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  • 1. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTROANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTROANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTROANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELESEDUCATIVO DE 2 NIVELESEDUCATIVO DE 2 NIVELESEDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHOCON TECHOCON TECHOCON TECHO INCLINADOINCLINADOINCLINADOINCLINADO DesarrolladoDesarrolladoDesarrolladoDesarrollado según Nsegún Nsegún Nsegún NTETETETE DiseñoDiseñoDiseñoDiseño SismoresistenteSismoresistenteSismoresistenteSismoresistente EEEE----030 del Perú030 del Perú030 del Perú030 del Perú PreparadoPreparadoPreparadoPreparado Para la Comunidad para la Ingeniería CivilPara la Comunidad para la Ingeniería CivilPara la Comunidad para la Ingeniería CivilPara la Comunidad para la Ingeniería Civil www.arivte.com/Comunidad Este manual es de libre circulaciónEste manual es de libre circulaciónEste manual es de libre circulaciónEste manual es de libre circulación y ey ey ey ennnn forma gratuita, no quitar las referencias oforma gratuita, no quitar las referencias oforma gratuita, no quitar las referencias oforma gratuita, no quitar las referencias o hipervínculos presentadoshipervínculos presentadoshipervínculos presentadoshipervínculos presentados
  • 2. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO COMENTARIOS – DATOS GENERALES Y MATERIALES – ESQUEMAS Y PLANOS Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 2 1. COMENTARIOS INICIALES Con este manual se pretende, como objetivo principal, que el lector pueda diseñar y analizar un Centro Educativo, cumpliendo las normas sísmicas y de diseño en concreto armado; lectores de otros países tendrán que acondicionar el espectro de acuerdo a su norma sísmica ya que en este manual se hace uso de la Norma Técnica de Edificación Diseño Sismoresistente E-030 Peruana. El diseño de los elementos se realizará de acuerdo a especificaciones ACI, pero con los factores de mayoración indicados en la Norma Técnica de Edificación Concreto Armado E-060 Peruana. Para el análisis y diseño de la superestructura usaremos el Etabs y para la subestructura, el Safe, programas del CSI. Para los programas comentados, se presentan del mejor modo todos los comandos usados a manera de tutorial. Cualquier consulta o comentario a este manual visitar: Comunidad para la Ingeniería Civil 2. DATOS GENERALES Y MATERIALES Categoría de la Obra : De acuerdo al Reglamento Nacional de Construcciones y su norma E030 Diseño Sismorresistente, categorizamos a la edificación como Edificación Importante (A). Configuración Estructural : Tiene una configuración regular en planta, para evitar irregularidad geométrica vertical o por discontinuidad en los sistemas resistentes, los elementos estructurales verticales (columnas), se diseñaron sin cambio de sección en los dos niveles. La edificación constará de tres aulas por piso, la escalera de acceso al segundo nivel está completamente aislada. Sistema Estructural : Se definió como un Sistema Estructural de Concreto Armado Aporticado. Los muros de albañilería no contribuyen a la rigidez lateral de la estructura, estando aisladas de las columnas en base a planchas de teknopor, y con un mortero pobre en las uniones. Zapatas : Concreto Reforzado, f’c = 210 Kg/cm2 .
  • 3. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO COMENTARIOS – DATOS GENERALES Y MATERIALES – ESQUEMAS Y PLANOS Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 3 Columnas : Concreto Reforzado, f’c = 210 Kg/cm2 . Vigas : Concreto Reforzado, f’c = 210 Kg/cm2 . Losas Aligeradas : Concreto Reforzado, f’c = 210 Kg/cm2 . Acero : Grado 60 fy= 4200 Kg/cm2 . Sobrecarga de Diseño. Aulas : 300 Kg/m2 . Escalera y Corredores : 400 Kg/m2 . Techos Inclinados : 50 Kg/m2 . 3. PLANOS ARQUITECTÓNICOS Se presentan a continuación los planos arquitectónicos y elevaciones de pórticos que nos servirán para el dibujo del modelo.
  • 4. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMENTARIOS – DATOS GENERALES Y MATERIALES – ESQUEMAS Y PLANOS Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 4
  • 5. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMENTARIOS – DATOS GENERALES Y MATERIALES – ESQUEMAS Y PLANOS Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 5
  • 6. ANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 6
  • 7. ANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 7
  • 8. ANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 8 Las vigas transversales en los ejes 1, 2 y 3 del primer nivel tienen una sección de 25 x 45. En el segundo nivel, las vigas de los ejes 2 y 3 son de 25x35, en el Eje 1 es de 15 x 35; y en el Eje b, en la cumbre de las 2 aguas, tendrá una sección de 50x20. Las vigas en el segundo nivel por la geometría de los pórticos, no son rectangulares, por lo que al momento de definir las secciones modificaremos los factores de las propiedades de análisis. Para el entrepiso y techo, se trabajará con una losa aligerada de 20 cm de espesor, estará formada con viguetas de 10x20, bloques de arcilla de 30x30 y la losa superior será de 5 cm. La distancia entre los ejes A-B, B-C, C-D, D-E, E-F, F- G, G-H, es de 4.625. Las distancias de los ejes en el sentido “Y” se pueden apreciar en las elevaciones de los pórticos que se presentaron.
  • 9. ANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 9 4. CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO. Se calculó de acuerdo a la Norma Técnica de Edificación E-030 DISEÑO SISMORESISTENTE del Perú. Para el análisis dinámico y estático se tomaron los valores siguientes: - Parámetro de Sitio: por pertenecer a la zona 2 de riesgo sísmico, tendrá una aceleración de 0.3, este valor es la aceleración máxima del terreno con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años. Z=0.3 - Condiciones Geotécnicas: Según estudio de suelos pertenece al Perfil Tipo S3 - Categoría de la Edificación: Se categoriza como Edificación Esencial (A), con el factor U de 1.5. - Sistema Estructural: De acuerdo a los elementos estructurales que se usarán, pertenece al Sistema Estructural de Concreto Armado de Pórticos, cuyo Coeficiente de Reducción Sísmica es R=8.
  • 10. ANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 10 Con estos valores se procedió a confeccionar el espectro de sismo de diseño. En el presente manual se realizará el análisis dinámico y estático, ya que la Norma de Diseño Sismoresistente exige que la cortante en la base, del análisis dinámico, no sea menor al 80% de la cortante en la base por análisis estático, en edificaciones regulares; en el caso de que fuera una edificación irregular la cortante en la base, del análisis dinámico, no deberá ser menor al 90% de la cortante en la base por análisis estático. De darse el caso que la cortante del análisis dinámico sea menor a la cortante del análisis estático, escalaremos el espectro de diseño. Es preciso indicar que este nuevo espectro escalado sólo nos servirá para el diseño de las secciones, no para el cálculo de los desplazamientos ni giros.
  • 11. ANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 11 A 1.5 2 0.30 S3 0.90 1.40 8.0 1 8.000 1.000 T (s) C ZUCS/R 0.00 2.50 0.1969 0.02 2.50 0.1969 0.04 2.50 0.1969 0.06 2.50 0.1969 0.08 2.50 0.1969 0.10 2.50 0.1969 0.12 2.50 0.1969 0.14 2.50 0.1969 0.16 2.50 0.1969 0.18 2.50 0.1969 0.20 2.50 0.1969 0.25 2.50 0.1969 0.30 2.50 0.1969 0.35 2.50 0.1969 0.40 2.50 0.1969 0.45 2.50 0.1969 0.50 2.50 0.1969 0.55 2.50 0.1969 0.60 2.50 0.1969 0.65 2.50 0.1969 0.70 2.50 0.1969 0.75 2.50 0.1969 0.80 2.50 0.1969 0.85 2.50 0.1969 0.90 2.50 0.1969 0.95 2.37 0.1865 1.00 2.25 0.1772 2.00 1.13 0.0886 3.00 0.75 0.0591 4.00 0.56 0.0443 5.00 0.45 0.0354 6.00 0.38 0.0295 7.00 0.32 0.0253 8.00 0.28 0.0221 9.00 0.25 0.0197 10.00 0.23 0.0177 S Concreto Armado, Porticos Categoria Edificio Zona Sísmica Tipo de Suelo Coeficicente de red. ESPECTRO DE SISMO SEGÚN NORMA E-030 2002 EstructReg(1),Irreg(2) factor a escalar R a usar = U Z Tp (s) R 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 Z U C S /R PERIODO T ESPECTRO DE SISMO NORMA E-030 2003 Sa mica)cación Sísde AmplifiFactorCC T T xC EspectralnAceleracióxg R ZUCS S P a (5.2;5.2 )( =≤= = Estos valores calculados los tabularemos Periodo vs Aceleraciones, para el ingreso del espectro sísmico al Etabs. La aceleración pico es igual a 0.1969 y la usaremos para el análisis sísmico estático.
  • 12. ANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DEANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONUN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADOTECHO INCLINADO CÁLCULO DEL ESPECTRO SÍSMICO DE DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 12 Una copia del archivo en Excel para obtener el espectro de diseño según la Norma Técnica de Diseño Sismoresistente del Perú lo pueden encontrar en la siguiente dirección: Espectro de Diseño E-030
  • 13. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 13 5. CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE01. •Creación de la Grilla. Iniciar el programa ubicando el ícono del Etabs: puede ser en buscando por el inicio de Windows/programas instalados/Computers and Structures/Etabs, también pueden haber guardado un acceso directo en el escritorio: Una vez dentro del programa revisar que las unidades sean con las que trabajemos, de lo contrario cambiarlas para que al crear un nuevo modelo, el programa las asuma por defecto. Las unidades iniciales son las que entregara el programa cada vez que analiza o carga el modelo.
  • 14. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 14 Creamos un nuevo modelo con el ícono , también podemos ubicarlo en el menú: File/New Model. Luego en el cuadro de diálogo que nos aparezca, tenemos 3 opciones a escoger, lo explicaremos de la siguiente manera: El primer botón , cuando se trabajó anteriormente con algún modelo, y tenemos definidos materiales, secciones, visualizaciones, estilos de mallas, y demás opciones que podamos modificar, este botón nos permitirá crear el nuevo modelo teniendo como plantilla el modelo trabajado antes y evitamos estar creando todo de nuevo. El segundo botón , nos permite crear un modelo con las propiedades, materiales, secciones que trae el Etabs por defecto. El tercer botón , nos permitirá crear un nuevo modelo sin ninguna definición ni base de datos anterior, es muy similar a la segunda opción.. Elegimos el tercer botón, para explicar como definir los materiales, secciones y demás objetos para el modelo; lo que nos conducirla al siguiente cuadro de diálogo:
  • 15. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 15 Trabajaremos en las 3 partes que forman el cuadro de diálogo ”Building Plan Grid System and Story Data Definition” : En el “Grid Dimensions (Plan), tenemos la opción de generar cuántos ejes en el sentido “X” e “Y” queremos para nuestro modelo, en el sentido ”X” tenemos 8 ejes principales, en el sentido “Y” 3 principales y 2 secundarias, introducimos el espaciamiento entre ejes para ambos sentidos, luego veremos cómo editarlos. No todos los modelos tienen distancias similares entre ejes, por lo que podemos editarlos marcando en “Custom Grid Spacing” para editar de manera correcta los ejes, y hacemos click en el botón En el cuadro a continuación “Define Grid Data”, podemos editar las distancias en los ejes, en nuestro caso en el sentido “Y”, ya que en el sentido “X” tienen las mismas distancias de separación.
  • 16. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 16 Como criterio personal prefiero visualizar las distancias entre ejes y no las distancias acumuladas, esto se logra marcando “Spacing” en el recuadro “Displays Grids as” Entonces procedemos a cambiar los valores de las distancias, nombres y tipo de línea a los ejes en el sentido “Y”; para los nombres y distancias solo situarse encima del recuadro y cambiarlo (el recuadro de distancia “Spacing” también acepta operaciones matemáticas básicas); para el tipo de línea “Line Type”, hacer doble click en el recuadro para que cambie; el “buble Loc” sirve para ubicar el nombre y círculo de los ejes, si es arriba o abajo o a la derecha o izquierda. Los datos de los ejes en el sentido “Y” quedarían de la siguiente manera: Otras modificaciones que se pueden hacer con este cuadro, es el aumentar ejes, ocultarlos, darles un color distinto a cada eje, cambiar las unidades para la introducción de los datos. Se deja al lector probar estas opciones, Hacemos click en y volvemos al cuadro de diálogo ”Building Plan Grid System and Story Data Definition”
  • 17. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 17 En la sección “Story Dimensions”, introducimos el número de niveles o pisos con los que trabajaremos, la altura del primer nivel en “Bottom Story Height” y la altura de los pisos superiores en “Typical Story Height. De no ser nuestros niveles superiores de similar altura, podemos editarlos marcando la opción “Custom Story Data”. Que nos llevará al siguiente cuadro de diálogo “Story Data”: De manera similar al cuadro “Define Data Grid”, en este podemos cambiar las alturas de los niveles, nombres y algunas funciones que no tocaremos en el presente manual. Quizá la función más importante de este cuadro de diálogo sea la columna “Master Story”, un edificio de varios niveles por le general tiene la misma configuración de columnas, muros de corte, entrepisos, entre todos sus niveles. Asignando a un nivel en la fila que le corresponda “Yes” en esta columna y al resto con el nombre del nivel elegido como “Master Story” en la columna “Similar To”, hacemos que todos los elementos que se creen en el “Master Story”, se copien automáticamente al resto de niveles similares. Si no deseamos que algún nivel no sea similar a otro, simplemente la columna “Similar To” la dejamos con “NONE”. Podemos tener tantos “Master Story” como se desee. Hacemos click en y volvemos al cuadro de diálogo ”Building Plan Grid System and Story Data Definition” La tercera sección nos presenta alternativas que trae el Etabs a manera de plantillas, dependiendo del material o forma del entrepiso, se deja al lector el probar estas plantillas ya que no es propósito del presente manual. En nuestro caso marcamos “Grid Only”
  • 18. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 18 Hacemos click en , lo que nos conduce a la pantalla de la interfaz del programa en donde visualizamos los ejes en las 3 coordenadas: Procedemos a guardar el modelo para continuar con el desarrollo. Click en el ícono , o por el menú File/Save
  • 19. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 19 Ubicamos un directorio en el cual guardar el archivo y click en . •Definición de Materiales a Usar. Se usará concreto armado como único material conformante de los elementos estructurales para este modelo, tendrá una resistencia a la compresión de f’c=210 Kg/cm2 . Para definir este material se accede por el menú Define/Material Properties, o por el ícono . En el cuadro “Define Material”, veremos que el Etabs trae por defecto 3 materiales; concreto (CONC), otro (OTHER) y acero (STEEL). Para los materiales que sean de concreto y acero, el Etabs trae módulos para el diseño, por lo tanto al definir un nuevo material verificar si la sección correspondiente esté marcada para el diseño correspondiente. Materiales como la madera sólo se analizarán pero no se podrá realizar el diseño. Podemos agregar un nuevo material con , o modificar uno ya definido con , o borrar un material no necesario con , en nuestro caso se crea un material marcamos el material “CONC” y click en agregar nuevo material . Ingresamos al siguiente cuadro de diálogo, en el que
  • 20. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 20 modificaremos las propiedades de acuerdo a las necesidades y aprenderemos a usar la calculadora interna del Etabs. El cuadro de texto “Material Name” colocamos un nombre adecuado para el material, en este caso “CONC210”. En “Type of Material”, marcamos como material isotrópico “Isotropic” En la sección “Analysis Property Data”, modificaremos cada cuadro de texto que se necesite: El peso por unidad de volumen o peso específico del concreto (Weight per unit Volume) será 2.4 Tn Fuerza/m3 , masa por unidad de volumen o densidad del concreto (Mass per unit Volume) será 2.4 Tn Fuerza/m3 /9.81 m/s2 , el módulo de Elasticidad para el concreto (Modulus of Elasticity) según la NTE Concreto Armado E-060 es 15000 , el valor de f’c está en Kg/cm2 por lo que al resultado de esta fórmula la multiplicaremos por 10, para que tenga unidades consistentes a Tn-m. El resto de datos los dejamos igual. A continuación ejemplificaremos el uso de la calculadora que viene con el Etabs y el resto de programas del CSI; procederemos a calcular el módulo de elasticidad del concreto de f’c=210 Kg/cm2 . Nos ubicamos en el valor a cambiar y tecleamos las siguientes teclas Shift +ENTER, con dicha combinación nos aparecerá la calculadora en su forma básica. Mediante el menú View/Show all, tenemos la opción de tener acceso a la calculadora completa.
