5.-modelamiento de edificio en etabs

PROGRAMACION DIGITAL ETABS 2013

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL - UNPRG 1

MODELAMIENTO DE EDIFICIO DE 5 NIVELES CON ASCENSOR

CON ETABS 2013

Edificio Sistema Estructural de Pórticos y Muros Cortantes de cinco niveles con ascensor. Análisis Estático y Dinámico por combinación modal espectral.

Uso : Vivienda.

Ubicación : Chiclayo.

Suelo : Flexible.

Vigas XX : 0.30m x 0.45m.

Vigas YY : 0.30m x 0.40m.

Columnas : 0.30m x 0.30m. : 0.30m x 0.40m.

Muros : e=0.25m, e=0.15m.

CARACTERISTICAS

Resistencia del concreto : f’c=210kg/cm2.

Esfuerzo de fluencia del acero : fy=4200kg/cm2.



PASO 1:

SELECCIÓN DE MODELO.

Clic en File/ New Model

Clic en Ok.

Activar: Custom grid Spacing/ click en Edit Grid Data.



Clic en Ok/ok.

Clic en Units/ clic en Consistent Units.

Esogemos las unidades/ok



PASO 2:

DEFINICION DE PROPIEDADES DE MATERIALES.

Clic en Define/ Materials Properties.

Clic en Add New Material

CONCRETO f’c: 210Kg/cm2



Clic en Modify Material Property.



Clic en Ok.

Acero f’y: 4200Kg/cm2

Clic en Ok.



Clic en Ok./ok



PASO 3:

DEFINICION DE SECCIONES DE ELEMENTOS.

COLUMNA: C1-0.30x0.30

Clic en Define/ Sections Propertiers/Frame Sections. Clic en Add New Property/ clic en Rectangular Section.



Clic en ok/ok.



VIGA X-X: V1: 0.30x0.45




Clic en ok/ok.

VIGA Y-Y: V2: 0.30x0.40




Clic en ok/ok.



LOSA MACIZA E=0.15m

Clic en Define/ Sections Propertiers/Slab Sections. Clic en Slab1 / Clic en Add New Property.

Clic en ok/ok.



MURO DE CORTE E=0.25m

Clic en Define/ Sections Propertiers/Wall Sections. Clic en Wall 1 / Clic en Add New Property.

Clic en ok/ok.



MURO DE CORTE E=0.15m

Clic en Define/ Sections Propertiers/Wall Sections. Clic en Wall 1 / Clic en Add New Property.

Clic en ok/ok.



PASO 4:

DIBUJAR COLUMNAS.


Clic en “Set Plan View” / Story 5. Clic en Similar Stories. Clic en Draw

Clic en “Draw/Beam/column”/ Quick Draw Column





Clic en “Draw/Beam/column”/ Quick Draw Column

Hacemos clic en los puntos donde va a estar ubicada la columna.



PASO 5:

DIBUJAR VIGAS.

VIGAS XX: V1:0.30x0.45


Clic en “Draw/Beam/column”/ “Quick Draw Beam/Column”



VIGAS YY: V2:0.30x0.40


Clic en “Draw/Beam/column”/ “Quick Draw Beam/Column”

NOTA: agregamos un eje más (“V’’) a 17.28m.



PASO 6:

DIBUJAR PUNTOS.

PUNTOS PARA LA UBICACIÓN DE MUROS DE CORTE

Clic en “Set Plan View” / Story 5. Clic en Similar Stories.

Clic en Draw/ “Draw Joint Objects”

Hacemos clic en la columna para que el punto aparezca 1.50m a la derecha de esta.

Se hace lo mismo para dibujar el resto de puntos, ya sea en el eje x, y.



PASO 7:

DIBUJAR MUROS DE CORTE.

MURO E=25cm


Clic en “Draw Floor/ Wall Objects”/ Clic en “Draw Walls”

Hacemos clic en un primer punto y luego clic en el Segundo punto. Para continuar dibujando hacemos anticlic.



PASO 8:

DIBUJAR ASCENSOR.

DIBUJAR PUNTOS PARA UBICAR EL ASCENSOR


Clic en Draw/ “Draw Joint Objects”



MURO E=15cm


Clic en “Draw Floor/ Wall Objects”/ Clic en “Draw Walls”

Hacemos clic en un primer punto y luego clic en el Segundo punto. Para continuar dibujando hacemos anticlic.



