Informe Taller Diseño Estructural (E2) OK.docx

UNIVERSIDAD DEL BÍO-BÍO FACULTAD DE INGENIERÍA DEPTO. DE INGENIERÍA CIVIL

Entrega N° 2 – Taller de diseño de estructuras.

DISEÑO DE AUDITORIO EN ETABS

Integrantes:

Manuel Quintana San Martín Angelo Sandoval Mellado

Fecha:

23 de Diciembre de 2011

Asignatura:

Taller de diseño estructural

Profesor:

Ing. Alexander Opazo.

Ingeniería Civil Taller de diseño estructural. _____________________________________________________________________________

ÍNDICE

1.- INTRODUCCION ............................................................................................................ 3 2.- OBJETIVOS ..................................................................................................................... 4 2.1.- Generales ........................................................................................................................ 4 4.- METODOLOGIA Y CRITERIOS DE DISEÑO. ............................................................. 5 5.-MODELACION DE EJES ESTRUCTURALES............................................................... 8 6.-MODELACION DE LAS LOSAS. ................................................................................. 11 7.-MODELACION DE TECHUMBRE. .............................................................................. 12 8.-VISTA COMPLETA DE LA MODELACION. .............................................................. 14 9.-MODOS DE VIBRAR Y PORCENTAJES MODALES DE MASA. ............................ 15 10.-MASA SISMICA. .......................................................................................................... 16 11.-CONCLUSIONES. ........................................................................................................ 17 12.- BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................... 18

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1.- INTRODUCCION Se mostraran conceptos básicos de la utilización del programa etabs, además el dibujo de las vistas (elevaciones, plantas) del auditorio prediseñado en la entrega anterior. Se realizara un análisis de la estructura a través del programa mencionado anteriormente para verificar como se comportaría el auditorio en la vida real.

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2.- OBJETIVOS 2.1.- Generales -

Aprender comandos básicos en el programa etabs. Dibujar muros, costaneras, cerchas, vigas con sus respectivas dimensiones en etabs. Realizar un análisis con el programa de manera de ver cómo se comporta la estructura prediseñada en la entrega anterior.

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4.- METODOLOGIA Y CRITERIOS DE DISEÑO. En este apartado se describirán los pasos que se deben realizar para el diseño en etabs del auditorio prediseñado en la primera entrega. Primero se crea un nuevo modelo, seguido a esto hay que hacer las grillas en puntos específicos que sean de importancia tales como ejes de muros, como se realizo en este caso en donde estos ejes son (i, j, o, 2, 6, 13). Para realizar la grilla entonces se coloca en number lines in x dirección (3) y en number lines in y dirección (3), luego se pincha custom grid spacing y se ingresa a edit grid en donde se colocan las distancias y ejes que realmente se utilizaran. Así también se hace el mismo procedimiento para los pisos, es necesario colocar el número de stories (3) y sus respectivas dimensiones. Seguidamente a este proceso se da paso a la construcción de los muros según el plano arquitectónico, para ello es necesario ir a define, wall/slab/deck section e ir a add new wall en donde se le darán sus respectivas dimensiones al muro (15[cm]*15[cm]), y su material es concrete, y el tipo es shell. Asi es como se realizan los muros del primero y segundo piso a través del comando draw walls (plan). Existen 3 puntos de conflicto, los que por ser de un ancho pequeño y de gran longitud, la forma que más los representa físicamente es una columna. Esta columna es necesario definirla en define, frame secctions en donde se coloca add rectangular y se le dan sus respectivas dimensiones (15[cm]*25[cm]), y su material es concrete. (nota: también se hubiesen podido utilizar muros pero a la hora de discretizar generaría conflictos ya que quedarían mechados muy pequeños que no cumplirían con la relación de lados máxima “1:3”). Ya con la estructura externa lista, es necesario colocar las vigas que se prediseñaron para ello es necesario ir a define, frame secctions en donde se coloca add rectangular y se añaden sus dimensiones (6[cm]*15[cm]), el material utilizado es concrete. A los muros es de vital importancia realizarles una buena discretizacion porque este programa trabaja con elementos finitos, para esto utilizaremos distintas funciones dependiendo de la utilización del muro y una línea o de un muro y punto. Para este proceso es necesario ir a edit, mesh áreas, y ahí se pueden utilizar las funciones mencionadas. Nota: es necesario que el mechado de un muro sea traspasado al siguiente y que todos los puntos se unan para que exista un mejor traspaso de las cargas. Ahora es necesario colocar la losa en story 1, para ello es necesario ir a define, wall/slab/deck section en donde se coloca add new slab, para así luego poder ingresar sus dimensiones (15*15), y su material es concrete y el tipo shell. Ahora con el comando draw rectangular áreas se va dibujando la losa que puede ser un elemento completo o se puede separar en elementos más pequeños cumpliendo la misma funcionalidad. Para realizar un mechado automático se coloca assign, área object auto mesh options, luego es necesario pinchar auto mesh object into structural elements, dentro de esto es necesario pinchar las dos primeras opciones. Ya con esto realizado se van creando líneas nulas en las losas para poder discretizarla, suele ocurrir que estas líneas no generan cuadrados, ya que, es bastante difícil lograr

