Descripción: Manual Básico de ETABS para Diseño de Edificio de Acero...
EJEMPLO APLICADO PARA ESTRUCTURA DE ACERO ETABS V13.
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ETABS
Elaborado por: Ing. Miguel Vielma Miguel A. Vielma M. Móvil:+58 414 2441496 +58 412 6257550 +1(786) 5483226 Perfil público http://ve.linkedin.com/pub/miguel-vielma/40/b72/512 twitter: @miguelvielma325 Página 1
EJEMPLO APLICADO PARA ESTRUCTURA DE ACERO ETABS V13.
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1. 2. 3. 4. 5. 6.
Icono de entrada al programa ETABS V13. Pantalla de Inicio ETABS V13. Crear un modelo nuevo. Ajustar valores en la ventana de inicialización de modelo. Crear el sistema de ejes (Grid Only). Selección de unidades.
7. Definición de materiales. 8. Definir Secciones. 9. Definir elementos de losa. 10. Definición de espectro. 11. Definir los patrones de carga. 12. Definir los casos de carga. (Load cases) 13. Agregar el sismo para los casos de carga. 14. Definición de combinación de cargas. 15. Definir la fuente de masa. 16. Definir los casos modales. 17. Modelado de estructura. 18. Verificación de las secciones asignadas durante el modelado. 19. Asignar mesh a losa de escalera. 20. Asignar Cargas de diseño. 21. Definir el diafragma. 22. Chequeo del modelo matemático. 23. Corrida y chequeo del modelo matemático. 24. Chequeo del modelo matemático. 25. Chequeo del cortante basal 26. Chequeo de las masas participativas. 27. Chequeo de las derivas o control de desplazamientos. 28. Chequeo de las masas participativas. 29. Diseño de estructuras de acero.
6 7 7 8 8-12 13 14-19 19-23 24-29 30-43 44-45 46-48 48-51 52-54 55-56 57-61 62-69 70-71 72-77 77-86 87-93 93 94-95 96 97-98 98-100 100-102 103-104 104-108
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ADVERTENCIA
Es considerable el tiempo, esfuerzo y dinero invertido en el desarrollo y documentación de ETABS. El programa ha sido probado y usado extensivamente, sin embargo, al usar el programa el usuario entiende y acepta que no hay garantías hechas por los desarrolladores ni los distribuidores en cuanto a la exactitud y confiabilidad del programa. El usuario explícitamente entiende las suposiciones del programa y debe verificar independientemente los resultados.
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LA INGENIERIA ESTRUCTURAL EL ARTE DE UTILIZAR MATERIALES Que tienen propiedades que solo pueden ser estimadas
PARA CONSTRUIR ESTRUCTURAS REALES Que solo pueden ser analizadas aproximadamente
QUE SOPORTAN FUERZAS Que no son conocidas con precisión
DE MANERA QUE NUESTRA RESPONSABILIDAD CON EL PÚBLICO SEA SATISFECHA
Adoptado de un autor anónimo “El ingeniero estructural no puede hacer que una forma estructural inadecuada se comporte satisfactoriamente ante un sismo”
Dowrick (Ref.2.7.1)
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ETABS es un programa de análisis y diseño de sistema de edificaciones, que desde hace más de 30 años ha estado en continuo desarrollo para brindarle al ingeniero una herramienta confiable, sofisticada y fácil de usar. ETABS 2013 posee una poderosa e intuitiva interfaz gráfica con procedimientos de modelaje, análisis, todos integrados usando una base de datos común. Aunque es fácil y sencillo para estructuras simples, ETABS también puede manejar grandes y complejos modelos de edificios, incluyendo un amplio rango de comportamientos no lineales, haciéndolo la herramienta predilecta para ingenieros estructurales en la industria de la construcción. ETABS es un sistema completamente integrado. Detrás de una interfase intuitiva y simple, se encajan poderosos métodos numéricos, procedimientos de diseño y códigos internacionales de diseño que funcionan juntos desde una base de datos. Esta Integración significa que usted crea solo un sistema de modelo de piso y sistema de barras verticales y laterales para analizar y diseñar el edificio completo. Las convenciones de entrada y de salida usadas corresponden a la terminología común de edificaciones. Con ETABS , los modelos se definen de forma lógica: piso por piso, viga por viga, columna por columna, tramo por tramo, muros por muros y no como corrientes de puntos y elementos no descritos como lo hacen la mayoría de los programas para fines generales. Así la definición estructural es simple, ordenada y significativa.
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[email protected] 1. Icono de entrada al programa ETABS V13.
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[email protected] 2. Pantalla de Inicio ETABS V13.
Modelo Nuevo. Abrir modelo existente.
Modelos recientes.