  • 21. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 21 En esta calculadora tenemos muchas opciones de cálculo que se deja al lector ir probando y usando a medida de las necesidades. En la sección Fórmula ingresamos la fórmula del módulo de elasticidad: 15000*, buscamos en la sección Function la operación SQR( ) que es la raíz cuadrada de un número en idioma inglés y con el botón a la derecha ingresamos la operación al cuadro de texto Fórmula, entre los corchetes de la fórmula ingresamos el valor de f’c = 210, luego lo multiplicamos por 10 para que tenga unidades consistentes con Tn-m. Para hallar el valor hacemos click en la tecla . Para colocar el valor calculado al cuadro de texto para el Módulo de Elasticidad hacemos click en de la calculadora. Los demás datos de propiedades de análisis los calculamos si fuera necesario de la manera similar a lo que se ejemplificó con el uso de la calculadora. La sección Analysis Property Data, quedaría de la siguiente manera: La sección que corresponde a “Design Property Data (ACI 318-05/IBC 2003, irán los valores de la Resistencia a la Compresión del Concreto, Esfuerzo Último del acero de refuerzo usado para el cálculo a la flexión y axial, y el Esfuerzo Último del acero de refuerzo usado para el cálculo al corte. Cabe indicar que en el Perú se usa acero grado 60 para estos fines. Por lo tanto los datos en el cuadro serán:
  • 22. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 22 La opción “Lightweight Concrete” se usa cuando se tengan concretos ligeros y se tendrá que modificar la resistencia al corte. Estos serán todos los cambios a efectuar en “Material Property Data”, y salimos con la tecla , como es el único material con el que trabajaremos, tecleando de nuevo salimos de “Define Materials”. •Definición de Secciones Frame. Definiremos 3 secciones de columnas para el inicio del modelamiento y 6 secciones de vigas de las que se muestran 5 en la figura siguiente, la faltante es una viga rectangular de 25x35 en el segundo nivel, a las otras vigas del segundo nivel se les realizará algunas modificaciones para tomar en cuenta su geometría. En este punto del manual no nos preocuparemos en el refuerzo de las secciones, ya que pediremos al programa que nos calcule este refuerzo; posteriormente en la parte de diseño de este manual realizaremos todas las verificaciones necesarias y cambios del refuerzo que se necesiten.
  • 23. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 23 Accedemos a definir las secciones para nuestro modelo desde el ícono o desde el menú Define/Frame Sections… Nos aparecerá el cuadro de diálogo “Define Frame Properties”, el cual tiene cargadas secciones por defecto del Etabs las cuales podemos borrarlas si deseamos o dejarlas para usarlas en el modelo. Para fines de este manual, procederemos a borrar las secciones que no necesitemos en el proyecto, seleccionamos la sección o secciones (presionando la tecla Shift) y hacemos click en , por defecto tendremos al menos una sección cargada en el programa, la cual podremos borrarla luego. Procedemos a crear la sección C-02, buscamos en lado derecho en “Click To” “Add Rectangular”, y estaremos en el cuadro de diálogo “Rectangular Section”.
  • 24. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 24 En “Section Name”, colocamos el nombre de la sección C-2, haciendo click en , podemos acceder a revisar las propiedades de diseño que usa el programa para el cálculo de la sección, este cuadro no se puede editar; con podemos modificar las propiedades de la sección, lo veremos más adelante cuando mofiquemos las secciones del segundo nivel. En “Material”, escogemos “CON210”, que es el material que creamos anteriormente y que usaremos para este modelo. En “Dimensions”, colocamos los valores de la sección de la columna (0.50 x 0.25), en las unidades en que estamos trabajando. Hacemos click en , de la sección “Concrete”, lo que nos llevará al cuadro de diálogo “Reinforcement Data”, en donde indicaremos algunos datos de la sección como si es columna o viga, si el refuerzo será rectangular o circular; si en caso se elige refuerzos en forma circular, en “Lateral Reinforcement” podremos elegir si los estribos serán rectangulares o en zuncho. También podemos indicar el recubrimiento que tendrá el refuerzo en “Cover to Revar Center”, el número de barras en la dirección 2 ó 3, el tamaño de barras laterales y en las esquinas; estas últimas propiedades son importantes cuando se requiere que el programa revise una sección, lo que se indica en la última sección “Check/Design”.
  • 25. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 25 Para la columna C-2, tendremos por lo tanto los siguientes datos, para los 2 cuadros de diálogo tratados. Haciendo click en , salimos de los cuadros de diálogo cuando tengamos definidas las secciones. De manera similar crearemos la C-3, con la diferencia que esta vez la sección a agregar será circular, los cuadros de diálogo se muestran a continuación: Procederemos a crear la columna C-1, usando el “Section Designer”, ya que la forma en Tee que trae el Etabs, está creada para designar vigas y no columnas. Ingresamos al “Section Designer” agregando una sección del tipo “SD Section” En el cuadro de diálogo “SD Section Data”, en “Section Name” colocamos el nombre de la sección C1, en “Base Material” ingresamos el material que creamos anteriormente CON210, en “Design Type” marcamos “Concrete Column”, en
  • 26. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 26 “Concrete Column Check/Design” marcamos “Reinformcement to be Designed”. El cuadro quedará de la siguiente manera: Luego hacemos click en , para empezar a dibujar la sección que se requiere. El “Section Designer” es una herramienta en la que podemos dibujar casi cualquier sección transversal, pueden ser perfiles de acero o de concreto, o perfiles mixtos de acero y concreto. Tenemos la opción de revisar las propiedades, diagramas de interacción, crear secciones de distintas formas. Las formas cómo dibujar una sección puede ser variada, el “Section Designer” cuenta con líneas de referencia para dibujar secciones fácilmente. La columna C-1, está formada por la intersección de 2 formas rectangulares, 25x60 y 25x50. Hacemos click en el menú Options/Preferences…, en la primera opción del cuadro de diálogo “Preferences”, “Background Guideline Spacing” colocamos un valor de 0.10, esto hará que tengamos una malla de dibujo cada 10 cm o el valor que sea más propicio para el dibujo y visualizar las medidas. Dependiendo de la práctica del lector en el uso del Section Designer, se harán estos dibujos más rápidos. Hacemos click en el ícono , con el cual podremos dibujar una sección cuadrada o rectangular y marcamos un punto cualquiera de la pantalla, de preferencia el centro de las coordenadas. Tendremos dibujada una sección cuadrada, la cual modificaremos para convertirla en una sección rectangular de 25x60 cm. Para realizar el cambio de sección, con el botón derecho del mouse marcamos la sección creada, y nos aparecerá el cuadro de diálogo “Shape Properties - Solid”
  • 27. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 27 En las propiedades, escogemos como material CON210, en “Height” colocamos 0.25 y en “Width” 0.60. Hacemos click en para continuar con el dibujo. De manera similar creamos otra sección rectangular de 25x50, en “Height” colocamos 0.50 y en “Width” 0.25. Así tendremos dibujadas las 2 secciones y sólo nos quedará intersectarlas. Dependiendo de cómo dibujamos, las secciones no estarán formando la forma que deseamos, antes debemos de moverlas para que tengan un punto en común y se pueda formar la forma en Tee. Hacemos click en el ícono para poder mover las secciones, este proceso lo mostramos en las figuras a continuación:
  • 28. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 28
  • 29. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 29 Manteniendo la tecla Shift apretada, seleccionamos ambas secciones. Uniremos ambas secciones con el menú Edit/Merge Areas Haciendo click con el botón derecho del mouse sobre la sección creada indicaremos en “Shape Properties – Poligon”, que sea una sección reforzada, por lo que en “Reinforcing” seleccionamos “Yes” y tendremos nuestra sección con un refuerzo, este refuerzo posteriormente modificaremos en la etapa de diseño, por ahora sólo nos interesa la creación de la forma. Hacemos click en , ubicado en la parte inferior derecha y salimos del “Section Designer”. Luego click en y ya tendremos creada nuestra sección C1 en forma de Tee. Como se dijo anteriormente, habrán muchas formas de creación de secciones en el “Section Designer”, se deja a criterio del lector explorar sus opciones.
  • 30. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 30 Las vigas del Primer Nivel las creamos de manera similar a la columna C-2, con la diferencia que en “Reinforcement data”, indicamos que es una viga (Beam). Las propiedades de la Viga de 25x60 se indican a continuación. La viga de sección 25x45 se crea de igual manera sólo modificando la altura “Depth” a 0.45m. Las vigas del segundo nivel las trabajaremos como secciones rectangulares, pero modificaremos las propiedades de diseño de las secciones. Para verificar las variaciones de las propiedades de diseño usaremos el “Section Designer”. El método será el siguiente, abrimos el “Section Designer” de igual manera como para crear una sección cualquiera y procedemos a dibujar una sección rectangular de
  • 31. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 31 25x35. Deseamos averiguar los valores de diseño de la sección e ingresamos por el menú Display/Show Section Properties Para visualizar los valores quizá sea necesario cambiar las unidades a Tn-cm. Los valores a revisar son: A “Cross Section (axial) area”, AS2 “Shear Area in Direction 2”, AS3 “Shear Area in Direction 3”, J “Torsional Constant”, I22 “Moment for Inertia about 2 axis”, I33 “Moment for Inertia about 2 axis”. Nos apoyamos en hoja de cálculo y anotamos estos valores para la sección rectangular de 25x35, también podemos obtener estos valores de una sección rectangular definida anteriormente revisando . Cuando se tengan los valores se procede a dibujar la sección real y de manera similar se obtiene las propiedades del “Section Designer” El porcentaje de diferencia entre estos valores los hallamos en la hoja de cálculo, dejamos al lector que obtenga estos valores, aquí sólo mostraremos los
  • 32. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 32 resultados. Para la viga 202, usaremos una sección rectangular de 15x35, para la viga 203 se usará una sección rectangular de 20x50. 25x35 Seccion Real % a Modificar A Cross Section (Axial) Area 875.00 776.25 0.89 AS2 Shear Area in 2 direction 729.17 665.46 0.91 AS3 Shear Area in 3 direction 729.17 646.71 0.89 J Torsional Constant 102039.87 82318.00 0.81 I22 Moment for Inertia about 2 axis 45572.92 40212.00 0.88 I33 Moment for Inertia about 3 axis 89322.92 64379.00 0.72 VIGA 201
  • 33. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 33 15x35 Seccion Real % a Modificar A Cross Section (Axial) Area 525.00 463.79 0.88 AS2 Shear Area in 2 direction 437.50 398.25 0.91 AS3 Shear Area in 3 direction 437.50 386.39 0.88 J Torsional Constant 28995.00 23884.00 0.82 I22 Moment for Inertia about 2 axis 9843.75 8645.53 0.88 I33 Moment for Inertia about 3 axis 53594.00 38232.00 0.71 VIGA 202 50x20 Seccion Real % a Modificar A Cross Section (Axial) Area 1000.00 1018.06 1.02 AS2 Shear Area in 2 direction 833.34 942.27 1.13 AS3 Shear Area in 3 direction 833.34 844.47 1.01 J Torsional Constant 100743.00 96065.00 0.95 I22 Moment for Inertia about 2 axis 208333.00 215423.00 1.03 I33 Moment for Inertia about 3 axis 33333.00 41390.00 1.24 VIGA 203 Estas modificaciones las hacemos ya que una sección creada en el “Section Designer” sólo permite su uso para columnas y no para vigas. Con estos factores hallados, procedemos a crear las secciones de las vigas como si fueran rectangulares. El procedimiento es similar a la creación de una sección rectangular, sólo aumenta un paso que es el de modificar las propiedades de diseño. Creamos la viga 201 como una viga rectangular de 25x35, en definimos que se trata de una viga, y a continuación hacemos click en , en el cuadro de diálogo cambiamos cada uno de los valores con los que obtuvimos. Los valores para “Mass” y “Weight” sería los mismos que para “Cross Section (axial) area”. El cuadro quedaría como se muestra a continuación: De manera similar se crean las 2 secciones restantes. Hasta este momento ya tenemos creadas las secciones que usaremos para nuestro modelo, nos quedaría definir las viguetas de la losa aligerada del entrepiso. La losa aligerada estará formada por viguetas de 10 cm de espesor y la misma altura del aligerado (20 cm). Entonces procedemos a crear esta vigueta como una sección rectangular cualquiera pero haremos las modificaciones necesarias para el uso correcto. El etabs no toma en cuenta la intersección que se da entre las viguetas y la losa superior, por esta razón para no duplicar este peso, reduciremos el peso y masa cuando creemos la vigueta haciendo click en . El porcentaje a tomar en cuenta lo haremos por regla de 3 simple, al tratarse de una vigueta de 20 cm de altura y 5 cm de losa, el porcentaje será de 75%. Otro factor a cambiar será la
  • 34. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 34 constante torsional, ya que las viguetas al trabajar en conjunto y con la losa superior el aporte por torsión es mínimo. Los valores de creación de la vigueta serían los siguientes: •Definición de Elementos Shell. Para este modelo, sólo tendremos un tipo de elemento área, que es la losa que conformará el entrepiso, la que va en la parte superior de las viguetas de la losa aligerada de un espesor de 5cm. Para definir un elemento área hacemos click en el siguiente ícono o por el menú Define/Wall Slab Deck Section. En el Etabs tenemos 3 tipos de elemento área que podemos crear: “Deck” que será un entrepiso formado por metal deck, muy usado en estructuras metálicas pero también en elementos de concreto, “Slab” usado generalmente para el modelaje de losas de concreto, “Wall” elemento que se usará para simular muros de concreto como muros de corte.
