospesos propios de los elementos asignados, y en que proporción.

Solo se activa si es un “type” de carga horizontal

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Nota:

Según la NCh433of96, sedeben analizar las siguientes combinaciones de carga:

1. 1.4(PP) + 1.7SC 2. 1.4(PP+SC+SX) 3. 1.4(PP+SC-SX) 4. 1.4(PP+SC+SY) 5. 1.4(PP+SC-SY) 6. 0.9(PP)+1.4SX 7. 0.9(PP)-1.4SX 8. 0.9(PP)+1.4SY 9. 0.9(PP)-1.4SY

Resulta útil definir también lacombinación de cargaPP+PM+SC El peso propio incluye la elpeso muerto.

2.6.- Definir combinaciones de carga Define Load Combinations / / ALT DB

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La armadura de refuerzo será diseñada por el programa. No es necesario definir barras.

La armadura de refuerzo especificada será verificada por el programa.

2.7.- Definir secciones de vigas, columnas y diagonales Define Frame Sections / / ALT DF

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Este boton define una viga en los puntos donde se haya hecho clic.

Este boton define vigas en una region determinada sobre la grilla.

Este boton define columnas en una region determinada sobre la grilla.

2.8.- Definir secciones de muros y losas Define Wall/Slab/Deck Sections / / ALT DS 2.9.- Asignar columnas, vigas y diagonales (elementos de línea)

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Permite generar muros desde la planta o enelevación definiendo nodo inicio, nodo final ohaciendo un solo clic en la linea de la grilla

Seleccione el muro, y luego

Los elementos de superficie se pueden etiquetar bajo dos opciones:

• Pier : El programa entrega los esfuerzos del elementos integrando las tensiones en un plano horizontal diagramas de esfuerzos típicos de un muro.

• Spandrel: El programa entrega los esfuerzos del elementos integrando las tensiones en un plano vertical diagramas de esfuerzos típicos de una viga.

Un mismo elemento de superficie se puede etiquetar simultáneamente como pier o como spandrel. Esto resulta muy útil para analizar vigas de gran altura.

El usuario debe especificar una etiquetaidentificatoria para los elementos de área. Sedebe usar la misma etiqueta para todos loselementos de superficie que conforman un únicomuro físico. Todos los muros dentro de un niveldeben tener su propia identificación, distintapara cada uno de ellos. Se podrá repetir laidentificación en un nivel distinto. Los elementosde línea son etiquetados automáticamente por elprograma.

Para usar la planilla “salida-waller” se deben etiquetar los muros solo con un número.

Esta ventana modifica la ubicación de la viga respecto a los ejes globales (X,Y,Z) o locales (1,2,3). La variación de los ejes Z o 2 permite definir si la viga es V, VI o VSI.

2.10.- Asignar muros (elementos de superficie) Para asignar un muro, se deben seguir los siguientes pasos:

Notas: • Al asignar vigas es recomendable “pinchar”

siguiendo el sentido de los ejes coordenados. • Se puede asignar saltándose los nudos

intermedios. • Para definir si una viga es normal, invertida o

semi-invertida (opción por defecto, centrada respecto del nivel de piso), se debe seleccionar una vez que haya sido asignada y luego proceder así: Assign Frame/Line Insertion point

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2.11.- Asignar losas 2.12.- Asignar diafragmas

Seleccionar propiedad a asignar y “pinchar” los nudos de la grilla que delimitan el área requerida

Seleccionar las áreas que conforman un diafragma de piso

Assign Shell/Area Rigid Diafragm /

Si la estructura solo tiene un diafragma de piso en cada nivel, resulta conveniente identificarlos todos con el mismo nombre (D1).Así es fácil determinar las masas acumuladas piso a piso al ver losresultados del análisis.

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2.13.- Empotrar muros en la base Assign Joint Point Restraints (Supports) / / ALT AJS El empotramiento no es imprescindible en los muros. Si lo es en las columnas. Se deben seleccionar en el nivel BASE todos los elementos que se desea empotrar

2.14.- Trozamiento de losas y muros. OPCION 1: MANUAL Edit Mesh Areas / ALT EH

Opción muy útil

Opción muy útil

Notas: El objetivo del trozamiento (meshing) es lograr la conectividad entre todos los elementos en planta y elevación. Las losas y los muros deben tener conectividad en cada esquina del panel. Las vigas y columnas deben tener conectividad en sus dos extremos. Las vigas y columnas se trozan en forma automática, siguiendo el trozamiento de muros y losas. Para que la descarga sobre una viga sea representativa de la situación real, se la debe trozar en al menos cuatro tramos. Se debe ir trozando las losas nivel por nivel y luego los muros elevación por elevación.

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OPCION 2: AUTOMATICO Edit Assign Shell/Area Area Object Mesh Options / ALT ASB Antes de aplicar esta opción, es necesario seleccionar todos los elementos del tipo “floor (Area)”. Luego de hacer el auto Meshing, es necesario asegurar la conectividad de todos los elementos. Para esto, se debe seleccionar

Se deben seleccionar las opciones indicadas

Se deben seleccionar las opciones indicadas

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2.15.- Asignar de carga en losas Assign Shell Area loads Uniform / ALT AAU 2.16.- Definir el espectro de aceleraciones

Define Response Spectrum Functions / / ALT DE

Basta agregar un solo espectro quesirve para todas las direcciones deanálisis.