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estas geometrías, porque deben estar hechas de acuerdo a las discretizaciones que se habían realizado en los muros. Luego se deben pinchar las áreas de las losas e ir a assign, shell/área, diaphragms, D1, y se genera el diagrama de centro de masas y se hace run analysis para comprobar si existen warnings. Ahora se realizan las cerchas en donde se tienen distintos tipos de elementos que se deben crear (montantes, diagonales, cordón superior, cordón inferior y costanera) para ello como se ha repetido anteriormente se debe define, frame secctions en donde se coloca add channel, y se añaden sus respectivas dimensiones.

Así se debe realizar nuevamente un run analysis para ver si existen warnings que se puedan haber generado al realizar la estructura de la techumbre. Entonces se construye la techumbre, para ello se debe ir a define, wall/slab/deck section, en donde se coloca add new slab y se añaden sus dimensiones (0,45[mm]*0,45[mm]) y el material utilizado es steel y el tipo shell. Se utiliza la elevación 2 y se pinchan los puntos del cordón superior con el cual posteriormente se utiliza edit, extrude lines to áreas, de esta manera se va confeccionando la techumbre. (Nota: el espesor de la techumbre fue obtenido aproximadamente ya que la plancha utilizada es una PV-4 que no es lisa, pero en el programa se utilizo una lisa por lo tanto fue necesario obtener un espesor promedio para que el peso por metro cuadrado sea similar al de la plancha que no es lisa).

Se colocaran las cargas de peso propio de mobiliario mas tabiques, afinado de piso. Las utilizadas en nuestros cálculos son las siguientes: Peso propio afinado de piso:

⁄

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Peso propio inmobiliario mas tabique: ⁄ ⁄ Las sobrecargas se obtienen de la norma 15300 of 2009 de se tiene: ⁄ ⁄ Para poder colocar las cargas al diseño se debe ir a define, static load cases, y se van colocando cada una de las cargas mencionadas anteriormente. Por último se realiza el último run analysis de donde se obtiene de show tables las masas participantes de cada en modo en cada uno de los ejes.

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5.-MODELACION DE EJES ESTRUCTURALES.

Imagen 1 – eje 2 con mechado

Imagen 2 – eje O con mechado

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Imagen 3 – eje 13 con mechado

Imagen 4 – eje i con mechado ______________________________________________________________________________________________

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Imagen 5 – eje j con mechado

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6.-MODELACION DE LAS LOSAS.

Imagen 6 – story 1 losa con mechado y se muestran vigas

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7.-MODELACION DE TECHUMBRE.

Imagen 7 – eje story 2 – muestra como se distribuyen las cerchas (vertical)

Imagen 8 – eje story 3 – se aprecian las costaneras (horizontales)

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Imagen 9 – Cercha – se aprecian diagonales, montantes y cuerdas

Imagen 10 – Puntal – se aprecian diagonales, montantes y cuerdas.

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8.-VISTA COMPLETA DE LA MODELACION.

Imagen 11 – auditorio – vista completa del modelo.