PASO 9:

DIBUJAR LA CAJA DE ESCALERA (MUROS CURVOS).

CONVERTIR UN PUNTO A FRAMES

Clic en el primer punto de inicio de la curva (columna).

Clic en Edit/ Extrude/ Extrude Joints a Frames Clic en Radial Extrusion.

Clic en el punto alrededor del cual gira.

Clic en Ok

De igual forma para la otra mitad:



CONVERTIR FRAMES A SHELL

Clic en el primer punto de inicio de la curva (columna).

Clic en Edit/ Extrude/ Extrude Frames a Shell Clic en Radial Extrusion.

Clic en el punto alrededor del cual gira.



Clic en Ok

PASO 10:

DIBUJAR LA LOSA MACIZA.

Clic en Similar Stories.

Clic en Draw/ “Draw Fall/ wall Objects”

Clic en Quick Draw Floor/wall

Hacemos clic en donde va ser losa maciza y que ese figuras rectangulares.



Para figuras irregulares: Clic en Draw/“Draw Fall/ wall Objects”

Clic en “Draw Floor Wall”.

Le damos clic en los puntos de la figura.

DIBUJAR LOS VACIOS EN LOSA

Seleccionar el Frame. Clic en Replicate



Luego seleccionamos la viga replicada.

Clic en Edit/ Extrude/Extrude Frames to Shell.

Se crea una area encima de la losa.

Seleccionamos el área creada/clic en Assign/Clicen Shell/Openning/Ok.



CAMBIAR LA DIRECCION DE LA LOSA

Seleccionar la losa Clic en assign/ Shell/ Local axes.



Clic en Ok.

PASO 11:

DIVIDIR LOS MUROS.

Seleccionamos los muros a dividir.

Clic en Edit/ Edit Shells/ Divide Shells.



Clic en Ok.

PASO 12:

ASIGNAR RESTRICCIONES.

Clic en One Story.

Nos ubicamos en la base.

Seleccionamos todo/ Clic Assign/Joints/ Restraints.

Clic en Ok.



PASO 13:

DEFINIR PATRONES DE CARGA.

Clic en Define/ Load Patterns.

Creamos las cargas Live1, Live2.

Clic en Ok.

PASO 14:

ASIGNAR CARGAS ACTUANTES EN LA LOSA.



DEAD: CARGA MUERTA. 1er al 4to Nivel = 0.322 tn/m2 5to Nivel = 0.100 tn/m2

LIVE: CARGA VIVA. 1er al 4to Nivel = 0.200 tn/m2 5to Nivel = 0.100 tn/m2

Asignar Carga DEAD:

Seleccionamos la losa del primer, segundo, tercer y cuarto piso.

Clic en Assign/Clic en Shell Loads/ Uniform.

Clic en Ok.

Seleccionamos la losa del quinto piso.


Clic en Ok.



Asignar Carga LIVE:

Seleccionamos la losa del primer, segundo, tercer y cuarto piso.


Clic en Ok.

Seleccionamos la losa del quinto piso.


Clic en Ok.

Asignar Carga LIVE1:

Seleccionamos la losa del primer, segundo, tercer y cuarto piso de forma alternada.




Clic en Ok.

Seleccionamos la losa del quinto piso de forma alternada.


Clic en Ok.

Asignar Carga LIVE2:

Seleccionamos la losa del primer, segundo, tercer y cuarto piso de forma alternada.




Clic en Ok.

Seleccionamos la losa del quinto piso de forma alternada.


Clic en Ok.

PASO 15:

ASIGNAR BRAZOS RIGIDOS.

Seleccionamos columnas y vigas.

Clic en Frame/ End Jenght Offsets.



Clic en Ok.

PASO 16:

CREAMOS LOS DIAFRAGMAS POR PISO

Clic en Define/ Diafragmas .

Clic en Add New Diaphragm



Clic en Ok.

De esa misma forma se crea el resto de diafragmas.

PASO 17:

ASIGNAMOS LOS DIAFRAGMAS POR PISO.

Seleccionamos las columnas y vigas del primer piso.

Clic en Assign/Shells/ Diphragms.

Seleccionamos el D1.

Clic en Ok.



Procedemos de la misma manera para asignar diafragma rígido a los demás

niveles.

PASO 18:

PESO DE LA ESTRUCTURA.

Clic en Define/ Mass Source.