  • 35. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 35 Para nuestro modelo usaremos una losa “Slab”, y agregamos este elemento en el cuadro de diálogo de definición de elementos área. En el cuadro de diálogo “Wall/Slab Section”, procedemos a definir el elemento, en “Section name” damos un nombre cualquiera, en nuestro caso LOSA5CM, en “Material” elegimos la sección previamente creada CON210, en “Thickness” tanto en Membrane como en Bending colocamos el valor de 0.05 m, en “Type” seleccionamos Shell, el resto de opciones las dejamos igual y hacemos click en para tener definido nuestro elemento área. El cuadro de diálogo de definición de la losa de 5cm, quedaría como se muestra en la siguiente imagen: •Definición de los Cases de Carga Estática. Ahora nos toca definir los tipos de solicitaciones a las que estará sometido el modelo, definiremos cargas por peso propio (DEAD), cargas vivas (LIVE), cargas vivas sobre techos (LIVEUP) cargas muertas (SUPERDEAD), cargas para análisis sísmico estático. Los nombres de estos tipos de carga pueden ser cualquiera que el lector escoja, sólo se debe de tener especial cuidado en asignar el tipo. Para definir cargas estáticas hacemos click en el ícono o ingresamos por el menú Define/Static Load Cases. Por defecto el Etabs presenta definidas 2 cargas, el DEAD y el LIVE. En la columna “Load” se colocarán los nombres de las
  • 36. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 36 cargas, en “Type” se escogerá el tipo de carga a definir, “Self Weight Multiplies” sirve para indicar qué porcentaje de los elementos estructurales dibujados se tendrá en cuenta como peso propio, “Auto Lateral Load” se usa para introducir valores de cómo cuando se usarán cargas laterales. En nuestros códigos de diseño nos permiten que los elementos se diseñen con una reducción de carga viva, por tal razón, a la carga LIVE, en “Type”, modificamos como ·”REDUCIBLE LIVE” y hacemos click en . Creamos el Case de cargas muertas “CM” en donde colocaremos todas las cargas provenientes de elementos no estructurales, en “Load” colocamos CM, en “Type” seleccionamos “SUPERDEAD” el resto de opciones lo dejamos igual y hacemos click en . A continuación creamos el Case para las sobrecargas provenientes de los techos, separamos esta carga de la LIVE, ya que en muchos reglamentos el porcentaje de carga para el cálculo sísmico varía si es una carga viva de techo o si es una sobrecarga de pisos inferiores. En la figura se puede apreciar los valores asignados para esta carga. Ahora nos toca la creación del case de análisis sísmico estático, como se mencionó en la sección donde se analizó el espectro de sismo, se requiere indicar el valor de la aceleración. Para el caso de la NTE E-030 el valor hallado es = 0.1969. Un análisis completo estaría formado por 4 cases de carga de sismo estático, en uno evaluaríamos el efecto en el eje X más el efecto de la excentricidad (según E-030 = 5%), el segundo case sería el sismo en la dirección X pero invirtiendo el sentido de la excentricidad, el tercer y cuarto case sería el efecto del sismo en la dirección YY con la variación en la ubicación del sentido de la excentricidad. Para la creación de estos cases, en “Load” asignamos un nombre como SISMOXX para considerar la excentricidad con el signo positivo, y SISMOXXNEG indicaría sismo en la dirección X con la excentricidad con valor negativo. En “Type” seleccionamos “QUAKE” que es sismo en inglés. Cuando se elige un tipo de carga
  • 37. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 37 sísmica, se tiene la opción para definir la forma cómo puede variar la carga lateral, ya sea por una normativa que viene con el Etabs o con coeficientes dados por el usuario. En “Auto Lateral Load” buscamos la opción “User Coefficient” que nos permitirá ingresar los valores de la aceleración, luego click en . Como siguiente paso tenemos que editar estos cases, hacemos click en , para editar este case mediante el cuadro de diálogo “User Defined Seismic Loading”. En la sección “Direction and Eccentricity”, marcamos en “X Dir + Eccen Y”, esto indica que el sismo será en la dirección X con una excentricidad positiva en el sentido Y (la excentricidad estará al lado izquierdo del centro de masas); el valor de la excentricidad es del 5% (0.05). En la sección “Factors” en “Base Shear Coefficient C”, colocamos el valor de la aceleración calculada que es igual a 0.1969, en “Building Height Exp. K”, lo dejamos en 1, ya que queremos que la variación de esta carga sea triangular. Las siguientes imágenes muestran los factores asumidos para los cases a crear. De esta manera habremos definido las cargas a usar en el modelo y posteriormente podremos realizar las combinaciones para el diseño y cálculo de deflexiones. •Asignación del Espectro Sísmico de Diseño. En esta etapa del manual, aprenderemos a importar el espectro sísmico de diseño previamente creado. Necesitamos que los datos estén ordenados en 2 columnas, en la primera deberán de ir los periodos (en segundos) y en la segunda columna los valores de la aceleración. Si el espectro lo trabajamos en Excel u otro programa, tenemos
  • 38. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 38 que guardar el archivo en un formato de texto (txt) separado por tabulaciones. Le asignamos un nombre cualquiera (en este manual E030). De vuelta en el Etabs, hacemos click en el ícono , o por el menú Define/Response Spectrum Functions. En el cuadro de diálogo “Define Response Spectrum Functions”, en la sección “Choose Function Type to Add”, tenemos la opción de agregar un espectro de sismo de alguna norma como el UBC que tiene cargado por defecto el Etabs o como en nuestro caso de un archivo creado con otra normativa. Entonces elegimos “Spectrum from File” y hacemos click en . A continuación cargará el cuadro de diálogo “Response Spectrum Function Definition”, en “Function Name” escribimos el normbre que querramos para el espectrom en nuestro caso E030, en “Values are” elegimos “Period vs Values” ya que nuestro espectro está tabulado de esa manera, luego en “Function File” hacemos click en y ubicamos la dirección en dónde está guardado el archivo en formato txt, hacemos click en para poder visualizar el espectro introducido. De esta manera hemos introducido el espectro de diseño, dependiendo de la forma cómo se creó el espectro podemos variar el amortiguamiento, si el archivo tiene encabezado o no; se deja al lector probar estas opciones. Presionamos 2
  • 39. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 39 veces para salir de los cuadros de diálogo de definición de espectro de respuesta sísmica. •Definición de los Cases de Respuesta Espectral para Análisis Dinámico Sísmico Tridimensional. El siguiente paso será definir cases de análisis dinámico sísmico, analizaremos en las 2 direcciones que pide el reglamento. Hacemos click en el ícono o ingresamos al cuadro de diálogo “Define Response Spectra” desde el menú Define/Response Spectrum Cases. Cabe indicar que en un análisis dinámico no hace falta indicar al programa que la excentricidad se invierta para el análisis. En el cuadro de diálogo “Define Response Spectra” hacemos clcik en . Al ingresar al cuadro de diálogo “Response Spectrum Case Data”, en “Spectrum Case Name” ingresamos un nombre cualquiera, en nuestro caso EQXXDESP. En “Structural and Function Damping”, podemos introducir el valor del amortiguamiento del sistema, para edificaciones de concreto armado es 0.05, en albañilería es de 0.03. En la combinación modal marcamos en CQC que es una combinación cuadrática completa, para la combinación direccional, marcamos SRSS que es la suma de la raíces de la suma de sus cuadrados. El espectro se planteó sin considerar la gravedad, en “Input Response Spectra” definimos la dirección a analizar; para realizar en análisis en la dirección X, a la
  • 40. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 40 dirección U1 le agregamos la Función E030 y como factor de escala colocamos el valor de la gravedad (9.81). Como valor de la excentricidad colocamos 5% (0.05), la excentricidad el programa sólo calculará cuando se asigne diafragmas rígidos a los entrepisos. Para acabar con la definición hacemos click en . Generaremos 2 cases de análisis dinámico, a continuación mostramos los cuadros de diálogo para ambas direcciones, en X (EQXXDESP) y en Y (EQYYDESP). •Definición de Masas para el Cálculo Sísmico. La NTE Diseño Sismoresistente, indica cómo tomar en cuenta el peso de la edificación que intervendrá en el cálculo de la fuerza sísmica. Por lo tanto consideraremos el 100% del peso propio, el 100% de las cargas muertas, el 50% de las cargas vivas y el 25% de la sobrecarga del techo. Para asignar este cálculo en el etabs hacemos click en el ícono o también ingresamos mediante el menú Define/Mass Source. En el cuadro de diálogo “Define Mass Source”, se tienen 3 formas para definir la masa a ser calculada, pasaremos a explicar de manera rápida estas 3 opciones.
  • 41. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINATECHO INCLINADODODODO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS Y GIROS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 41 “From self and Specified Mass”, el programa calcula la masa sólo teniendo en cuenta la propiedad “Mass per Unit Volume” del tipo de material y masas adicionales que se hayan introducido al modelo, no permite combinaciones de tipos distintos de carga. “From Loads”, el programa para el cálculo de la masa toma en cuenta la propiedad Weight del material, se permite el uso de combinaciones según el tipo de carga. “From Self and Specified Mass and Loads”, es una combinación de los 2 tipos anteriores, no olvidemos que muchas veces se introducen masas al sistema que en la segunda opción no se tendrían en cuenta, y cargas aplicadas directamente que no se tomaría en cuenta la primera opción. Para ejemplo del manual usaremos el tercer tipo, hacemos click en para finalizar con la definición de la masa del sistema. Con fines de que el lector practique, mostramos cómo sería la definición de masa de la segunda y tercera opción.
  • 42. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 42 6. CREA CIÓN DE L M O DEL O D E LA SUP ER ESTR U CTUR A P ARA AN ÁLIS IS EN EL ETABS PART E02.  Dibujo del M od elo. El Etabs cuenta con mu chas herramientas para el d ibujo de modelos, se pued en crear puntos, línea s, áreas, acota ciones y otras o pciones má s, se pu ede encontrar esta s opcion es en el m en ú Draw d el E tabs, o tener acceso m ediante los sig uientes íconos . Para que el dibujo se haga con cierta precisió n, el Etabs a similitud del AutoCAD, cu enta con herramientas para realiza r referen cias a objeto s “Snap” , entonces se pued en realizar dibujo s con referencia a un punto o la intersección de grilla s, a la mitad d e una línea, lín eas p erp endicula res a otras, etc. Se deja al lecto r probar todas las opciones para que logre prá ctica y velo cid ad en el trazado del dibujo. No se trata rá a fondo el uso de cada comando del E tabs, ya que no es propósito del manual, se d eja a los usuarios deja r co menta rios, aportes o dudas en la página de la Comunidad para la Ingeniería Civil (ww w.arivte.com /Comunidad) y así poder tratar a fondo el uso de algún comando en especial del que se tenga dudas. Reitera mos la dirección u rl en dónde se trata el d esarrollo d e este manual: A nálisis y Diseño de un Centro Educativo de 2 Niveles con Techo Inclinado (http ://w ww.a rivte.com/Co munidad/showthread.php?p=3547#post3547). Para este modelo primero se dibujarán los pórticos de los ejes “A” al “H” y luego con la h erramienta extrusión, g eneraremo s lín eas (pa ra las viga s transversales) partiendo d e puntos, po steriorm ente colo caremos la losa d e 5 cm en las losa s aligeradas dibujando directam ente y estruyendo lín eas a área s. Para trabajar con los pórticos, deb emos de tener en la ventana, la eleva ción de algún eje, esto lo conseg uimos haciendo click en o mediante el menú V iew/Set Elevation View. En el cuadro de diálogo “Set Elevation View”, estarán listadas eleva ciones por cada eje p rima rio qu e se definió; en este cuadro de diálogo se pu eden editar las eleva ciones , aumentar alguna elevación nueva o borrar alguna no deseada . En la sección “Elevatio ns” seleccionamo s la elevación A y hacemo s click en .
  • 43. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 43 La pantalla del Etabs esta rá como se mu estra en la imagen a continuación: Como paso siguiente será crear planos de referencia para poder dibujar las vigas del segundo nivel, esto s planos son medidas d esd e la base e indicarán la medida al borde de cada volado, en tonces revisando los dibujos de los pórtico s anteriormente indicados, esto s planos estarán a 7.2363 y 6.6609 m. En cualquier lugar de la pantalla del Etabs, donde se dibuja el mod elo (pantalla negra), hacemos click con el botón derecho del mo use para tener acceso al menú de pantalla y seleccionamo s “Edit Reference Planes” otra forma es ingresando por el menú Edit/Edit R eference Planes. En el cuadro de diálogo “Edit References P lanes” ten emos un cuadro de texto en el qu e podemos ingresar valores, en este caso las alturas a las que queremos lo s planos de referencia, escribimos 6.6609 y hacemos click , de igual manera agregamo s el otro plano de referen cia a 7.2363 m. En este cuadro tenemos ta mbién la opción de modifica r planos creado s , borra r alguno no necesa rio , o borrar todos los planos asignados . P odemos seleccionar las unidades de longitud en las que ingresa remos lo s valores. Hacemos click en para acepta r los valo res y vemo s en la pantalla del Etabs que se dibujan automática mente 2
  • 44. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 44 planos de referencia. Cerramo s la vista “3D View” haciendo click en , esto para tener una mejo r visib ilidad en el desarrollo del manual y ten er una sola ventana en la pantalla. Procederemos a dibujar el pórtico A, u saremo s para este caso el uso de elem entos fram e (líneas). Hacemos click en el íco no o también mediante el menú Draw /D raw Line Objects/D raw Lin es (Pla n,
  • 45. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 45 Elev, 3D ). E l Etab s auto mática mente a signa el tipo de un elem ento fram e (lín ea) como se indica: cuando son líneas verticales co mo columna s, lín eas horizontales como vigas y lín eas inclinadas como tirantes (brace); pero esta asignación no tendrá nada que ver pa ra la fase de diseño, en la fa se d e diseño cada elem ento se diseña co n las propiedades y tipo que se le asigna, entonces podríamos indicar que só lo sirve para cuando uno quiere visualizar tipos d e elemento s. Antes de dibuja r cada elem ento tenemos la opción de seleccionar las propiedades pa ra cada línea. En el cuadro de diálogo “Properties of Object” en “ Property” seleccionamos C-2 y proced emo s a dibujar la s columnas en los ejes 1, b, 2 y 3 d esd e la base hasta el nivel 2 (S tory 2). El programa dividirá automática mente la lín ea cuan do cambia de nivel. Para una m ejor visualiza ción, hacemos click en o mediante el menú View /Set Building View Options. En el cuadro de diálogo “Set Building View Options”, buscamo s la sección “Object V iew Option s” y marca mos la opción “Lin e Sections” , de esta manera podremo s visualizar en pantalla el tipo de secciones que vamo s asigna ndo. La pantalla del Etabs tendrá las columna s dibujadas y las secciones como se muestra en la primera imagen de la página que sigue.
  • 46. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 46 La columna en el Eje 1 no es del tipo C-2 (colu mna rectangular), sino d el tipo C- 3 (circular). Pro ced emo s a cambiar la sección de esta columna, seleccionamos la s columnas d el eje 1 (del prim er y segundo nivel), y hacemo s click en el ícono o mediante el menú Assign/Fra me Line/Fram e Section, de esta manera podemo s a signar a cualquier elem ento una propiedad o sección diferente. En el cuadro de diálogo “Assign Fram e Properties”, seleccionamos la sección C-3 y hacemo s click en y habremos a signado la sección C-3 a las columna s del eje 1. De esta manera cam biamos las propiedades a una lín ea, ya sea columna, viga o tirante. A continuación pro ced em os a dibujar las vigas d el prim er nivel, se realiza de la misma man era que la s columnas, con la diferencia que la propiedad del elemen to será VIGA25x45. Para el segundo nivel, d ibujaremos las vigas in clinadas según co rresponda al pórtico apoyándonos en los planos d e referen cia creados anteriormen te. Las propiedades de las vigas d el segundo nivel serán como una viga rectangular d e 25x3 5 cm, este tipo de viga aún no está creada y el lector tendrá que crearla. El modelo estaría quedand o de la siguiente manera:
  • 47. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 47 El paso siguiente para terminar con el dibujo d el pórtico será el editar el segundo nivel, dividiremos la s vigas y columna s en los puntos de intersección y luego borraremos las partes sobrantes de la s columna s. Seleccionamo s las columnas y viga s del segundo nivel y hacem os click en el ícono o mediante el menú Edit/Divide L ines. En el cuadro d e diálogo “Divid e Selected Lines” tenemos 3 opciones para dividir un elem ento línea. La prim era perm ite dividir el elem ento en un número de pa rtes indicado ; la segunda opción, permite qu e la división se realice entre las lín eas y puntos que se seleccion en; y la tercera opción dividirá el elem ento en cada intersección que se tenga con lo s ejes (g rids). Seleccionamos la segunda opción y vemo s que el E tabs dividió las colu mnas y vigas d el modelo; borra mos la s p artes de las columnas en los ejes 1,2 y 3 que no se necesiten; p ara ello seleccionamos la s partes no necesarias y con la tecla “Supr” o “Delete” d el teclado la s eliminamo s. Deb emos indicar que n o todos los íconos pu eden aparecer en la presentación por defecto del Etabs, es necesario cargarlo s. Cada cuadro de h erramientas tiene cómo agregar ícon os de co mandos haciendo click en y se p uede ver en la imagen presentada al lado. Nuestro modelo se vería igual a la imagen a continua ción.
  • 48. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 48 Deb emos de revisar cóm o ha quedado el dibujo en planta, hacemo s click en el icono o mediante el menú View/Set Pla n View. En el cuad ro de diálogo “Select Plan L evel” se observa que están listados lo s 2 niveles, la base y lo s 2 planos de referen cia creados. Para poder ver el modelo a una altura o nivel, seleccionamo s uno de los niveles listados y hacemos click en así visualizamos los elementos que se encu entran a ese nivel, en nuestro ca so seleccionamo s el STORY1. Con las herramientas , podemos expandir la imagen al tamaño de toda la ventana, o alguna región, agrandar o disminuir la ventana o h acer un paneo, se d eja al lecto r pra cticar cada una de estas herramientas. Al ten er en pantalla la planta del STORY1, y hacer un acerca miento, no s damos cuenta que la s columna s han sido dibujadas por el programa pero giradas a 9 0º y no es como se d esea. En tonces volvemos a visualizar la eleva ción “A” . y seleccionamo s la s colum nas C-02, buscamo s y h acemos click en el ícon o o también en el m enú Assign/Fram e Lin e/Local Axes. En el cuadro de diálogo que aparece, “A xis Orientation”, tenemos la posibilidad de varia r la orienta ción de la columna. La prim era opción “Angle”, nos permite ro tar un elemento un ángulo esp ecificado, está basado en los ejes locales del elem ento esto quiere d ecir que si rota mos un elem en to 15º girará los 15 º, lueg o rotamos con esta misma opción 90º, girará a 90º de su eje inicial, no suma rá los 15º anteriores. La segunda
  • 49. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 49 opción “Rotate by Angle” perm ite girar el elem ento un ángulo especificado, es similar al anterior con la diferencia de qu e si gira mos primero 15º y posteriormente 90º, el programa girará en total 105º. La tercera y cuarta opción sólo tien e efecto cuando se trabaja con columnas, se d eja al lecto r revisar la ayuda del programa (tecla F1) y profundiza r en el tema. Continuamo s el modelo seleccionando la prim era opción y colocamo s un valor de 90 y p resionamo s . Si vemos la vista d el Plan STORY1 , veremo s que las colu mnas giraron ta l como deb en de estar en el modelo. Cuando se hace uso del “Axis Orientation”, aparecen los ejes locales de los elem entos. Todo elem ento sea fra me o area tiene 3 ejes locales. No es recomendable acostumb rarse a u sar lo s ejes X, Y y Z a no ser con fines de dibujo, ya q ue todo resultado el Etabs lo entrega en base a coord enadas locales. El código de colores para las coo rdenadas lo cales son rojo = 1, blanco = 2, azul = 3. Haciendo click en el ícono , volvemos a la presenta ción donde no se muestran los ejes lo cales, en gen eral este ícono nos servirá para ver el modelo original sin ningún resultado gráfico q ue puede ser la d eformada producto de alguna ca rga, etc. El pórtico creado es el m ismo que se necesita en el eje “G”, proced eremos a hacer una copia. El eje “G” se en cuentra a 27.75 m del eje A. Seleccionamos los elem en tos del pórtico “A” y ha cemos click en el ícono o por el m enú Edit/R eplicate. En el cuadro de diálogo “Replicate” ten em os la opción d e copiar elementos lin eal y radialm ente, hacer un mirror o copiar entre niveles. U saremo s el modo lineal “Lin ear”. El pórtico “A” lo copia remos a 27.75 m en el sentido X, por lo tanto en “In crem ent Data” en el recuadro “dx” colocamo s lo s 27.75, com o sólo queremos que copie una sola vez, en “Numb er” colo camos 1 y hacemo s click en .