3. Crear un modelo nuevo, Ir a (New model + Click).
Uso de valores predeterminados Usar la configuración de un archivo Usar la configuración con los valores establecidos en la parte de abajo Sistema de unidades Base de datos. Secciones de acero. Código de diseño de acero. Código de diseño de concreto
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Ajustar valores en la ventana de inicialización de modelo.
m, kg, seg. American institute of steel construction 2014 American institute of steel construction, Load and resistance factor design 1993 American Concrete Institute 2008
5. Crear el sistema de ejes (Grid Only).
N° Ejes en X N° de líneas en dirección X y Y
N° Ejes en Y
N° de pisos Altura de piso
Dist Ejes en X
Espaciado de líneas en dirección X y Y.
Dist Ejes en Y
. Espaciado de cuadricula personalizada.
.
.- Indicar Numero de ejes y separaciones en el sistema de ordenadas X, Y. Miguel A. Vielma M. Móvil:+58 414 2441496 +58 412 6257550 +1(786) 5483226 Perfil público http://ve.linkedin.com/pub/miguel-vielma/40/b72/512 twitter: @miguelvielma325 Página 8
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[email protected] Indicar Número de niveles y espaciado de alturas. 5.1 Para configurar el sistema de grids, seleccionar la opción Custom grid spacing, de inmediato se activará el botón Edit Grid Data, Ok.
5.2. Modificar los datos de la cuadricula. Nombre de sistema grid
Nota: Cuando la separación de ejes no es simétrica, se activa la opción Display grid data spacing, esta ventana permite la configuración de los ejes, Ok.
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[email protected] 5.3.Área de trabajo del Etabs V13.
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[email protected] 5.4.Editar Pisos y cuadricula. Ir a (Edit+Edit Stories and Grid Systems).
Editar pisos y sistema de cuadricula.
Master Story: Piso maestro. (Yes, No) funciona cuando varios pisos son iguales. Se activa Yes, para el piso que se considere maestro.
Similar to: Similar ha. Indicar el piso que se considere maestro
Modificar: Etiqueta de nivel Altura Piso patrón Pisos similares
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[email protected] 6. Selección de unidades.
Ir a (Units+ Consistent Units+ Click). Consistent Units. Las unidades pueden cambiarse cuantas veces sea necesario durante el modelado de la estructura, aligerando cualquier trabajo de conversión. Recomendaciones: .- Para la definición de los materiales: Kg/cm. .- Indicar distancias al modelar: Kg/m .- Definir espectro: Kg/m .- Agregar Cargas: Kg/m
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[email protected] 7. Definición de materiales. Ir a (Define + Material properties, Ok).
..- En la ventana se muestran los materiales por defecto.
Acero (Steel) Concreto (Concrete)
Barra de refuerzo (Rebar)
Agregar Nuevo Material… Agregar Copia de Material… Modificar Material…
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[email protected] 7.1.Materiales a utilizar; para columna, Perfiles Unicon, Para Vigas, Perfiles Properca. Tipos de Acero Estructural.
Para perfiles Unicon
Para perfiles Properca
Propiedades del acero estructural. Módulo de elasticidad
E= 2.1x106 kgf/cm2
Módulo de corte
G= E/2.6≈808000 kgf/cm2
Coeficiente de Poisson
v=0.3
Peso unitario
7850 kgf/m3
Coeficiente de dilatación térmica lineal
α=11.7x10-6/°C
Ver Covenin - Mindur 1618-1998 Estructuras de acero para edificaciones Metodo de los estados limites, pg 24
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[email protected] 7.2. Definir los datos asociados al acero tipo UNICON.
Indicar módulo de elasticidad. diseño.
Modificar las propiedades de diseño.
.- Ajustar las propiedades del material según lo establecido en el catálogo comercial de preferencia.
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[email protected] 7.3. Ingresar un nuevo material Add new material.
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[email protected] 7.4.Modificar material para Concreto. Fc250 (Modificar/ Mostrar Material). Propiedades del concreto estructural. Resistencia a Compresión fc=250Kg/cm². Peso unitario 2400 kgf/m3 Módulo de elasticidad E= 15100∗ √(𝑓𝑐) 𝑘𝑔𝑓/𝑐𝑚2 Coeficiente de Poisson Coeficiente de expansión térmica Módulo de corte
v=0.20 A=0.99x10-5 G= E/2.6≈808000 kgf/cm2
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Especificar resistencia a la compresión del concreto.
8. Definir Secciones. Ir a (Define+ Section properties + Frame sections).
Sección de perfil… Sección de losa… Encofrado colaborante… Sección de muro…
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[email protected] .- Eliminar las secciones por defecto.