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9.-MODOS DE VIBRAR Y PORCENTAJES MODALES DE MASA. Mode 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Period 0,105792 0,088919 0,057799 0,048861 0,042968 0,042723 0,041004 0,038128 0,037641 0,036643 0,035469 0,034114 0,032471 0,032248 0,031776 0,031583 0,031182 0,029941 0,028873 0,028345 0,027336 0,026881 0,026754 0,026646 0,025552 0,024939 0,024783 0,024279 0,023948 0,023294 0,022756 0,021991 0,021529 0,020896 0,020302 0,020274 0,019751 0,018824 0,018582 0,018133 0,016445 0,015565 0,015218 0,014977 0,014813 0,014687 0,014082 0,013949 0,013693 0,013632

UX 0,0024 23,8464 0,0056 0,0001 0,0009 0,0054 0,0003 0,0001 0,0042 0,0028 0,3369 0,1703 22,9202 8,3185 3,1346 0,0238 3,3501 0,2112 0,6666 2,721 0,0006 1,7651 0,8536 0,1041 0,0398 0,6503 0,4483 0,322 0,3068 10,2089 1,3698 0,0151 0,4287 3,5045 0,0209 0,1007 0,949 0,1779 1,8501 1,1552 0,332 0,0717 1,6156 0,5542 0,3806 0,4962 2,1026 1,7073 0,0024 0,049

UY UZ SumUX SumUY SumUZ RX RY RZ SumRX SumRY SumRZ 40,9668 0 0,0024 40,9668 0 63,5375 0,0041 0,0155 63,5375 0,0041 0,0155 0,0018 0 23,8488 40,9686 0 0,003 40,7763 0,0014 63,5404 40,7804 0,0169 0,0715 0 23,8544 41,0401 0 0,0806 0,0051 12,8037 63,621 40,7855 12,8206 0,006 0 23,8545 41,0461 0 0,0064 0,0002 0,0319 63,6274 40,7857 12,8525 9,278 0 23,8554 50,3241 0 8,175 0,0007 0,1139 71,8024 40,7864 12,9664 2,9393 0 23,8608 53,2635 0 2,6951 0,0067 0,0432 74,4975 40,7931 13,0096 0,0074 0 23,8611 53,2708 0 0,0008 0,0003 0 74,4983 40,7934 13,0096 0,0876 0 23,8611 53,3585 0 0,122 0 0,0422 74,6203 40,7934 13,0519 0,2257 0 23,8653 53,5841 0 0,2299 0,0035 0,3263 74,8502 40,797 13,3782 0,4252 0 23,8681 54,0093 0 0,2671 0,0021 0,194 75,1173 40,7991 13,5722 16,8878 0 24,205 70,897 0 11,2223 0,3294 2,6181 86,3396 41,1285 16,1903 2,3498 0 24,3753 73,2468 0 1,6065 0,1594 0,9069 87,9462 41,2879 17,0972 0,4384 0 47,2955 73,6852 0 0,1733 22,4159 12,2717 88,1195 63,7037 29,3688 0,4966 0 55,614 74,1818 0 0,1986 8,1844 2,3492 88,318 71,8882 31,718 11,0975 0 58,7486 85,2793 0 5,998 3,0742 1,2377 94,3161 74,9624 32,9557 1,6335 0 58,7724 86,9128 0 0,6445 0,0274 0,4815 94,9606 74,9898 33,4372 4,1632 0 62,1225 91,076 0 1,9249 3,2228 0,3126 96,8854 78,2126 33,7499 2,2238 0 62,3337 93,2998 0 0,9339 0,2027 0,9548 97,8194 78,4153 34,7047 0,2999 0 63,0003 93,5997 0 0,0908 0,6184 1,0497 97,9102 79,0337 35,7544 0,4255 0 65,7213 94,0252 0 0,2517 2,4257 9,4064 98,1619 81,4595 45,1607 0,7313 0 65,7219 94,7565 0 0,1804 0,0043 0,2077 98,3423 81,4638 45,3685 0,5381 0 67,487 95,2946 0 0,3194 1,6277 3,1151 98,6617 83,0915 48,4836 0,0002 0 68,3406 95,2948 0 0,004 0,8366 2,217 98,6657 83,9281 50,7006 0,5357 0 68,4447 95,8305 0 0,4608 0,1005 0,0355 99,1265 84,0287 50,7361 0,2069 0 68,4845 96,0374 0 0,0785 0,0259 0,0687 99,2051 84,0545 50,8048 0,002 0 69,1347 96,0394 0 0,0017 0,5171 1,7545 99,2067 84,5716 52,5593 0 0 69,583 96,0394 0 0,0256 0,4512 1,5942 99,2323 85,0228 54,1535 0,0339 0 69,905 96,0733 0 0,0369 0,2774 0,445 99,2693 85,3002 54,5985 0,0964 0 70,2119 96,1697 0 0,084 0,2967 1,8947 99,3532 85,5969 56,4932 0,0012 0 80,4208 96,171 0 0,015 8,4889 26,3957 99,3683 94,0858 82,8889 0,0055 0 81,7906 96,1765 0 0,0256 0,8045 2,5744 99,3939 94,8903 85,4633 0,0012 0 81,8057 96,1776 0 0 0,0201 0,6246 99,3939 94,9104 86,0879 0,0151 0 82,2343 96,1927 0 0,004 0,213 0,4485 99,3979 95,1234 86,5365 0,0564 0 85,7389 96,2491 0 0,0003 1,9699 2,1687 99,3982 97,0933 88,7051 0,0095 0 85,7598 96,2586 0 0,0186 0,017 0,0286 99,4168 97,1103 88,7338 0,0255 0 85,8605 96,2841 0 0,0282 0,0458 0,0064 99,445 97,156 88,7402 0,1429 0 86,8095 96,4269 0 0,0083 0,4639 0,4788 99,4533 97,6199 89,219 0,0016 0 86,9874 96,4285 0 0,0001 0,0905 0,0044 99,4533 97,7104 89,2234 0,0293 0 88,8374 96,4578 0 0,0001 0,8012 0,0893 99,4534 98,5116 89,3127 0,0053 0 89,9926 96,4631 0 0,0013 0,4743 0,1295 99,4548 98,986 89,4421 0,3556 0 90,3246 96,8187 0 0,0149 0,0497 0,1738 99,4697 99,0357 89,6159 1,4991 0 90,3963 98,3179 0 0,0243 0,021 0,3632 99,4939 99,0567 89,9791 0,4458 0 92,012 98,7637 0 0,0134 0,1646 0,6044 99,5073 99,2213 90,5835 0,2798 0 92,5662 99,0435 0 0,0231 0,0665 0,1855 99,5304 99,2878 90,769 0,3215 0 92,9468 99,3649 0 0,054 0,0431 0,1332 99,5845 99,3309 90,9021 0,2689 0 93,4429 99,6338 0 0,0778 0,0253 0,1599 99,6623 99,3563 91,0621 0,1019 0 95,5456 99,7358 0 0,0542 0,1183 0,8354 99,7165 99,4746 91,8975 0,0366 0 97,2528 99,7724 0 0,0001 0,0628 0,873 99,7166 99,5374 92,7705 0,0048 0 97,2553 99,7772 0 0,0009 0 0,013 99,7175 99,5374 92,7835 0,0003 0 97,3043 99,7775 0 0,0002 0,0014 0,0626 99,7177 99,5388 92,8461