Nota: La NE-030, para Edificaciones Comunes (Categoría C), el peso se calculará adicionando a la carga permanente el 25% de la Carga viva.

Clic en Ok.

PASO 19:

CREAR CARGAS DE SISMO – ANALISIS SISMICO ESTATICO.

CREACION DE “SeX”

Clic en Define/define Load Patterns.

Creamos la carga de sismo SeX.

Clic en Add New Load.

Clic en Modify Lateral Load.

Clic en Ok.

CREACION DE “SeY”

Creamos la carga de sismo SeY.

Clic en Add New Load.



Clic en Modify Lateral Load.

Clic en Ok/ok.

PASO 20:

DEFINIR CARGAS DE SISMO – ANALISIS SISMICO DINAMICO.

Definimos el espectro de aceleraciones. (Se encuentra en la hoja de cálculo de Excel: Análisis Sísmico E-030-2006) NORMA E030 – RNE.

FACTOR DE ZONA Z 0.4

FACTOR DE USO U 1

FACTOR DE SUELO S 1.4

Tp 0.9

SISTEMA ESTRUCTURAL CT 45

FACTOR DE REDUCCION R 7

DISTORCIÓN MÁXIMO DE ENTREPISO Di ≤ 0.007

- Donde ZUSg/R, considerando g=1

ZUS = 0.080

R



- Aceleración (Sa):

Sa =

ZUSg * C

R

PERIODO (T) ACELERACION C

0.01 0.200 2.50

0.02 0.200 2.50

0.03 0.200 2.50

0.04 0.200 2.50

0.05 0.200 2.50

0.06 0.200 2.50

0.07 0.200 2.50

0.08 0.200 2.50

0.09 0.200 2.50

0.1 0.200 2.50

0.2 0.200 2.50

0.3 0.200 2.50

0.4 0.200 2.50

0.5 0.200 2.50

0.6 0.200 2.50

0.7 0.200 2.50

0.8 0.200 2.50

0.9 0.200 2.50

1 0.180 2.25

2 0.090 1.13

3 0.060 0.75

4 0.045 0.56

5 0.036 0.45

6 0.030 0.38

7 0.026 0.32

8 0.023 0.28

9 0.020 0.25

10 0.018 0.23

Copiamos los valores de Periodo (T) y Amplificación Sísmica(C) en un bloc de notas la cual será ingresado al Etabs.

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

AC

ELER

AC

ION

ES (S

a)

PERIODO (T)

ESPECTRO DE PSEUDOACELERACIONES



Guardamos el archivo de texto(*txt).

INGRESANDO EL ESPECTRO AL ETABS.

Clic en Define/ Functions/ Response Spectrum. Eliminamos el existente.



Clic en Periodo vs Value.

Clic en Browse y buscamos el espectro.txt

Clic en Ok/ok.

PASO 21:

DEFINIR ESPECTRO DE RESPUESTA.

Creando el Caso de carga: “SdX”.

Clic en Define/ Load Cases.

Clic en Add new Case.



Creamos el Caso de carga: “SdX”



Creando el Caso de carga: “SdY”.

Clic en Add new Case.

Creamos el Caso de carga: “SdY”

Clic en Ok/Ok.



PASO 22:

DEFINIR LAS COMBINACIONES DE CARGA.

Clic en Define/ Load Combinations.

PASO 23:

DEFINIR LAS COMBINACIONES PARA VERIFICAR DISTORSIONES.

Desplazamiento=0.75*R*Desplazamiento

Clic en Define/Load Combinations.

Clic en Ok.



PASO 24:

DEFINIR PIERS PARA ENCONTRAR ESFUERZOS EN LOS MUROS.

Seleccionar el muro.

Clic en Asign/Shell/ Pier Label.



PASO 25:

ANALIZAR LA ESTRUCTURA.

Clic en Analize/Run Analysis.

PASO 26:

VERIFICACION DE DERIVAS ó DISTORCIONES.

Clic en Display/Show Tables.

Escogemos la table que queremos.



– Análisis Estático (Envol)-DISTORSION MAXIMA (drift)



– Análisis Dinámico (Envol)-DISTORSION MAXIMA (drift)

SEGÚN LA E-030 DEL RE: Cuando el Material predominante es de Concreto Armado β<0.007.

Por lo tanto β<0.007 ---------OK!!!