Seleccionar el archivo de texto con los datos del espectro, el cual debe estar grabado en la misma carpeta que el archivo de entrada.

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Se deben agregar 2 espectros, uno para sismo en X (SX) y otro para sismo en Y (SY)

Factor de modificación del espectro (=1 respuesta elástica)

2.17.- Definir sismos a analizar Define Response Spectrum cases / / ALT DR

• Alternativa 1: SX con U1:FUNC1 y Excitation angle:0 SY con U1:FUNC1 y Excitation angle:90

• Alternativa 2: SX con U1:FUNC1 y Excitation angle:0 SY con U2:FUNC1 y Excitation angle:0

Para un sistema global cartesiano, U1, U2 y U3 coinciden con las direcciones X,Y,Z respectivamente. Para cada una de estas direcciones se puede aplicar un espectro (excitación en la base) con un cierto ángulo respecto de ella. Como la norma NCh433of96 exige hacer un análisis sísmico en dos direcciones perpendiculares entre si, se deberán definir dos “spectrum case” mediante una de las siguientes alternativas:

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Opción recomendada

Impide que se generenmodos de vibrar convibraciones fuera del planode los diafragmas(verticales).

A partir de las cargas asignadas a través de losestados de carga independientes (incluido lospesos propios de los elementos, con la opción self weight =1 en el estado de carga PP)

Combinando las opciones anteriores.

Al especificar las masas a través de las cargasasignadas, es necesario definir que porcentajede estas cargas se debe considerara en ladeterminación de la masa sísmica (25% o 50% para la sobrecarga, dependiendo de la importancia del edificio, de acuerdo a loestablecido en la NCh433of96).

2.18.- Definir masas Define Mass Source / / ALT DA 2.19.- Definir tipo de análisis Analyze Set analisis Options / ALT NS

De los pesos propios de los elementos asignados, más masas sísmicas adicionales asignadas sobre las losas (opción Assign Shell/Area Additional Area Mass).

Deben ser los suficientes para acumular al menos el 90% de la masa sísmica en cada dirección (NCh433of96). Como máximo se puede tener 3 por el número de niveles del edificio.

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Datos Utiles:

• Si se usa la opción de asignar masas adicionales, estas se deben asignar sobre las losas considerando el porcentaje que aporta la sobrecarga, más las masas producto de los pesos muertos (Masa adicional = (PM + % SC)/9.8).

• Para ver solo algunos pisos: View Set Building view limits Set Story Range

• Para alargar un elemento en planta o en elevación usar el botón “desplazar elemento”

(reshape). Se selecciona el elemento y se estira desde un extremo.

• Section Cuts: Esta herramienta es muy útil para estudiar esfuerzos en cualquier plano dentro de un elemento. Por ejemplo para estudiar la transferencia de corte dentro de un diafragma de piso. El procedimiento es el siguiente:

• Seleccionar objetos: siempre se debe escoger elementos – por ejemplo paños de losas – y un borde del grupo escogido (los “point”).

• Assign Groups Names agregar o escoger un group name para los elementos seleccionados

• Define Section Cuts agregar una sección de corte (darle un nombre y seleccionar el group por donde pasa)

• Ir al icono “Mostrar tablas de resultados” y seleccionar solo los Section Cut Forces (seleccionar la Section Cut y Select Loads).

• Análisis por torsión accidental

Es recomendable estudiar las dos alternativas que da la NCh433of96. • Desplazar el centro de masas • Aplicar momento torsor (calculado con el delta Q, partiendo la asignación en el nivel

superior). Se aplica en cualquier punto de la base (ojalá el más cercano al CM). Se puede definir una línea de columna para estos efectos. Se deben agregar estados de carga (TX torsión X, TY torsión Y), como tipo “quake”.

• Es recomendable eliminar la rigidez a torsión de las vigas (Assign --> Frame/Line--> Frame

Property Modifier), especialmente cuando se pide que el programa diseñe. Si no, es muy probable tener fallas por corte que chequeando por esfuerzo sí resisten.

• Antes de procesar hacer: Edit Auto Relabel All. Esto permite reordenar internamente el

modelo, minimizando el ancho de banda de las matrices (y por lo tanto de los sistemas de ecuaciones) a resolver.

• Es posible en esta versión de Etabs, generar elevaciones que no correspondan a los ejes, y que

además, tengan formas poligonales. Para hacer esto, debe seleccionarse Draw Draw Developed Elevation Definition. Luego se escribe un nombre para la elevación, y se agrega. A continuación, debe marcar con el mouse, las esquinas del polígono que corresponderá a la elevación. Para finalizar la creación de la elevación, debe hacer clic con el botón derecho.

• Es posible incorporar al modelo columnas de secciones con geometría especial usando el

programa “Seccion Builder”, de la compañía CSI. Esto se hace en Design Shear Wall Design Define Pier Secction for Checking Add Pier Secction Secction designer.