Tabla 1 – Modos de vibrar y porcentajes modales de masa equivalente.

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10.-MASA SISMICA. Story STORY3 STORY2 STORY1 BASE Totals

Point UX UY UZ RX RY RZ All 5,532672 5,532672 0 0 0 0 All 5,146905 5,146905 0 0 0 0 All 12,514627 12,514627 0 0 0 481,041977 All 3,235013 3,235013 0 0 0 0 All 26,429217 26,429217 0 0 0 481,041977

⁄

⁄

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11.-CONCLUSIONES. Se ha visto la importancia de la configuración, disposición y cantidad de los elementos estructurales a la hora de obtener un buen resultado en el análisis del modelo estructural, así como también la correcta discretización de los muros, donde la unión total de todos los elementos finitos en sus vértices permite que el diseño logre tener un flujo de cargas uniforme. También fue importante la revisión constante del modelo durante su desarrollo, ya que se lograba encontrar errores de mal diseño, evitando así la acumulación de estos. Con respecto a las cargas aplicadas al modelo, se vio que el porcentaje de masa bajó, ya que en un principio lo requerido se lograba a los 36 modos de vibrar. En general el diseño se comporto de la forma esperada, logrando los porcentajes de participación de masa en el modo 41.

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12.- BIBLIOGRAFÍA 

Instituto nacional de normalización (Chile). Diseño estructural: permanentes y cargas de uso. Nch 1537. Santiago, Chile. 2009. 38p.



CINTAC. Catalogo instapanel. [en línea] [consulta: 17 de diciembre de 2011]

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CINTAC. Manual de diseño canales y costaneras grandes dimensiones. [en línea] [consulta: 21 de diciembre de 2011]

Cargas

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