8.1.Formato de la base de datos .xml
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[email protected] 8.2.Para importar la data al ETABS V13 se debe proceder de la siguiente manera. Perfil Properca Perfil Unicon
.- El ETABSV13 ofrece una galería de perfiles; Concreto, acero y elementos compuestos. En este caso, se va a trabajar con perfiles de acero estructural. (Clic sobre el perfil resaltado). 8.3. Importar base de datos .xml
Buscar el archivo .xml
.- (…) Click, Buscar el archivo. Seleccionar y abrir.
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[email protected] 8.4. Seleccionar perfiles electro soldados (Properca)
Verificar que el acero de diseño corresponda a los perfiles exportados.
Seleccionar los perfiles requeridos. Ok
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[email protected] 8.5. Selecciones Perfiles Cuadrados (Unicon)
Extensión de la base de datos .xml
Verificar que el acero de diseño sea correspondiente a los perfiles exportados.
Seleccionar los perfiles requeridos. Ok
Ok. Miguel A. Vielma M. Móvil:+58 414 2441496 +58 412 6257550 +1(786) 5483226 Perfil público http://ve.linkedin.com/pub/miguel-vielma/40/b72/512 twitter: @miguelvielma325 Página 23
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[email protected] 9. Definir elementos de losa 9.1 Definición de elemento deck Ir a (Define+ Section Properties+Deck Sections…)
Encofrado colaborante.
.- Modificar el elemento existente. (Modify/Show property).
Agregar nueva propiedad. Agregar copia de propiedad. Modificar/mostrar propiedad. Borrar la propiedad.
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[email protected] .- Valores para el sofito metálico. En función a las características del mismo. El sofito metálico es una lámina de acero estructural galvanizado, calidad ASTM A611 Grado C, para ser usado como encofrado colaborante en la cual se conjugan las propiedades del concreto y del acero.
Características principales del encofrado colaborante. Fy=2320 kgf/m2
SIGALDECK 1.5” Dimensiones y propiedades para el diseño. Calibre usado usadcomercial.
Cargas admisibles en kgf/m2. Como sección mixta acero-concreto.
Separación recomendable de correas.
*Utilizar combinación: 1.2CP+1.6CV, Según AISI-LRFD
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[email protected] Detalle típico del encofrado colaborante.
Conectores Es normal que en obra se sustituya los studs o conectores de corte, por retazos de cabilla o perfiles, por lo que indicamos al etabs las propiedades mecánicas de este material. Consideración de datos para ingresar al programa.
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Nombre de elemento. Tipo; lleno, no lleno, losa maciza Material de losa Material de encofrado Tipo membrana Modificadores, actualmente por defecto.
Espesor de losa de concreto Profundidad de canal Ancho de canal superior Ancho de canal inferior Espaciamiento de canal Espesor de cubierta. Peso por unidad. Diámetro de conectores Altura de conectores Resistencia mínima de agotamiento (fu) de conector de corte.
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[email protected] 9.2.Definición de losa para escalera. Ir a (Define+Section Properties+Slab Sections…)
Sección de losa.
.- Modificar el archivo Slab 1, Losa para escalera. (Modify/Show property…).
Modificar/mostrar propiedad.
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[email protected] - Se debe evaluar que el material de la losa, sea el correcto para su uso.
Nombre de sección de losa.
Espesor de losa.
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[email protected] 10. Definición de espectro. Para obtener el espectro de diseño se debe conocer valores representativos a la ubicación de la edificación. Como Zona sísmica, Tipo de suelo, y configuraciones de diseño. Se obtiene mediante una hoja de cálculo prediseñada. 10.1.Mapa de Zonificación sísmica de Venezuela.
Ver Covenin - Mindur 1756-1-2001 Edificaciones Sismorresistentes, pg 17
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[email protected] 10.2.Tipo de suelo. Suministrado por estudio de suelos. Tabla 5.1 Forma espectral y factor de corrección ϕ Material
Vsp (m/s)
Roca sana/fracturada Roca blanda o meteorizada y suelos muy duros o muy densos
>500
Suelos duros o densos
250-400
Suelos firmes/medio densos Suelos blandos/sueltos Suelos blandos o sueltosᵇ intercalados con suelos más rígidos
>400
170-250 50 ≤15 >15
S1 S2 S3 S3 S3ᵃ S3 S3ᵃ
0.80 0.80 0.75 0.70 0.70 0.70 0.70
S1 S2 S2 S2 S3 S2 S3
1.00 0.90 0.90 0.95 0.75 0.90 0.80
H₁
S3ᶜ
0.65
S2
0.70
a) Si Ao ≤ 0.15 úsese S4 b) El espesor de los estratos blandos o sueltos (Vs