PASO 27:

VERIFICACION DE CORTANTES.


Escogemos la tabla que queremos.

Activar la casilla Story Forces/Ok.

CORTANTE EN LA BASE - ANALISIS DINAMICO

Story Load Case/Combo Location P VX VY

tonf tonf tonf

T1-Story1 SdX Max Bottom 0 143.2914 3.9079

T1-Story1 SdY Max Bottom 0 3.9079 148.2839

CORTANTE EN LA BASE - ANALISIS ESTATICO

Story Load Case/Combo Location P VX VY

tonf tonf tonf

T1-Story1 SeX 1 Bottom 0 -189.5159 0

T1-Story1 SeY 1 Bottom 0 0 -189.5159



NORMA E-030:

Para cada una de las direcciones consideradas en el análisis, la fuerza cortante en la base del edificio no podrá ser menor que el 80 % del valor calculado según el Artículo 17 (17.3) para estructuras regulares, ni menor que el 90 % para estructuras irregulares.

V dinamico > 0.80 V estático → Est. Regulares

V dinamico > 0.90 V estático → Est. Irregulares

Cortante Dinamico (Vdin) Cortante Estático (Vest.) Control E030

148.2839 189.5159 NO CUMPLE, Se deberá Escalar

Se deberá escalar: 0.80*189.5159/148.2839

Factor Escala (FE) : 1.058073 Ingresar al Etabs

PASO 28:

MODIFICACION DE L FACTOR ESCALA.

Clic en Define/Load Cases.

En Escale Factor colocamos: 9.81*1.058073 = 10.37969



Clic en Run Now Analysis.



Se puede verificar los cortantes en la base y ya cumple con la norma.

PASO 29:

MASAS PARTICIPATIVAS.


Desglosar Modal Results.

Clic en Modal Participating Mass Ratios.

La Estructura logra superar el 90% de la Masa Participativa en el MODO 5.



DISEÑO

PASO 1:

DISEÑAR TODOS LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

Clic en Design/Concrete Frame Design/Select Design Combinations.

Pasamos las combinaciones que queremos.

Clic en Ok.

Clic en Design/ Concrete Frame design/ Start Design Check.



Se recomienda colocar las unidades en Centímetros.

NOTA: Si deseamos ver los aceros, hacemos lo siguiente.

Clic en Design/Concrete Frame Design/Display Design Info.

Si escogemos “Longitudinal Reinforcing”, nos muestra el ÁREA DE ACERO que tiene la columna o viga.

Si escogemos “Rebar Porcentage”, nos muestra la CUANTíA que tiene dicho elemento.

Si escogemos “Shear Reinforcing”, nos muestra el área de acero requerido por corte (0.178 cm2/cm de separación).

Si escogemos “Column P-M-M Capacity Ratios”, nos muestra la revisión de las columnas atreves de su diagrama de iteración. Debe ser menor a 1.

Si escogemos “(6/5) Beam/Column Capacity Ratios”, establece el criterio de Columna Ffuerte – Viga Debil. Viene a ser la sumatoria de los momentos resistenes de las vigas multiplicada por 6/5 entre la sumatoria de momentos resistentes en las columnas.

Si escogemos “Column/Beam Capacity Ratios”, (columna sobre viga), éste debe ser superior a 1.20.

Si escogemos “Joint Shear Capacity Ratios”, nos muestra la revisión demanda – capacidad por corte en las juntas.

PASO 2:

COMBINACION CRÍTICA.

SI SE DESEA CONOCER CUAL ES LA COMBINACION CRITICA PARA UN DETERMINADO FRAME (VIGA O COLUMNA).

Clic en una viga o columna.

Anti clic.

Nos aparece un cuadro y nos manda directo a la combinación crítica.



Donde: TOP STEEL : Es el acero superior. BOTTOM STEEL: Es el acero inferior. SHEAR STEEL : Es el acero por corte.

PASO 3:

ASIGNAR ACERO EN COLUMNAS.

Desactivamos el candado.

Clic en Define/Section Properties/ Frame Sections.

Escogemos SD Section/ Clic en Add New Property.

Clic en Section Designer.



Completamos el cuadro/Clic en Section Designer.



PASO 4:

ASIGNAR NUEVAS SECCIONES.

Seleccionamos las columnas.

Asignamos las nuevas secciones.

Clic en Assign/Frame/Escogemos la sección/Ok

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