  • 50. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 50 Hacemos click en el ícono para pod er aprecia r cómo queda el mod elo en una vista en 3D. En los pasos posteriores p rocederemos a crear lo s pórtico s restantes. Lo s comandos que se irán repitiendo en el manual, sólo se indica rán con el ícono a hacer click, d ado que ya se explicó la ubicación dentro del m enú del Etabs. Seguimos con el dibujo del modelo, debemos de visualizar nuevam ente la eleva ción “A”, ha cemos click en y ubicamo s la eleva ción A. S eleccionam os el pórtico “A ” para replicarlo al eje “B” , salvo que el lector quiera dibujar el pórtico “B” como se indicó en pasos previo s simila res al “A ”. La distancia entre el eje “A” y “B” es de 4.625 m, ha cem os click en y en “dx” escribimos 4.625. Para visualizar el nuevo pórtico creado lo visualizamos en , o con el ícono podemos ir visualizando una a una las eleva ciones listada s en el Etab s, en forma rotativa, si se d esea ver una eleva ción anterior usa mos el ícono ; esto s 2 ú ltimo s íconos también sirven para visualizar las plantas d e los niveles qu e vamo s creando. Pero es n ecesario tener en la ventana una vista en planta o elevación. Con el ícono se pued e girar una vista en 3D mientras se tiene p resionada la tecla izquierda d el mouse. El ícono permite ver el modelo d esd e una vista en perspectiva.
  • 51. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 51 El pórtico copiado en el eje B deb e de tener alg unas varia ciones, se necesita tener en la visualiza ció n la eleva ción “B”, con el ícono seleccionamo s la eleva ción “B”, p rocedem os a borrar la colu mna del eje “b” en a mbos niveles incluyendo el punto de la base; aunque no sea necesario, la viga del prim er nivel entre lo s ejes 2 y 3 deb em os de unirla, seleccionam os los 2 tramo s y hacemo s click en el ícono o mediante el menú Edit/Join Lines. Veremo s que ambos tram os se unieron, ahora se pro cede a ca mbiarle d e sección con una viga de 25x60, seleccionamo s la viga y hacemos click en y seleccionamos la sección VIGA25 x60 y hacemo s click en . También ten emos que ca mbiar d e sección a las columna s d e los ejes 2 y 3, asignándoles el tipo C1 . Necesitamo s ver la planta del STORY1 y revisa r si la s colu mnas C1 están co mo requiere el modelo, hacemos click en , seleccionamo s el STORY1 y click en . Cuando tengamos la vista en planta notaremos que la columna en la intersección de los ejes 2 y B, se tien e que rota r 180º para que esté conforme al modelo. Visualiza mos la eleva ción “B” y seleccionamo s la s colum nas del eje 2 en ambos niveles, luego pro ced emo s a rotarla s m ediante el ícono , seleccionando la segunda opción “Rotate by Angle” y asignamo s un valor de 180, click en para terminar el p roceso. Visualizando la vista en planta del STORY1 apreciamos el cambio ejecutado, y hacemos click en para visualizar la pantalla sin los ejes lo cales.
  • 52. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 52 A continuación el pórtico del eje “B” copiam os a los ejes “ D” y “F”, visualizando la elevación “B” , seleccionamos todo el pórtico ”B” y hacemos click en el ícono , la distancia entre el eje “B” y “D” es de 9.25 y la misma magnitud entre lo s ejes “ D” y “F ”, como distan cia en “dx” colocamos 4.625*2, y el p rograma automáticam ente entregará el resultado de 9.25, como desea mos hacer 2 co pias, en “Number” ingresa mos el valor de 2, lu ego click en . Visualiza mos en 3D con el ícono y vemos los pórticos dibujados. Nos queda dibujar los pórtico s “C” y “E”, usaremos el pórtico del eje B y realizaremo s algunos cam bios. Visualizamo s la elevación “B” y selecciona mos todo el pórtico, d ebemos de copia r al eje “C” que está a una distancia de 4.625 del eje “B” , mediante el co mando “Replicate” hacemos una copia ingresand o el
  • 53. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 53 valor d e 4.625 en “dx” y en “Numb er” 1. Haciendo click en visualizamo s el eje “C” o también mediante el ícono . Proced emo s a crear desde la BASE al STO RY2, la columna en el eje “b” como sección deb e ser C-2, hacemo s click en , esco gemos la sección C-2 y dibujam os la columna faltante y luego lo giramos 90º . La vig a entre los ejes 2 y 3 del prim er nivel, la dividimo s con intersección en la columna recién creada, seleccionamos la viga y la columna y hacemos click en , seleccionamo s la segunda opción “Break at Intersections w ith Selected Lin es and Points” y luego . A la viga que dividimo s nos toca ca mbiarle d e sección, seleccionamo s la viga y h acemos click en , seleccio namos la sección VIGA25x45 y hacemo s click en para terminar con el dibujo del pórtico. Seleccionamo s tod o el pórtico y lo copiamos a una distancia de 9.25 que es en donde se ubica el eje “E” , click en y en “dx” coloca mos 9.25 ó 4.625*2 y en “Number” 1, click en y tenemos dibujados la mayoría de lo s pórticos, fa lta ndo sólo el eje “ H”. Con el ícono visualizamo s el eje “G” y selecciona mos las columna s de ambo s niveles de los ejes 1 y 2, la viga del nivel STO RY1 entre lo s ejes 1 y 2, y las vigas del segundo nivel entre los ejes “a” al “b” y pro ced emos a copiar la selección al ej e “H”, hacemos click en el ícono y co mo la distan cia entre los ejes “G ” y “ H ” es de 4.625, en “dx” escribimos 4.625 y en “Numb er” 1. Con el ícono visualizamo s el eje “ H”. A las columnas d el eje 2, tenemos qu e ca mbiarles d e sección ya que son de fo rma circular, seleccionamos las columna s en a mbos niveles y hacemos click en , escogemos la sección C-3 y presionamo s el botón . De esta manera habremo s terminado con el dibujo de todos los pórticos del modelo, el resto de vigas transversales las harem os mediante extrusión d e puntos,
  • 54. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 54 puntos que ya se encu entran definidos en el mod elo. Podemos ten er una visualización de los pórtico s dibujados con el ícono . Nos queda dibujar las vig as transversales, visualiza mos la eleva ción “A” para lo que hacemo s click en . Las vigas transversales en el primer nivel tien en una sección de 25x45, por lo que trabajaremo s con la sección VIGA25 x45. Para que el programa d efina automáticam ente a la s vigas a d ibujar con la sección requerida, hacemo s click en como si fuéramo s a dibujar manualmente una línea y en “Property” seleccionamos la sección VIGA25x45 y luego hacemo s doble click en , de esta man era cualquier sección dibujada o extruida tendrá la sección VIGA2 5x45. Seleccionamos sólo los puntos que intersectan la s columnas y viga s en los ejes 1, 2 y 3 del primer nivel. A continuación ha cemos click en el ícono o m ediante el menú Edit/Extrude Points to lines. Con este comando, podrem os convertir punto s en lín eas. En el cuadro de diálogo “Extrude Points to Lines” , tenemos las op ciones de extruir puntos a línea s de forma lin eal o radial, en este ca so
  • 55. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 55 usaremos la forma lineal, sólo trabajaremo s con una extrusión en el sentido “ X”, por lo que en “dx” colo camo s el valor de 4.625, que es el valo r entre ejes, el resto de valores deb en de ser cero (0), en “Numb er” coloca m os 6, para que se dibujen6 vigas desde el eje “A” hasta el eje “ G”, ha cemos click en , para terminar con el proceso. Verifica mos el modelo haciendo click en , podemos observar que se dibuja ron vigas en el sentido tran sversal a los pórticos d efinidos con secciones de viga VIGA25x45 De man era simila r proced emo s a dibujar las vigas del segundo nivel, visualizamo s el eje “A” , hacemo s click en el ícono y en Property seleccionamo s V IGA201, doble click en para cerra r el cuadro d e diá logo- Continuamos el dibujo seleccionamos los puntos de intersección d e la s colu mnas en los ejes 2 y 3 y las vigas inclinadas en el segundo nivel, ha cemos click en y lo s valores a asignar serán, “ dx” en 4.625, el resto de valores en cero y “Number” en 6. De man era similar dibujaremo s el resto de viga s faltan tes; con el procedimiento anterior, prim ero se elige la sección que tendrán las vigas y luego se extruyen los puntos. Nos faltará dibuja r o extruir los puntos para crear las viga s entre los ejes “ G” y “H”, ta mbién se hará co n el mismo procedimiento explicado anteriormente, con la diferencia que cuando se visualice el eje “G”, el numero de veces a extruir será 1, se deja al lecto r co mpleta r el modelo. El modelo tend rá ento nces todas las viga s dibujadas, a continuación proced eremos a dibujar las viguetas de la losa alig erada. Ha cemos click en elícono
  • 56. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 56 , en la sección “Special Effects”, marcamo s la casilla “Extrusion”, d e esta manera tenemos una m ejor visualización de nu estro modelo. Cuando se visualiza un modelo con extru sión, se desactivan los nombres d e las secciones automáticam ente. Desactivamo s la vista en extru sión haciendo click en y deseleccionando la casilla “Extrusion” d e la sección “Special Effects” . Para el dibujo de las vig uetas haremo s uso de la herramienta para crea r vigas secundarias. Visualiza mos la vista en planta del primer nivel y hacemos click en y seleccionamo s STORY1. Cuando se trabajan con vigas secundarias el programa dibuja automáticam ente de acu erdo a la dirección que se desee, ta ntas línea s cómo se le indique que d ebe de haber en un paño, o que ésta s tengan una separación que asignemos. El Etabs interp reta como paño al área formado dentro de lo s ejes, sean primario s o secu ndarios. Si se empieza con el dibujo, entre lo s ejes 2 y 3, el programa interp retará que existen 2 paños diferentes, pero se requiere que el programa lo interprete como uno sólo; para lograr esto, ten emo s que o cultar la grilla secundaria “b”, ingresamos por el ícono o por el m enú Edit/Edit G rid Data/Edit G rid, también se puede ingresar por el m enú de pantalla, haciendo click en cualquier sector d e las ventanas (pantalla negra) con el botón izquierdo del mouse y seleccionando “Edit G rid Data”.
  • 57. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 57 En el cuadro de diálogo “Coordinate Systems”, ha cemos click en para modificar la presentación de las grilla s. En el cuadro de diálogo “Define Grid Data”, en la sección “Y G rid Data” ubicamo s en “G rid ID” el eje “b”, en la columna “Visibility” del eje “b” con un doble click, ca mbiamos la opción de “ Show” a “Hide”, luego hacemos click en para finalizar el cuadro de edición d e grilla s y con otro click en volvemos a la pantalla del Eta bs. Se pued e ver qu e ya n o es visible el eje “b”, ento nces el progra ma entenderá que entre lo s ejes 2 y 3 existe un solo paño. Posteriorm ente el usuario podrá probar dibujando con el com ando de vigas secundarias cómo el programa considera la presencia d e los ejes. C Hacemos click en el ícon o o por el menú D raw/Draw Lin e Objects/Create Secondary Bemas in R egion or at Clicks (Plan). En el cuadro de diálogo “Pro perties of Object” , seleccionamo s en “P roperty” VIGUE TA10x20, en “ Moment R elea ses” seleccionamo s “Continuo us” (“Pinned” se u sa cuando las vigas son sim plem ente apoyadas como en el caso de steel joist), en “Spacing” ten emos 2 opciones para el
  • 58. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 58 dibujo “No of Beam s” que nos sirve para indicar cuantas vigas se tendrá por paño o “Max Spacing” que nos da la opción de que el prog rama dibuje las vigas a una distancia dada y es la qu e usaremo s. En la ca silla “Max Spacing” coloca mos 0.40 que es la separación qu e habrá entre viguetas, en “ Approx. Orientation” seleccionam os “Parallel to X or T”, para que dibujemos vig as en el sentido “X”. A continuación ha cemos click con el botón izquierdo sobre cada uno de los paños en dónde deb en de ir la s vigueta s d e la losa aligerada, para finalizar con el trazado de la s vigueta s hacemo s click en . El modelo queda ría co mo el que se muestra en la im agen siguiente, en la imag en se redujo el ta maño de los textos para una m ejo r visualización. Con la herra mienta “D ra w Dim ension Lin e” podemos acota r dimen siones, esta h erramienta ta mbién lo ubicamos m ediante el menú Draw/Dra w D im ension Line, para ten er visualizar las acotaciones ha cemos click en y en la sección “Visible in View” marcamo s “Dim ension Lines” .
  • 59. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 59 Para el segundo nivel, como la herramienta de viga s secundarias no funciona en planos inclinados, debemos pro yecta r las vigueta s del primer nivel para genera r puntos de intersección, estos puntos luego los extruiremos en línea s para tener dibujadas las vigueta s del segundo nivel. No haremos ningún cambio a la s propiedades o rota r ejes a las vigueta s del segundo nivel, co mo sería realmente, ya que su efecto será mínimo. Visualiza mos la elevación “A” , hacemo s click en , y en la sección “Object Present in View”, desma rcamos la op ción “Invisib le” de “Point Objects” , luego click en , de esta manera tendremos en todas las vistas los puntos de intersección o crea ción de los elemento s. Hacemos click en y seleccionamos co mo propiedad de la línea “NONE”, para que las líneas a dibujar sean verticales marcam os en referencia de objetos la herramienta que nos perm ita dibujar línea s perpend iculares a otras . Procedemos a dibujar las lín eas d el ST ORY1 al STORY2. Pa ra los volados, d ejamo s al lector qu e plantee un m étodo para el dibujo de las lín eas restantes, en este manual se realizó copias de las lín eas interiores, el modelo quedaría d e la man era siguiente: Deb emos d e dividir las vigas inclinadas con las líneas que hemos crea do, seleccionamo s la s vigas, columnas y línea s nulas entre el p rim er y segundo nivel, hacemo s click en para dividir elem entos línea, seleccionamo s luego la seg unda opción “Break at Intersections with S elected Lines a nd Points”, luego click en
  • 60. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 60 Otra opción hubiera sido dibujar los puntos en las intersecciones, pero al dividir la viga in clinada tendrem os la opción de extruir lo s seg mento s d e la viga en á rea, eso lo explica remos posteriormente. Hacemos click y seleccio namos el tipo VIG UETA10 X20, luego click en . El procedimiento a continu ación es el m ismo que se usó para trazar la s vigas transversales. S elecciona mos los puntos qu e intersectan la viga inclinada y la s línea s de propiedad nula, y pro cedemos a extruir esto s puntos en línea s haciendo click en en “dx” colo camos la distancia entre ejes 4.625, el resto d e valores en cero, y en “Number” 6, para así tener las vigueta s entre el eje “A” y “ G”, hacemo s click en . Con una vista en 3D y una vista en extrusión , podrem o s visualizar el modelo con las vigu etas dibujadas. El procedim iento para el dibujo de vigu etas entre el eje “G” y “H” es el mismo, teniendo en vista la eleva ción “G” , procedem os a extruir la s vigueta s faltantes . Entre el eje 2 y “b” sólo se extruye 2 vigueta s adicionales, luego visualizando la Eleva ción “H” , se divide la viga en volado y posterio rm ente se borra el segm ento que n o se necesita. La imagen del pórtico “ H” se observar a l lado. Hasta esta parte d el manual, se tien en dibujados todos los elem entos fra me (líneas) y sólo qued a el dibujo de los elemen tos área, el modelo ha sta ahora es el siguiente:
  • 61. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 61 Nos falta para termina r con el modelo, el dibujo de la losa de 5cm superior que tendrá la losa alig erada. Visualiza mos la planta del prim er nivel y seleccion amos el STORY1 y luego click en . El espacio entre el eje 1 y 2, está formado por un pasadizo, las aulas están entre el eje 2 y 3, como la carga viva es distinta entre un pasadizo y un aula, dibuja remos la lo sa separando los 2 tipos de ambientes. Con el ícono podemos crear la s losas o mediante el m enú D raw/D raw A rea Objects/D raw A rea s (P lan, Elev, 3D ), en el cua dro de diálogo “P roperties o f Objects” en “p roperty” seleccionamo s el tipo LOSA 5CM. Dibujamos la losa entre las aulas, ha cemos click en la intersección d e lo s ejes 2 y A, lu ego en el punto en 3 y A, lu ego en el punto en 3 y G y finalm ente click en el punto que intersecta los ejes 2 y G, para finalizar el dibujo hacemos click en la tecla Enter o en el ícono . Por defecto el Etabs no mostrará el área dibujada, por lo que necesita mos activa r para que se nos presenten la s área s con un relleno, hacemos click en y en la sección “Special Effects” marcamo s la casilla “ Object Fill” luego click en . Ahora si podemo s visualizar en pantalla las áreas con un relleno. A continuación dibujamo s el área que conformará el pasadizo, hacemos click en , revisamo s que la p ropiedad de la losa sea LOSA5 CM, y dibujamos haciendo clic k
  • 62. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 62 en los puntos que intersectan los ejes 1-A, 2-A, 2-H y 1-H, click en para acabar con el dibujo. El modelo qu edaría cómo se muestra en la imagen siguiente. Ahora dibujaremo s la losa del segundo nivel, para lo que extruiremos elem entos lín eas en área s. Visualiza mo s la elevación “A” , seleccionamos todos los segm entos qu e forman las vigas inclinadas, hacemo s click en el ícono o mediante el m enú Edit/Extrude L ines to Areas. El cuadro de diálogo del co mando “Extrude Lines to Area s” es muy similar al cuadro de diálogo para extruir puntos a lín eas, en este caso ha remos una extrusión lineal en el sentido del eje “X”; en “d x” coloca mos el valo r de 4.625, que es la distan cia entre los ejes del “A” al “G”, el resto de valores los deja mos en cero, en “N UMB ER” colocamos un valor d e 6, hacemo s click en . También se pueden asignar valores negativos a los cuadros de texto para distancia s, eso hará que el programa extruya, línea s o áreas o puntos en lín eas, pero en el sentido opuesto a la dirección con la que se trabaja. Como un tip personal, cuando se trabajan con elem entos área que no tengan forman rectangulares o como en este ca so inclinados, p refiero tra bajarlos dividiéndolos co mo en este ca so. En lugar de extruir cada segm ento d e viga, hubiera mos podido extruir las vigas completas, unidas previa mente; lo que pasa ría en este caso es que el Etabs no s arrojaría algunos “wa rnings” por pérdida de precisión, el u suario con la práctica podrá tener su s propios criterios para el dibujo de á rea s. Aún falta dibujar la losa inclinada entre los ejes “ G” y “H”, eso se deja co mo trabajo al lector.
