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ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS Y DISEÑO DE UN CENTRO EDUCATIVO DE 2 NIVELES CONANÁLISIS...
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  1. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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:

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