  • 63. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 63 Seleccionamos cualquier seccion de losa dibujada y con el botón derecho del mouse hacemo s click y po demos ver las propiedades de la losa, también sirve para las líneas; en la p estaña “ Assign ments” d el cuadro de diálogo “A rea Information”, podemos revisar la s prop iedades del elem ento, si hemos dibujado con otro tipo de losa distinto al requ erido se p rocede a cambiar las propiedad es. Hacemo s click en para salir del cuadro de diálogo. En este mod elo, todas las áreas tien en el mismo tipo de sección, LOSA5C M, así que podemos seleccionar todos los elem entos, en u na vista 3D y asignar a todos los elementos área la propiedad necesa ria; de haber la necesidad de que los elem entos área necesiten distintas p ropiedades, tendría mos que realizar esta operación uno a uno. Cuando tenemo s seleccio nado todos los elemento s, hacemos click en o también por el menú A ssign/Shell Area/Wall Slab Deck Section. En el cu adro de diálogo seleccionamos el tipo de área LOSA5C M y hacemos click en para finalizar. En este mo m ento cualquier elem ento área d el mod elo tendrá las propiedades indicadas. Los elemento s fra me (lín eas) con propiedades “N ONE” qu e se dibujaron, no interviene en el cálculo, pero procedemos a borra rlas, lo hacemos visualizando la eleva ción “A” . También proced emo s a unir los segmentos divididos de la s vigas inclinadas en la eleva ció n “A”. seleccionamos lo s segm entos y con el ícono proced emo s a unirlos.
  • 64. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 64 Con una vista en 3D , con el efecto de extru sión y con el relleno d e los elem entos área se puede tener la siguien te imag en, en dónde esta rían dibujados todos los elem entos qu e requiere el mod elo.  Asignación de Ca rgas a E lem entos F ram e. Las viga s que soportan el entrepiso d el ST ORY1, están soportando muros, en los ejes 2 y 3 son mu ros que forman el alfeizar d e las ventanas; en los ejes A, C , E y G son muro s diviso rios; el eje 1 y lo s seg mento s de lo s ejes A y H entre los ejes 1 y 2 soportan la baranda de protección y además tam bién se necesita un parapeto d e protección para la escalera en el eje 2 entre los ejes G y H. Todos los muro s están formados por mu ros d e sog a (esp eso r = 15 cm). El peso esp ecífico d e la albañilería pa ra unidades d e a rcilla sólida s es d e 1.8 Tn/m3. Ayudados en una hoja de cálculo, pro ced emo s a calcular las cargas distribuidas que soportaran las vigas y se muestran en la imag en a continuación.
  • 65. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 65 Procedemos a asignar estas carga s al modelo. Visualiza mos la planta del STORY1, haciendo click escogemos el ST ORY1 y luego click en . Para una mejor visualiza ción ocultaremo s todas las vigueta s. Ingresamo s por el menú S elect/By Fra me Sections, y en el cuadro de diálogo escogemo s V IG UET A10x20, click en y en pantalla observamo s que el programa seleccio nó automáticam ente todas la s viguetas. Como paso siguiente ing resamos nuevam ente por el menú Select/Invert, esto hace q ue el progra ma invierta la selección y tendremos seleccionados todo los elem entos menos las vigueta s. Ingresamos po r el menú View/Show S election On ly, o por el ícono para que el prog rama sólo muestre lo s elem entos seleccionados p reviam ente. Podemos m ejora r aún más la visualiza ción volviendo invisibles a los puntos del modelo, hacemos click en y en la sección “Object Presen t in View”, marca mos la opción “Invisible” d e “Point Objects” , click en . Seguimos con el mod elo, seleccionamo s todas las vigas del Eje 1, la viga que está en el eje A entre lo s ejes 1 y 2, la viga que está en el eje H entre los ejes 1 y 2 y hacemos click en o m ediante el m enú Assign/F ram e Line Loads/Distributed. Las cargas provenientes de estos muros son cargas muertas y son elem entos no estructurales. En el cuadro de diálogo “Fram e Distributed Loads”, en “Load Case N ame” seleccionamos CM , en “ Uniform Load” colocamos 0.324, hacemo s click en para terminar con la asignación de cargas. Seleccionamos a continuación todas las vigas d el eje 3, click en En el cuadro de diálogo “Fram e Distributed Loads”, en “Load
  • 66. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 66 Case Nam e” selecciona mos “C M” , en “Unifo rm Load” colocamo s 0.54 , hacemo s click en para term inar con la asignación de cargas. Seleccionamo s las vigas de lo s Ejes A, C, E y G entre los ejes 2 y 3, ha cemos click en , en el cuadro d e diálogo “ Fram e Distributed Loads”, en “Load Case Na me” seleccionamos C M , en “ Uniform Load ” colocamo s 0.88, hacemos click en para terminar co n la asignación de cargas. Seleccionamos las vigas del eje 2, entre lo s ejes A y B, C y D, E y F. Hacemos click en , en el cuadro d e diálogo “Fra me Distributed Loads”, en “Load Cas e Name” seleccionamos CM , en “Unifo rm Load” colocam o s 0.324, hacemos click en para terminar con la asignación de cargas. En las viga s faltantes d el eje 2, la deja mos al final, por la presen cia de las puertas que son d e 1.20m, enton ces la viga estará parcialm ente cargada. Seleccionamos la s vigas d el eje 2 entre los ejes B y C, D y E, F y G , hacemo s clicken , ingresaremo s una ca rga distribuida sobre la vig a pero sin tener en cu enta los 1.20 m de la puerta (la mitad de la distancia de la columna, la toma remos igual a 0.30, en total la distancia será 1.50). En “Trap ezoidal Loads” del cuadro d e diálogo “Fram e Distributed Loads”, seleccionamo s “Absolute Distance from End-I” , con esta opción ingresam os valores absolutos, esto s valo res serán: Click en para fina lizar la asignación de la s ca rgas. La viga en el eje 2 entre lo s ejes G y H, tiene sobre ella un parapeto p ara protección, d e 1.20 m d e a ltura, pero sólo hasta la mitad de la viga, hacemo s clicken . En “Trapezoidal Loads” del cuadro de diálogo “Frame Distributed Loads”, seleccionamo s “R elative Distan ce fro m End-I” En “Trapezoidal Loads” del cuadro de diálogo “Frame Distributed Loads”, seleccionamo s “Absolute Distan ce from End- I” , con esta opción ingresamos valo res pero de acu erdo a porcentajes de la distancia de la viga estos valores serán:
  • 67. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 67 Click en para finalizar la asignación de la s ca rgas. Para visualiza r esta s ú ltimas ca rgas asignadas, hacemos click en y seleccionamo s la elevación 2. En una vista en 3 D , ocultando todos los elemento s del segundo nivel, se pued e tener una m ejor visualiza ción de las cargas ingresad as.  Asignación de Ca rgas a E lem entos Á rea. Visualiza mos la vista en planta del prim er nivel . Seleccionamos el área qu e dibujamos para forma r la losa aligerada de las aulas, hacemo s click en el íco no o mediante el menú Assign/Shell Area Loads/Un iform; en “Load Case Name” seleccionamo s el case de carga “LIVE” , en “ Unifor m Load”, en “Load” ingresamos el valor d e 0.30 que es la sobreca rga en la s aulas, hacemo s click en para finalizar la asignación de las cargas. Rep etimo s el procedimiento con la misma losa y esta vez seleccionamos como case de carga “CM ” para ingresar las cargas muertas , en este caso co mo ca rgas muertas consideramo s el piso de 5cm que llevará el aula más lo s acabados, conservadoram ente este valor asumimo s como 0.20 Tn/m3 . Los cuadro s de asignación de ca rga para este elem en to serán los siguientes:
  • 68. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 68 Para la losa del pasadizo o corredor, lo s valores de ingreso serán C M=0.2 0 y para LIVE=0.40. Se d eja al lector completar el ingreso de cargas. Cuando se tien e una losa inclinada el progra ma automáticam ente le a signa co mo tipo rampa “Ramp”, visualizamos la vista en 3 D , desd e el m enú Select/Area Object Typ e, seleccionam os el tipo de los “Ramp” y hacemos click en , vemo s en pantalla que se seleccionaron todas las losa s inclinadas, a continuación con el proceso de asignación an terio r hacemo s click en y seleccionamo s como ca se d e carga “LIVE UP” y en Load ingresamo s 0.05 que es el valo r de la sob recarga en techos in clinados, click en para finaliza r con la asignación. Hacemos click en el ícono o m ediante el m enú Select/G et Previous S election, esto con el fin d e que el programa repita automáticam ente el pro ceso de la última selección y no realiza r todos lo s paso s de n uevo. Hacemos click en y seleccionamo s el ca se d e carga “CM” e ing resamos un valor de 0.20.
  • 69. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 69  Asignaciones Adicionales a los Elem entos F ram e. Para asignar brazo s rígidos, hacemos click en el ícono , o mediante el m enú Select/A ll, para seleccionar todos los elementos, lu ego hacemo s click en o por el m enú Assign /Fram e Lin e/End (L ength) Offsets, verificamos o seleccionamo s la o pción “Automatic from Connectivity” , en el recuadro “Rigide zone factor” ingresa mos 0.5, es el valor que toman elemento s de concreto a rmado., click en . Hacemos click en o en para repetir la última selección, ingresamos por el menú Assign/F ram e Line/Automatic F ram e Subdivide y ma rca mos la segunda opción, click en . Esto es para que los elem entos compatibilicen con los elemento s área. Hacemos click en o en , ingresamos al menú Assign/U se Line for Floor M esh/Yes. Con esta s asigna ciones adicionales, hemos a cabado con lo requerido por los elem entos fram es para el análisis.  Asignación de Diafragm as Rigidos. De acu erdo a las hipótesis de análisis estructu ral, podemo s asig nar diafragmas rígidos a los entrepiso s y así liberar grados de libertad a los modelos. Visualiza mos la planta del prim er nivel , seleccionamos la s losas que conforman el aligerado y hacemos click en o ingresamos por el m enú Assign/Shell A rea/Diaphragm s. En la sección “Diaphragms”, p or defecto está cargado el “D1”, de ser necesario habría que crear el diafragma con , seleccion amos el “D1” y ha cemos click en . Entonces se tendrá asign ado un diafragma rígido al entrepiso del STORY1.
  • 70. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 70  Optim ización de la M alla de Elem entos Finitos. Para trabajar con el E tabs, los elem entos área se trabajan con una malla de método de elemento s finitos, la s fuerzas d e cada elem ento qu e se apliquen y demás resultados de cálculo se entregan a los punto s en que este elemen to se apoya, es la ra zón por la que si dividimos en área s más p equeñas los resultados hacia los elem entos que la resisten serán más consistentes. Se tien e 2 formas de dividir un elemento área, mediante el ícono o por el men ú Edit/M esh Areas qu e dividirá físicam ente el elem ento en cuantas partes indiquemos al programa, a este tipo de dividir áreas la denomina remos M esh Externo. La otra forma es m ediante el m enú Assign/Shell Area/A rea Object M esh Options, al usa r este comando, el elem ento área no se dividirá física mente sino la malla esta rá asignada internam ente, por esa ra zón le llamaremo s hacer un M esh Interno. Para visualizar la malla con esta segunda opción, tenemos que recurrir al ícono y en la sección “Oth er Special Item s” marcar la casilla “Auto Area Mesh” . En este modelo trabajaremos con un mesh interno, en una vista en 3D , seleccionamo s todos lo s elem entos o sólo los
  • 71. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 71 elem ento área, co mo se desee, hacemo s click en , ingresamo s por el men ú Assign/Sh ell A rea/A rea O bject M esh Options, en la sección “Floor Meshing Options” marca mos en “Auto m esh Object into Structural E lem ent” y luego sleccionamos la casilla y luego también la casilla , el resto de ca sillas no sería n ecesa rio en este mod elo, cuando se in gresa 1 en la última casilla, quiere decir que trabajaremos con elemento s de área divididos en cuadrados de 1m de longitud, podríamos indicar al programa que sean tam bién más pequeño s. Con eso se finaliza la asignació n de la malla de elem entos finitos a los entrepisos o pisos h orizontales. En la sección “Ramp and Wall M eshing Options”, de igual man era a signamos una malla de elem entos finitos a los elem entos Ram p (losa s in clinadas) y Wall (mu ros verticales, que en este modelo no hay), marcamos la casilla , de igual manera el 1 significa que esta mos dividiendo en elementos de 1 metro de lo ngitud. Hacemos click en para acepta r la s opcion es de asignar una malla de elem entos finitos a una distancia dada. Para visualizar la malla que se ha creado, hacemos click en y en la sección “Oth er Special Item s” marcar la casilla “ Auto Area M esh” . Hacemo s click en . Se requ erirá la vista en planta para visualizar d e mejor fo rm a esta malla, por lo que hacemos click en y seleccionamo s el ST ORY 1, luego click en para ver la vista en planta del prim er nivel. En este ca so, se observa que la malla está optimizada, en otro s ca sos será necesa rio el apoya rse co n líneas de propiedades nulas para optimiza r la malla y evitar men sajes de error o de pérdida de precisión en el cálculo. Sería necesa rio optimizar la malla, si la malla no esta ría formada por líneas continuas.
  • 72. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 72 Por última vez seleccion amos todo el mod elo , y revisamos por el menú Assign/Sh ell Area/Auto Line Constraint, en el cuadro de diálogo “Auto Line Constraint Options” revisamos qu e esté seleccionada la opción “Create Lin e Constraints around” y qu e estén ma rcadas las op ciones y la op ción , luego click en . La última asignación a realiza r previo a analizar el mod elo es el de a sig nar apoyos a los nudos de la base, n ecesitamos visualizar en planta la base, click y seleccionar “ BASE”, luego click en . Cuando tengamos la vista de la base , seleccionamo s todos los nudos del modelo, luego hacemos click en o también ingresamos por el m enú A ssign/Joint Point/R estrain ts (Supports). En el cuadro de diálog o “Assign Restraints”, tenemos la s opcion es d e asignar apoyos sim ples, apoyo s empotrado s y lib erar cualquier restricción. Hacemo s click en el ícono y lu ego click en . En una vista en 3D , podemos visualizar estos apoyo s.
  • 73. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 73  Análisis del M odelo. El modelo está listo pa ra ser analizado, ahora nos tocará configurar las opciones d e análisis y correr el modelo. Po r el m enú Analyse/Set Analysis Options, ingresamos al cuadro de diálogo para poder configu rar el análisis Seleccionamos el ícono de Full 3D, lo que nos permitirá que se seleccionen to das las incógnitas para el análisis , verificamos que est e seleccionado y hacemo s click en . En el cuadro de diálogo “D ynamic Analysis Param eters” colo camos 6 en el cua dro de texto para “Numb er of Modos” , estaría mo s considerando 3 modos de vibración por nivel, en “Type of Analysis” seleccionamos , en la sección “R itz Load Vectors” seleccionamos ACCEL Z y haciendo click en , indicamos al programa que no considere las a celeracion es verticales. Hacemos click en para acepta r las opciones pa ra el Análisi s Dinámico”. En este manual no consideraremos el an álisis de segundo orden. E ntonces hacemo s otro click en y finalizamos con las Opcion es de Análisis.
  • 74. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 74 Antes d e realiza r el análisis es n ecesa rio revisar si está presente algún error en el modelo, ingresamo s p or el m enú Analyze/Ch eck Model. Y marcamos to das las opciones, click en y el programa revisará si se presenta algún error (warning), d e ser el caso nos indicará qu e erro r hay que corregir En nuestro mod elo no se p resentan erro res o peligro s a corregir en la genera ción del modelo “w arnings”, enton ces cerra m os el cuadro de m ensaje h aciendo click en el ícono . Como paso siguiente nos queda el correr el modelo, hacemos click en el ícono o mediante el m enú Analyze/Run Analysis o ta mbién por medio de la tecla “ F5”. Se mostrará un cuadro de diálogo donde se mu estra el análisis con la opción de que se pueda cancelar el an álisis . Cuando el progra ma finaliza el pro ceso de análisis mostrará en la ventana el modelo d eformad o.
  • 75. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CREACIÓN DEL MODELO DE LA SUPERESTRUCTURA PARA ANÁLISIS EN EL ETABS PARTE 02 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 75 En la siguiente parte del manual se pro ced erá a evaluar y realiza r las comprobaciones como d erivas y deflexiones máximas y para finaliza r, el diseño de lo s elem entos estructu rales. L uego se verá la exportación de datos al Safe y el d iseño de la cim entación.
  • 76. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 76 7. CÁLC ULO D E L OS D ESPLAZ AM IE NT OS Y GIR OS S EG ÚN NTE DISE ÑO SISM O RESIS TE NTE E-0 30. El Etabs propo rciona mu chos cuadros, tablas y gráficos d e resultados, en esta parte del manual veremos lo s necesa rios para cu mplir co n los desplazam iento s y g iros má ximo s. Procedemos a revisar lo s cuadros n ecesa rios ing resando por el m enú Display/Show Tables. En el cuadro de diálogo “Choose Tables for Dipla y” tenemos 2 tipo s de tabla s para los resultados: en “MO DEL DEFIN ITO N”, se escog erán tablas que nos indica rán todas las asignaciones como ma teria les, secciones, carga s, brazos rígidos, etc, que se ha yan realizado para la crea ción del modelo; estas tablas está n disponibles en todo momento sin que se ha ya efectuado el análisis d el modelo. En “ ANALYSIS RESULTS” encontra mos las tablas d e todos los resultados que el p rograma obtuvo del modelo co mo reaccion es, cortantes basales, diseño de elem entos, etc, esta s ta blas sólo están disponibles una vez que se co rra el progra ma. Haciendo click en , podemos seleccionar los casos de carga para lo s cuales queremos que el programa nos mu estre las tablas que están d entro del á rbol principal “ MO DEL DEFINITION”; con click en , indicamos al Etabs para qué casos de carga o com binaciones de carga queremos que nos entregu e los resultados. Si previam ente h emo s seleccionado un elem ento o un grupo de elem entos, en la sección “Options” tendremo s la opción de indicarle al prog rama si queremos que sólo nos entregue los resultado s de lo s elem entos seleccionados marca ndo la casilla . Se deja al lector que seleccion e, a manera de p ráctica, y ver la s tablas que requiera para las comproba ciones y revisiones, en este man ual sólo indicará los que se necesiten mostrar. Hacemos click en , y en el cuad ro de diálogo “Select Output” seleccionamo s lo s 2 cases del análisis sísmico tridimensional (E QXX DESP y EQYYDESP ) y un solo ca so del análisis sísmico estático (SIS M OX X) o lo s 4 casos, apoyado s con la tecla “Control” del teclado podemos seleccionar estos cases. Hacemo s click en para aceptar la selección.
  • 77. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 77 De la sección “A NALY SIS RESULTS” marcamo s las ca silla s , y ; de la sección “M OD EL DEFIN ITON” marcamo s la casilla ; luego hacem os click en para ver la s tablas de resultados. En la parte superior d erecha tenemos un m enú desplegable d e donde elegir el tipo de tabla que necesitemos qu e se no s mu estre. Como prim era revisión veremo s la cantidad de m asa que se uso para el cálculo sísmico y los modos de vibra ción que se obtu vo, seleccionamo s el cu adro “Modal Participating Mass Ratios”. Podemos notar los mo dos y el valo r en la colu mna “Period”, en las colu mnas UX, UY, UZ, RX, RY y RZ se observa el porcentaje de pa rticipación modal para los modos; en Sum UX, SumUY, Sum UZ, SumRX, SumRY y SumR Z encontramo s los valores de participación modal acumulados. En las columnas con valo res no acumulados podemos en contra r qué m odos son trasla cionales y cuáles rotacionales, Para este mod elo el modo 1 y 4 son modos tra slacionales en X , los mod os 2 y 5 son tra slacionales en el sentido Y y los modos 3 y 6 son modos rotacionales. Otro resultado a obtener será que para cumplir con la norma, debemos de usar en el modelo tantos modos que nos den al menos un 90 % d e participa ción modal, así que sólo sería necesario trabajar con lo s 3 prim ero s modos, pero no realizamos ningún cam bio ya que no es ningún problema en el tiempo d e cálculo, no es comparable a calcular los modo s de un edificio d e vario s niveles y mucho s modos para lograr el 90 % d e participa ción de masa.
  • 78. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 78 Un criterio a tener en cuenta es evita r el fenóm eno de resonancia, enton ces el periodo fundamental d e la estructu ra no debe ser ig ual al periodo fundamenta l del su elo. El periodo fundamental d el suelo para un suelo Tipo S3 es 0.9. El p eriodo fundamental de la estructu ra lo calculamos como Altura/CT , por lo q ue sería 8.6/35 =0.246. A mbos periodos no son simila res y el periodo fundamental d e la estru ctura se encu entra po r debajo del periodo fundamen tal del suelo. S e recomienda estru ctura s flexibles en suelos rígido y estructu ras rígidas en su elos blandos para evitar que ambos periodos coincidan . Buscamo s el cuadro “ Auto Seismic U ser Co efficient”, en este cuadro encontra mos los distintos pará metros que ingresamos para el cálculo del caso estático seleccionado, en la columna “W eightU sed” encontramo s el peso con el que se cálculo la corta nte basal para los casos de análisis estático y que también se usó para los caso s d e análisis dinámico ; en “BaseShea r” encontramos la cortante en la base p ara este el ca se “S ISM O XX”, de haber seleccionado los 4 caso s de ca rga para el análisis sísmico estático se encontra rían enumeradas en más fila s. El coeficiente de acelera ción sísm ico fu e 0.1969, si multiplicamos el peso usado con este coeficiente obtendremo s el Co rtante en la Base. La forma cómo distribu ye el Etabs las fu erzas horizontales equivalente en cad a nivel, cuando se elige “U ser Co efficient”, se acondiciona a la NTE Diseño Sismoresisten te E-030. La distribu ción de estas fuerzas es d e man era potencial, el valo r de 1 para K hace que la s fuerzas en cada nivel teng an una distribución casi lineal en fo rma d e triángulo invertido, y
  • 79. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 79 a manera que se incrementa el valor para K toma la forma potencial y se increm enta el valor de la fuerza en el último nivel. En las siguientes imág enes se puede aprecia r, la ecua ción cómo se distribuyen las fu erzas en los niveles de una edificación con “User Coefficient” y un gráfico donde se ejemplifica distribucion es d e la fuerza sísmica en un edificio de 8 niveles va ria ndo el K en 1, 2 y 3 Tenemos 2 formas de comp robar las derivas ocu rrida s en el modelo, la primera forma es con la deriva que ocu rre en los diafrag mas asig nados a los entrepiso s, en nuestro caso sólo ten emo s 1 ya qu e el techo d el segundo nivel es un techo in clinado; la seg unda manera es con las d erivas p roducidas en cada punto. Para el cálculo de lo s desplazamientos y d erivas, a los resultados del análisis los multiplicamos po r el 75 % del co eficien te d e reducción sísm ica “R” y comprob amos si están sobre el valor má ximo que estipula la norma. El desplazamiento máximo en cualquier punto evaluado para estru ctura s de concreto armado no d ebe ser ma yor al 0.7 % de la altura al nivel d e referencia al que se evalúa, por lo tanto la deriva máxima será = 0.007. En el Etabs a los puntos se les designa con un identificativo (label) que es el mism o en todos los niveles que haya en el m odelo, se pu ede visualiza r en la pantalla haciendo click en y marcando la casilla que corresponde a de la secció n “Object View Options”
  • 80. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 80 Procedemos a evaluar los desplaza miento s para el diafragma del primer nivel, seleccionamo s la tabla “ D iaphragm C M Displa cements”, es mejor trabajar co n una hoja de cálculo ya que cuando se modifica el modelo el formato de los resultados es el mismo y así ganar tiempo. Sólo nos interesan los resultados del análisis dinámico. En la tabla se indican los pisos y el dia fragma asignado para ca da caso de carga, en las columnas UX, UY, UZ, R X, RY y RZ se entregan los datos d e los d espla zamientos y giro s que se obtien en, en la columna “Point” el programa nos indica el punto que asignó para el centro de masa s “CM” y lu ego se pued e ver la ubicación en co ordenadas X, Y y Z. Pa ra el evento EQXXD ESP obtenemos el mayor desplazamiento en el punto 12 que es igual a 0.0078, multiplicando por 0.75R = 0.0078 x 0.75 x 8 = 0.0468 m = 4.68 cm; para el evento EQYYDESP se obtu vo el mayor desplaza miento en el punto 12 y es ig ual a 0.0063, multiplicando por 0.75R = 0.0063 x 0.75 x 8 = 0.0378 m = 3.78 cm. La ubicación del punto de mayo r despla zamiento nos daría una idea de qué secto r reforzar la estru ctura, en caso de no cumplir con las d erivas máximas. Procedemos a evaluar las derivas, evaluaremo s primero las derivas p ara el diafragma, seleccionamos el cuadro “Diaphragm Drifts”, en la tabla se encuentran lo s niveles con lo s diafrag mas asignados y el caso d e ca rga a evaluar, en la sección “Point” se nos indica qué punto del diafragma presenta ma yores derivas y es muy útil a l mom ento de revisa r la ubica ción de dicho punto y trata r de rigidizar má s la estructura en caso de n o cumplir con las deriva s m áximas, las colu mnas sigu ientes no s indica la ubicación de estos puntos de ma yor d eriva. En las colu mnas “D riftX” y “DriftY” se nos entrega el valor d e la s derivas y para evaluar con las deriva s máximas d el regla mento la s multiplicamos por el 75 % d e R. Para el evento EQXXDESP la máxima deriva se p resenta en el punto 43 la deriva en la dirección X es 0.0018, multiplicando este valor por 0.75R = 0.0018 x 0.75 x 8 = 0.108, la máxima deriva en el sentido "Y" la obtendremos con el evento E QYYDESP y es igual a 0.001926 multiplicado por 0.75R = 0.001926 x 0.75 x 8 = 0.1155. En nuestro mod elo, con el cálculo de las d erivas y desplazamientos estaríamo s evaluando sólo prim er nivel por lo tanto se debe evaluar las derivas y desplazamiento s para
  • 81. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 81 los puntos, seleccionamo s la tabla “Point Displa cements” y se pro ced e a evaluar lo s desplaza mien tos multiplicando estos valores por 0.75R. Como son muchos d atos podemo s copiar el resultado de la tabla desde el m enú Edit/Copy Entire Ta ble y pega rlo directam ente al Excel. Los datos que entrega el programa son los desplazamien tos y rotaciones en cada punto. Para evaluar las derivas de cada punto, seleccion amos la tabla “Point Drifts”, el programa nos entregará los resultados de los d esplazamien tos y derivas po r cada punto en el nivel correspondiente, si localizamo s el punto 43 y 44 notamo s que los resu ltados son lo s mismos qu e lo que nos en trego la tabla “Diafh ragm D rifts”. Con esta tabla multiplicando cada valor por 0.75R p odemos comp robar si están por encima de lo que la norma esp ecifica. Nos apoyamos en una hoja de cálculo y a cada valor, tanto de desplaza mientos y derivas, lo s multiplica mos por 0.75R y evaluamos cual es el valo r má ximo q ue se produce de todo el conjunto de resultados, también podemos indica r que se nos muestren con otro color los valo res de deriva que sobrepasen el 0.007, y quizá que nos indique qué punto es el que presenta el valor máximo de la d eriva y el nivel. Para el evento EQXX DE SP, vemos que la s derivas má xima s se presenta n en los puntos 1, 7, 13, 19, 25, 3 1, 37 y 43 todas del prim er nivel con un valo r igu al a 0.01080. Para el evento EQYY DES P las deriva s máximas se presentan en los punto s 43 y 44 d el prim er nivel con un valor de 0.01156. En el segundo nivel en la dirección X la mayor deriva
  • 82. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 82 se p resenta en los puntos 3 y 9 con un valo r de 0 .0056; y en el sentido "Y" el punto 9 presenta la mayor deriva con un valor d e 0.00474. Ahora podemos evaluar que el modelo n ecesita tener más rigidez en el sentido X e Y, ya que la s derivas pa ra el prim er nivel sobrepa san el valor d e 0.007 que es el máximo según la NTE Diseño Sism oresistente E-030. Deb emos de evalua r qué puntos sobrepasan las deriva s en cada dirección para ir proponiendo las modifica ciones a realizar al mod elo. Se probaron algunas seccion es y luego de realizar los pa sos anteriores, se llegaron a deriva s muy cercanas al valor máximo, cabe indica r que las deriva s máximas d epend en del trabajo en conjunto de todos los elem entos resistentes y n o es necesario llegar a una aproximación como la que se obtuvo sino valores cercanos, p rimando el criterio del lecto r.
  • 83. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 83 Las columnas C-3 circula res se cambia ron a un diá metro d e 45 cm, las colum nas C-2 rectangulares se modifica ron a una sección d e 25 x55 cm ; la s columnas C1 d e sección Tee se modificó en amba s direcciones en la dirección "X" se tiene una longitud de 70 cm y en la dirección "Y" un largo de 55 cm, en ambas direcciones el ancho es d e 25 cm. Las secciones se mod elaron continuas y sin ca mbio entre el primer y segundo nivel, se deja al lecto r y su criterio el probar el cambio de sección a las columnas del segundo nivel para llegar a seccio nes más económicas. Se mu estran los cuadros d e resultados obtenidos luego del cambio d e sección.
  • 84. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 84 Las máximas d erivas para el caso E QXX DESP se presentan en los puntos 4, 10, 16, 28, 34, 40 y 22 con un valor de 0.00694; para el evento EQYY DESP la s má ximas derivas se presentan en los puntos 1, 4, 2 y 3 con un valor de 0.00667. Como se men cionó
  • 85. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 85 anterio rm ente, no es necesario qu e la s d erivas estén muy cercanas al valor máximo ya que quizá se estaría p erdiendo tiempo en esta r modifican do las secciones. A continuación realiza remos el control de giros, el desplazamiento relativo entre 2 niveles no debe ser ma yor a 1.75 el desplazamiento relativo de los centro s de masa de eso s niveles. Podemos gen eralizar en la misma hoja de cálculo pa ra que nos indique que el desplaza mien to relativo de cada punto dividido por el desp lazamiento relativo d e los centros de ma sa, no sean mayores a 1.75. A continuación mostramos los cuadros en donde se observa que en el sentido X el má ximo valor es 1 .019 y en el sentido Y es de 1.133. E ste control de giros no se men ciona en la actualización de la E-030 del 20 03, pero si se men cionaba en la anterior.
  • 86. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO CÁLCULO DE LOS DESPLAZAMIENTOS SEGÚN NTE DISEÑO SISMORESISTENTE E-030 Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 86 A continuación procedemos a evaluar las cortantes basales del análisis dinám ico y el estático, seleccionamos la tabla “Response Spectrum Base Reactions” en donde estarán listados la s fuerza s cortan tes pa ra los casos de resp uesta dinámica. En la tabla superior, se indican los ca sos de análisis y la participación en cada nodo, y luego en la fila “ALL” se indica el resultado de la combinación de modos. Para la dirección X el evento EQ XXDESP en la colu mna F 1, presenta el valor d e la cortante en la base que es 91.78 Tn; en la dirección Y el evento EQYYDESP y la columna F2 indica el valor de la cortante basal con un valor de 92.31 Tn. Se muestra a continuación el resu men de los datos obtenidos, el 80 % de la co rtante por el análisis de fu erzas equivalente es mucho m enor a las cortan tes d el análisis espectral tridim ensional, es la razón por la que el factor a escalar sale m en or al valo r de la graveda d (9.81); en este caso el valor a escalar sigue siendo 9.81, sólo se modifica este factor en el caso que sea ma yor al valor de la gravedad. Además de la s tablas u sadas, se pued en seleccionar otras tablas útiles como: - , donde se pued e ubica r la s coo rdenadas d e los centros d e ma sa y rigid ez. - , donde se muestran las cortantes aplicadas a los niveles por cada evento seleccionado.
  • 87. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 87 8. CON FIGU RAC IÓ N DE L M ÓD ULO D E DIS EÑ O DE PÓ RTICOS D E CO N CRET O ARM A DO. Nos basaremos en el Concrete F ram e Design Ma nual, para explicar el diseño de columnas, vigas y vigu eta s. El Etabs vien e implem entado con el módulo acorde con el ACI 318-2005, se harán co m entario s con la no rma ACI 318-2008 y la Norma Técnica d e Concreto A rmado E-060. Ingresamos po r el m enú Options/P referen ces/Con crete F ram e D esign, en el cuadro de diálogo "C oncrete Fra me D esign Preferen ces" se tien en los valo res a considerar con los que se ca stigan a los elem entos. Design Code: en esta casilla elegimos el código con el que vamo s a trabajar, la NTE E-060, se ba sa en el R egla mento A CI, por lo que elegimos AC I 318-05/IBC 200 3. Seism ic D esign Catego ry: versiones anteriores al ACI 318-2008, se usaba n para ubicar la edifica ción tom ando niveles de riesgo (L ow. Moderate/Intermediate y High seism ic risk), el cambio a categorizar (en A, B, C, D, E y F) se hace con el objetivo de que la norma sea coherente con el resto de códig os, ante la ausencia de un código general en EE UU. D e a cuerdo a la norma A CI 3 18-2008, todas las edificaciones categorizadas "A", se diseñarán teniendo en cu enta los capítulos d el 1 al 19 y el 22; para edifica ciones distintas al "A" d ebemos de remitirnos al capítulo 21, esto nos perm itirá plantear un nivel d e detallado de los elem entos a diseña r. También se men ciona que este código no rige para el diseño d e tanques y reservo rios, para lo que hay que rem itirse al AC I 3 50
  • 88. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 88 En la norma ASCE 7-05 (tabla 20.3.1) o la IBC 2006 (1613.5.2), encontramos la manera cómo se ubica una edifica ción en alguna de las categorías, teniendo en cuenta la s propiedad es d el suelo. Una vez qu e se tenga categorizada la edificación, la norma AC I 318-2008 nos indicará qué secciones del capítulo 21 se deb e de cu mplir:
  • 89. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 89 Adicionalm ente se indica que en todo sistema estructu ral diseñado para soportar cargas sísmicas el A CI recomienda tener en cuenta las siguientes recom endaciones: (a) Pórticos o rdinario s resistentes a mom ento deb erán satisfa cer con 21.2. (b) Mu ros estru cturales ordinarios d e concreto refo rzado no necesitan satisfacer disposiciones del capítulo 21. (c) Pó rticos interm edios resistentes mo mento deben satisfa cer con 21.3 (d) Mu ros p refab ricados intermedio s deb erán satisfacer con 21.4. (e) Pó rticos esp eciales resistentes a mom ento deb erán satisfa cer desde 21.5 a 21.8. (f) Muros estru cturales especiales deberán satisfa cer con 21.9. Todos los pórticos y muros estructu rales especiales también deb erán satisfa cer desde 21.1.3 a 21.1.7. Al no estar el código ACI 318-2008, incluido en el módulo de diseño, las verificaciones m encionad as se tendrán que realizar aparte, ya qu e sólo toma en cuenta hasta el AC I 318-2005, y en los requerimientos para el diseño de seccion es resistentes ha habido algunos cambio s en este últim o código. Muchas normas co mo la NTE E-060, carece de recom endaciones a tomar para el detalle d e las seccion es, pero podemo s basarnos en la norma ACI 318-2008 y cubrir eso s va cíos. Num ber of Interaction C urves y Num ber of Interaction Points: con esta opción el programa nos da la opción de elegir cómo traza rá los diagramas de interacción, indicaremos el núm ero d e puntos por curva (núm ero impar) y el núm ero d e curvas en 360º. En la figura a contin uación se p resenta un ejemplo.
  • 90. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 90 Consider M inim un Eccen tricity: Según el ACI 318-2008 (sección 10.10.6.5), en el diseño de pórticos sin despla zamiento lateral, se indica un momento factorizado mínimo, esto con el pro pósito de toma r en cu en ta los efecto de esbeltez en lo s extremos d e las columnas, que pueden producirse po r excentricidad es a ccid entales no consideradas. Phi (Ten sion Controlled): Factor de redu cción de resistencia a flexión sin carga axial, según ACI 318-2008 (9.3.2.1) y E-060 (10.3.2.1 y 10.3.2.2), es igual a 0.90. Phi (Com pression Controlled Tied): Fa ctor d e redu cción d e resistencia a flexión con carga axial a co mpresión y para comp resión sin flexión, con estribos no en espiral, según AC I 318-2008 (9.3.2.2.b) es igual a 0.65; según E-060 (10.3.2.3.b) es igual a 0.70. Phi (Com pression Contro lled Spiral): Factor de reducción de resisten cia a flexión con carga axial a comp resión y para compresión sin flexión, con estribos en espiral, según AC I 318-2008 (9.3.2.2.a) es igual a 0.75; según E-060 (10.3.2.3.a) es igual a 0.75. La n o rma E-0 6 0 ind ica q u e, p a ra va lo res red u cido s d e carg a a xial, el valo r d e ϕ p u ede in cremen ta rse lin ea lmen te h a sta 0 .90 , con fo rme el va lo r d e ϕP n d ismin u ye d esd e 0 .1 0 xA g xf'c a cero ; a d emá s cu a n do el va lo r d e 0 .70ρb p a ra elemen to s co n estrib o s n o en esp ira l, ó 0 .75 ρb p a ra estrib o s en esp ira l, sea menor q u e 0 .1 0 xAg xf'c, este va lor será reemp la za d o p o r 0 .7 5ρb y 0 .7 5 ρb en lo s va lo res a n terio res resp ectiva men te. E l A C I 3 1 8-2 0 0 8, se men cion a : P a ra la s seccio n es en las q u e la d efo rma ció n un ita ria n eta a la tra cció n en el a cero extremo en tra cció n en el esta d o d e resisten cia no min al, εt , se en cu en tra en tre lo s límites p a ra seccio n es con tro la d a s p o r co mp resió n y la s seccio n es con tro lad a s p o r tra cció n , se p ermite q u e φ a u men te lin ea lmente d esd e el va lo r co rresp on d ien te a la s seccio n es co n tro la d a s p o r co mp resió n ha sta 0 .9 0 , en la med id a q u e εt a u men te d esd e el límite d e d efo rma ció n u n ita ria co n tro la d o p or co mp resió n ha sta 0 .0 0 5 . E n fo rma a lterna tiva , cu an d o se u sa el A p énd ice B , p a ra elemen to s en lo s cua les fy no exced a 4 2 0 Mp a (4 20 0 K g/cm2 ), co n refu erzo simétrico , y (d '− ds )/h n o es men o r d e 0.7 0 , se p ermite au men ta r φ lin ea lmen te h a sta 0 .9 0 , en la med id a q u e φPn dismin u ye d esd e 0 .1 0xfc'xAg ha sta cero . P a ra o tro s elemen to s refo rza d o s φ p u ed e in cremen ta rse lin ea lmen te a 0 .9 0 en la med id a q u e φP n d ismin u ye d esd e 0 .10 xfc'xAg ó Pb , el qu e sea men o r, h a sta cero .
  • 91. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 91 Phi (Shear and/or Torsio n): Factor de reducción de resisten cia a cortante y torsión, según AC I 318-2008 (9.3.2 .3) es igual a 0.75; según E-060 (10.3.2.4), igual a 0.85. Phi (Shea r Seism ic): S egún el AC I 318-2008 (9.3.4 y 9.3.4.a), para muros estructu rales prefabricad os interm edios en categorías sísmicas d e diseño D, E y F ; pórtico s especiales o muros estru cturas esp eciales que resisten efecto s sísmicos E; el valor d e φ pu ede modificarse con lo siguiente: (a) En cualquier elemento estructu ral que se diseñ e para resistir E, φ pa ra co rtante deb e ser 0.60 si la resisten cia nominal a cortante del elem ento es menor que el cortante co rrespondiente al desa rrollo de la resistencia nominal a flexión del elemento. La resistencia nominal a flexión debe determina rse considerando cargas a xiales mayorada s más críticas e in cluyend o E; Phi (Shear Joint): En el ACI 318-2008 (9.3.4 y 9.3.4.c) para muros estructurales prefabricados intermedio s en categorías sísmicas de diseño D, E y F; pórtico s esp eciales o muro s estructuras esp eciales qu e resisten efecto s sísmicos E; el valor de φ puede modificarse con lo siguiente: (c) En nudos y vigas de acople refo rza das en forma diagonal φ para cortante d ebe ser 0.85. Pattern Live Load Fa cto r: S egún ACI 318-2008 (9.2.1a), en la s combinaciones d e carga de diseño, de la 9-3 a 9-5, el factor de mayoración para las cargas viva s puede reducirse a 0.5, excepto para estacionamientos, áreas ocupadas como lu gares de reunión pública y en tod as las áreas donde L sea superio r a 4.8 kN/m2 (4 90 -500 Kg/m2). Utilization Factor Lim it: El programa indica que cuando no se tiene el área del refu erzo definida, se diseñará tomando una columna con una relación de ca pacidad igual al factor límite d e u so. La categoría de la edifica ción, evaluando los pará metros d el suelo y riesgo sísmico, y co mparándola con la tabla de la IBC 2006 (1613.5.2), podemos considerarla en la categoría D ó E, según el ACI 318-2008, los requisitos para las catego rías D, E y F son las mismas, tal como se observa en la tabla R21.1.1. En el cuadro a continuación se entregan los parám etro s del su elo a tomar en cu enta.
  • 92. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 92 Suelo s C o hesivo s R esistencia T íp ica al C o rte en C o nd ició n No Drena d a (k P a) E sp eso r d el E stra to (m ) * B la n d o s M ed ia na men te C o mpa cto s C o mp a cto s M u y C o mp a cto s <2 5 2 5 – 50 5 0 – 10 0 1 0 0 - 2 0 0 2 0 2 5 4 0 6 0 Suelo s Gra n ula res Va lo res T íp ico s d e ensa yo s de P enetra ció n E stá nd a r (SP T ) E sp eso r d el E stra to (m ) * S u elto s M ed ia na men te Den so s Den so s 4 – 1 0 1 0 – 30 > 3 0 4 0 4 5 1 0 0 * Suelo con velo cidad de o nda de corte menor qu e el de una roca A continuación entregamo s los valores comparativos entre las normas NTE E-060 y la ACI 318-2008, cabe indicar que para el desarrollo del manual usaremos am bas normas, y obtener la diferencia s entre ambos códigos. Acero d e R efu erzo El Etabs nos permite po der trabajar con una gama de aceros d e refu erzo agrupados por normas internacionales. Accedemos para poder revisa rlos o edita rlos por el m enú Options/P referen ces/R einforcing Bar Sizes. En el cuadro de diálogo "R einfo rcing Ba r Sizes, tenemos la opción de añadir un nuevo refuerzo , modifica r uno existente ,, borrar alguno o los que no usemos , resetear algún cambio que hicimos y queremos volver a lo s valores por defecto . Ha cemos click en para aceptar algún camb io realizado o salir del cuadro de diálogo o en para descarta r cualquier cambio y regresa r a la pantalla del Etabs. Los cambios que podemos realiza r para editar o crear un nuevo tipo de refu erzo es: Bar ID, qu e será el nomb re o identificador d e la ba rra; Ba r Area, para el ing reso del á rea del refu erzo en las unidades qu e se trabajan; Bar D iameter, ingresa remos el diámetro de la barra a trabajar. En la imagen mostrada se indica el cuadro de diálogo "Reinforcing Bar Sizes" en milímetros.
  • 93. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 93 A continuación detallamos los tipos d e grupos qu e vienen agrupados en el Etabs: ASTM standa rd bar sizes: #2, #3, #4, #5, #6, #7, #8, #9, #10, #11, #14, and #18: Son unidades de acu erdo a las normas AST M en u nidades inglesa s, la fo rma co mún de trabajarlas es convirtiénd olas el valor d el diám etro a pulgadas, ejemplo #2 será igual a 2/8 por lo tanto 1/4", así tendremos el resto de diá metro s: 3/8", 1/2", 5/8", 7/8", 1". ASTM m etric bar sizes: 1 0M , 15M , 20M , 25M , 30M , 35M , 45M and 55M : U nidades según la norma ASTM en sistema métrico, lo s diám etro s estás dados en milímetros con un valor ap roximado, ejemplo 10M = 11.3 m m, 30 M = 29.9 m m; se deja al lector revisa r lo s valores qu e presenta el programa. European (m etric) bar sizes: 6d, 8d, 10d, 12d, 14d, 16d, 20d, 25d, 26d and 28d: el refu erzo se entrega en u nidades métricas eu ropea s, lo s diám etros se leen fácilm ente en milímetros, ejemplo 6d = 6mm, 14d = 14 mm. Reducción d e Ca rga Viva Debido a la po ca proba bilidad de que lo s ambientes y niveles de un edificio se encu entren ca rgados al 100 %, las normas d e diseño perm iten un fa ctor d e red ucción de las cargas viva s. Podemos asignar el tipo de reducció n por el menú Option/Preferences/Live Load Reduction, en el cu adro Live Load R eductio n Factor, encontra mos varios m étodos como el UBC 97, ASC E-95 , etc. Si no se d esea hacer uso de las reducciones de cargas para el diseño se selecciona la casilla , para el resto d e opciones se pide al u suario que revise la a yuda del Etabs (tecla F1) o el código especificado, aquí se trabajará con la s norm as que nos indica la NT E E-060. En el capítulo 4 de la NTE Carga E-020, se indican cómo se hace la reducción de carga s: - Para el diseño d e las lo sas en azoteas y techos, no se permitirá ninguna reducción a excep ción de las viga s.
  • 94. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 94 - En los elemento s horizontales pertenecientes a entrepiso s se podrá realizar la reducción de ca rga de acu erdo a los siguientes valo res: - En elem entos horizontales (losas, vigas, vigu etas), diseñados para soportar almacenamiento, biblioteca, arch ivos, estaciona miento d e vehículo s, lugar de asamblea, industria o tien da, se consid era rá el 100 % d e la ca rga, a excep ció n de los elem entos verticales (colu mnas, mu ros) donde el porcentaje mínimo d e reducción será 80 %. - En estructu ras con entrepisos tipo losas sin vigas (flat slab), no se permitirá ningún factor d e reducción. - Para los elemento s verticales (muros y columna s), no habrá reducción d e carga de los techos o a zotea s; las reduccion es serán 15 % en el nivel más alto y d e un 5 % por cada nivel su cesivo, con u na reducción má xima d el 50 %. Mostramo s a continuación a manera de ejemplo cómo sería el indica r el factor de reducción para un edifico de 7 niveles para elementos verticales: en la figura "a" se considera que el edificio será diseñado para soportar almacenamiento, biblioteca, archivo s, esta cionamiento de vehículos, lugar de a samblea, industria o tienda, co mo es el caso d e este modelo, seleccionamo s la casilla y lu ego click en . Del cuadro "Live Load Reduction B y Stories Supported" en la sección "Num ber of Stories Supportedd" enumeramos los niveles que soporta rá el elem ento (no es el nivel en sí, sino cuántos niveles estarían soportando las columnas o muros) y en "R eduction Factor" lo s porcentajes de reducción de ca rga que corresponda (1=100 y así para el resto de valo res). En la figura "b" se muestra el edifico de 7 niveles pero para un edificio n ormal que no tenga las restricciones como ser un edificio para so portar ca rgas para almacenes.
  • 95. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 95 Del cuadro anterio r, en la figura "b", si se tendría un edificio de má s niveles, lo s elem entos que soportan 9 entrepiso s llegarían al máximo facto r de reducción de carga, elem entos que soporten m ás niveles ta mbién llevarían un factor de redu cción de 50 % (0.50). En la imagen a la izquierda mostramo s có mo llenamo s el cuadro para el modelo que estamo s realizando, Se tiene la s opciones de para agregar un nuevo fa ctor o elem ento que soporte los niveles, modifica r uno existente ,, borrar alguno o los que no usem os . Hacemo s click en para acepta r algún cambio realizado y salir del cuadro de diálogo o en para descarta r algún cambio realizado. El problema es que el programa al presentarse un techo inclinado y no hay un diafragma asignado, sólo interpreta rá que se tiene un solo nivel para el diseño , y en ambos niveles trab ajará con un 100 % de las cargas, la varia ción del facto r de reducción, lo haremos en la fase d e diseño con la op ción "O verw rites". En el cuadro "Live Loa d Reduction Fa ctor", un a vez asignados lo s factores de reducción, revisamo s la sección "Aplication to Columns", seleccionam os la opción y no para que el progra ma efectúa esta s reduccion es sólo a las cargas axiales en los elem entos, así ten er un margen de seguridad al no reducir os mom entos y cortantes, esta opción también se deja a criterio del lector. Hacemos click en para vo lver a la ventana prin cipa l del Etabs. Las reducciones pa ra elementos verticales no están perm itidas en nuestro mo delo, ya que éste en su vida útil pu ede presentar carga s provenientes d e lugares para a samblea s. D e tener que realizar esta reducción se tend ría que co nfigurar la reducción de cargas desde la opción y cargar los datos de la tabla 4.2.1 de la NTE E-020, se pretende que el usuario investigue y pru ebe esta opción o la pueda preguntar en el tema publicado en la Comunida d para la Ingeniería C ivil donde se trata el tema. Estas reducciones de ca rga, el programa, solo aplica a los elemento s fram e, wall y link, no a los elem entos tipo floor o ramp. Otro factor a indica r es que cuando se crea n
  • 96. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO PREFERENCIAS PARA EL DISEÑO DE PÓRTICOS DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 96 cases de carga s viva s para que el prog rama u se estos factores d e redu cción, el tipo del ca se debe d e ser "R educible L ive", es la razón po r la que se creó el case "LIV E" con el tip o "Reducible Live" y "LIVE UP" con el tipo "Live" ya que en ca rgas te techo las cargas se toman igual al 100 % a excepción de las viga s, se deja a criterio del lecto r aplica r este concepto.
  • 97. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 97 9. COM B IN AC IO NES DE C ARG A. En esta parte d el manual proced eremos a co menta r las distintas combina ciones de carga que indica el A CI 318-2008 y la NTE E-060, sólo se consid era rá com binaciones d e cargas muertas, vivas y sismo; las cargas d ebidas a presiones de suelo (estáticas o con efecto s sísmicos), ca rgas eólica s, ca rgas de fluidos, etc, no se explica rán, dejando ésta s para com entario s en la pá gina de la Comunidad para la Ingeniería Civil. También procederemos a genera r la envolvente de carga s vivas y en el a partado posterior se procederá con el diseño de las columna s, vigas, losa aligerada. Posteriormente se pro ced erá al diseño de la cim entación, previa eva luación de los estados lím ites (p rimer y segundo). Po r último, evaluaremos el mod elo calculado con apoyo s, m odelados co mo resortes lin eales y helicoidales. El diseño de los elem entos de con creto armado y la cim entación, se hará co mo un curso taller en la página de la Comunidad. Por el m enú Define/Load Combinations o por medio del ícono , ingresamos al cuadro d e diálogo "Define Load Combinations", se tiene las opcion es de agregar una nueva co mbinación , modifica r una combina ción , borrar una combinación de carga , luego las opciones y para acepta r las combinaciones cread as o modificadas y d escarta r cualquier ca mbio no desea do. Se necesita una combina ción de ca rgas que nos entregue la envolvente d e las diferentes cargas vivas, considerando que es más probable que todos los a m bientes no estén soportand o sobrecarga s al mismo tiempo y evalua r cuáles son los resultados más d esfa vorables que se produzcan, se realiza una alternancia de ca rgas como ca rgar ciertos tra mos de la estructu ra intercaladam ente o en forma d e dam ero, para obtener valores como mom entos po sitivos o negativo s má xim os. Esta alternancia se complica aún más con un edificio de más niveles ya que se evalú a no sólo en un nivel sino combinar las sobrecarga s intercalándolas entre los n iveles. En este manual se indicará la alternancia sólo para el prim er nivel, se d eja al lecto r probar o tener en cu enta este efecto en futuros mod elos. Como el objetivo es intercala r entre tramos, debemo s de volver a dibujar la losa de 5 cm, p ero dividida en tra mos, no de m anera general como se estu vo trabajando y cuando se tenga la lo sa completa a signar a todos los elemento s área el respectivo diafrag ma y el mesh con el que se estuvo trabajando para así obtener los mismos resultados anteriores y no hacer ob servacion es d e algún erro r que podría genera rse. Deb emo s recordar que la losa d e las aulas soportaban ca rgas viva s de 300 Kg/m2 y ca rgas mu erta s de 200 Kg/m2, la losa del pasadizo soportaba carga s vivas de 400 Kg/m2 y cargas muerta s de 200 Kg/m2; la s ca rga s mu ertas no la s alterna remos sólo las viva s. El case estático ya creado "LIVE", será el prim er caso donde se tienen todos lo s tramos ca rgados, podemos renombrarlo a "LIVE1"; crearemo s 4 cases de carg as viva s má s, como tipo de ca rga "Redu cible Live", tendremos entonces LIVE2, L IVE3, LIV E 4 y LIVE5.
  • 98. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 98 Antes d e pro ced er a crear la s co mbinaciones, notaremo s que lo s co ma ndos de creación están bloquead os, hacemos click en el ícono , para volver a la fase d e modelamiento. En las figuras siguientes se mu estra cómo se asignarán las carga s distribuidas vivas pa ya lo s 4 ca ses de cargas vivas restantes, la s unidades están en Kg/m2.
  • 99. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 99 Con los 5 cases de cargas vivas pro ced emo s a crear una combinación de cargas que nos entregue el valor d e la resultante. Ingresamo s por el m enú indicado o el ícono , creamos una nueva combin ación , como nomb re en "Load Combination Name" coloca mos "LIVE ", en "Load Combination Type" podemo s seleccionar cuatro distintas co mbinaciones: ADD (co mbinación lineal algebraica de los máximo s valo res pa ra los cases que se especifiquen con su resp ectivo factor de escala), EN V E (entrega la envolvente d e lo s cases que se especifiquen o los valores má ximos qu e se produzcan), AB S (entrega la suma de los valores absolutos de los cases indicados), SRSS (entrega la combinación d e las raíces cuadradas d e la su ma de los cuadrados de lo s valores d e los cases qu e se inclu yan en la combinación. U saremos el tipo ENVE, en "Define Combination" encontra mos todos lo s ca ses que h emo s creado y también se ubicarán las combinaciones de carga que se crearán, elegimo s el "L IVE1", en "Scale Factor" el valor d e 1 y hacemo s click en , vemo s que se ingresó el primer case a la combinación, procedem os de la misma manera con los 4 ca ses d e carga viva restantes, por si queremos modificar el factor de escala o un case podemos hacer u so de o para borrarla s. Una vez ing resados los 5 cases hacemo s click en para finalizar con el ingreso del ca se o en para descartar algún cambio. Si corremos el modelo podemos visualizar los mom entos g enerados po r cada case d e cargas vivas y la combina ción de todas. S eleccionamos la elevación d el pórtico B, ha cemos click en la flecha abajo del ícono y veremos q ue nos salen opcion es, entre ellas Fram e/Piers/Spandrel Fo rces, en el cuadro de diálogo "Members Force Diagram for Fram es", seleccionamos el case de ca rga "LIVE1" en "Load", luego en "Compo nent" que nos entregue los mom entos producidos en la dirección 3, en "Options" marcamos en "Show Values in Diagram". El resto d e opciones se dejan para que el lector pueda ir probando. Click en .
  • 100. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 100 En la imagen siguiente podemos observar los resultados para mom entos flecto res producidos por el ca se LIVE1, se pued e elegir otro case d e ca rg a o combinación, con el procedimiento anterio r o ingresando por el m enú Displa ys/Show Members Forces/Stress Diagram /Frame Pier Spandrel Force. Una forma rápida de mostrar el los diagramas de mom entos o fuerzas elegido variando los cases d e ca rga es por el ícono de la barra de herramientas de visualiza ción rápida, que se ubica en la esquina inferior derecha .
  • 101. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 101
  • 102. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 102
  • 103. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 103 En la última imagen correspondiente a la envo lvente de cargas viva s, podemo s observar cómo el p rogram a realiza la en volvente Si los resultados p rovienen de un case de carg a o combinación no envolvente,, seleccionando cualquier elem ento y haciendo click con el botón derecho del mouse se no s entregará lo s detalles d e momento s - ca rgas a xiales - deflexiones, podemos evaluar según el tipo de caso que se elija , se puede obten er resultados en distancias absolutas, relativas , se deja al lecto r probar las fo rmas có mo se entregan los resultados.
  • 104. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 104 Cuando se evalúa una combinación de carga del tipo envolvente, sólo se nos entregará valores d e los elem entos d e man era g ráfica. Ahora ya tenemos todos los ca ses a usa r para las co mbinacion es d e diseño, personalmente siempre defino cases para análisis esp ectrales para X X e YY , la razón e s para que la s anteriores qu e se d efinieron (EQ XXDES P y EQYY DESP) sirvan pa ra el cálculo de desplaza mientos con el factor de escala de 9.81, y otros 2 cases (EQX XDIS y EQYYDIS ) que m e sirvan para escala r los espectros de sismo s de diseño en caso la co rtante basal d el análisis dinámico sea m en or al porcentaje qu e la norma señala co mo mínimo de la cortante basal estática. En este m odelo todos estos cases están escalados por 9.81, pero usaremo s esto s nuevos cases pa ra definir las combinaciones de ca rga. Una manera fácil de agregar comb inaciones de carga es m ediante el m enú D efine/Add default D esign Co mbos, nos aparecerá un cuadro de diálogo que nos permitirá, d e acuerdo al material de diseño, que el prog ram a cargu e automáticam ente las com binaciones d e diseño teniendo en cuenta la norma elegida previam ente. Ma rcando la casilla "Convert to User Combin ations (Editable)", el pro grama nos entregará las combina cion es con la opción de pod er editarla s.
  • 105. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 105 La desventaja de esta man era automática es que el programa, por cada case d e carga viva, g enerará tantas co m binaciones en donde deb ería de aparecer una ca rga viva, d e igual forma para carga s sísm ica s estáticas o diná mica s; volviéndose el p rocedimien to de edición, de las co mbinaciones, en una manera engorro sa, se aconseja este método cua ndo se tengan un solo ca se de carga p or tipo y no ca ses d e cargas viva s y envolventes como en este modelo. Las co mbinaciones d e carga y fa ctores de mayo ración se indican en el capítu lo9.2.1 del AC I 318-2008. U1 = 1.4 (DEA D + C M ) (9.1) U2 = 1.2 (DEA D + C M ) + 1.6 LIVE + 0.5 LIVE UP (9.2) U3 = 1.2 (DEA D + C M ) + 1.6 LIVEUP + 1.0 LIVE (9.3) U4 = 1.2 (DEA D + C M ) ± 1.0 EQXXD IS + 1.0 LIVE (9.5) U5 = 1.2 (DEA D + C M ) ± 1.0 EQYYDIS + 1.0 L IVE (9.5) U6 = 0.9 (DEA D + C M ) ± 1.0 EQXXD IS (9.7) U7 = 0.9 (DEA D + C M ) ± 1.0 EQYYDIS (9.7) La NTE E-060 tiene la s siguientes co mbinaciones: U1 = 1.5 (DEA D + C M ) + 1.8 (L IVE + LIV EUP ) (10.2.1) U2 = 1.25 (DEA D + C M + LIVE + LIV EUP) ± E QXX DIS (10.2.1) U3 = 1.25 (DEA D + C M + LIVE + LIV EUP) ± E QYY DIS (10.2.1) U4 = 0.9 (DEA D + C M) ± EQXXD IS (10.2.1) U5 = 0.9 (DEA D + C M) ± EQYYD IS (10.2.1) En ambos códigos usa remos una co mbinación que tome la envolvente de las combinacion es qu e se usará. Como se trabajará con el case de respuesta esp ectral, el programa internamente h ará el cambio d e signo en las combina ciones donde se incluyan esta s cargas, si se hiciera n las combinaciones para un análisis sísmico estático si se d ebe de genera r 2 combinaciones por cada combinación que requiera ca rgas sísmicas (un positivo y otro negativo). Es fácil observar qu e la NTE E-060 es más restrictiva y quizá en version es posteriores pu edan variar los fa ctores de mayo ración de ca rga, en este man ual usaremos las co mbinaciones del AC I 318-2008, y las co mpararemos con la NT E E-060. A continuación se p rocede a crea r la s 7 co mbinacio nes d e carga d el ACI 318-2008 y una adicional que tome evalú e la envolvente de carga de éstas. S e procede co mo se men cionó para la crea ció n de la envolvente de cargas viva s con la varia ción de que el tipo de co mbinación deb e de ser "AD D".
  • 106. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 106
  • 107. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO COMBINACIONES DE CARGA PARA EL DISEÑO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 107 La crea ción de las co mbin aciones de ca rga la pod emos ha cer mientras el modelo está en fase de diseño o sino también una vez que haya mos corrido el modelo.Se deja al lecto r completar la s co mbinacio nes y en volvente para la N TE E-060.
  • 108. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO DISEÑO DE LAS SECCIONES DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 108 10. DISE ÑO DE SEC CIONE S DE C ON CRE TO ARM A D O. Antes de realizar el diseñ o de la s columnas deb emo s de tener el modelo en la fase d e diseño, es d ecir una vez que hayamo s co rrido el mo delo. Ingresamos por el m enú Design/Con crete F ram e Design/Select D esign C ombo, o también podemos ing resar con el menú d el ícono y eligiendo "Select Design Combo". En el cuadro d e diálogo "Design Load Combinations Selection" encontramos la lista de todas la s combinaciones que crea mos, y las co mbinacion es pa ra el diseño qu e seleccionaremos; con a gregamo s una co mbinación para diseño, con removemo s una combinación que no se quiere para el diseño, con el botón podemo s visualizar el cuadro d e "Load Combination Data" que se definió anterio rm ente pero no se puede editar (los cases que conforman la combinación y lo s factores d e ma yora ción de carga). Para inicia r co n el diseño de las secciones, se deb e d e elegir la co mbinación Envolvente, hacemo s click en una vez que se tenga la combina ción envolvente como única combina ción para el diseño, o click en para descarta r cualquier cambio. Para inicia r con el diseñ o en general d e todas la s seccion es d e con creto armado, ingresamos por el menú Design/Concrete F ram e D esign/Sta rt D esign Check of Structure, sino también haciendo click en el menú d el ícono y haciendo click en Start D esign Check of Structu re, o directam ente sobre el ícono . Luego dependiendo de la capacidad de la co mputadora en arroja r los resulta dos nos entregará el diseño de todas las secciones de concreto, veremos que las elem entos cambiaron d e color; algunos tienen color verd e, otros violeta, otros rojo s. Po r la costu mbre de trabajar con el área del refuerzo en cm2, se camb ia las unidades a Tn-cm .
  • 109. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO DISEÑO DE LAS SECCIONES DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 109 Se proced erá a la evaluación de los resultados p ero sólo para los pórticos en los ejes B y C, se deja que el usuario con fin es de p ráctica evalú e el modelo co mpleto con la metodología que se planteará. Del ícono , seleccionamos la eleva ción en el eje B. Visualiza mos la forma co mo el programa entrega lo s datos del refu erzo, en la s colu mnas un solo resultado y en las vigas 3 valores. El co lor verde es indicativa d e una sección viga o elem ento in clin ado modelado como viga que cumple con todas las condiciones de diseño, el violeta es un elem ento diseñado co mo colu mna q ue cu mple con todas las condiciones de diseño, el rojo en ambos tipos significa que no se cumple con una o más co ndiciones de diseño y se presenta en el cuadro de información d e diseño qu e se verá más a delante, en o casiones cua ndo falla una sección a flexión se presentará el valor d e diseño como "O/S".
  • 110. ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CON TECHO INCLINADO DISEÑO DE LAS SECCIONES DE CONCRETO ARMADO Preparado para la Comunidad para la Ingeniería Civil Página 110 Seleccionamos con el botón derecho del mouse la columna del Eje B en el prim er nivel, tendremos en pantalla el cuadro d e diálog o Concrete Column Design Information (A CI 318-05/IB C 2003). Esa sería la manera d e visualizar los resultados que entrega el progra m a, en la página de la Comunidad se procederá al diseño final y demás co mprobacion es a realiza r y posteriormente el diseño d e la cim entación.