Paso a Paso-ETABS

Paso a Paso Modelación de un Edificio de Hormigón Armado en ETABS A continuación se realizara el seguimiento al proceder para realizar la modelación del edificio que nos correspondió. Primero que nada partiremos señalando que el programa computacional del edificio se realizará mediante el programa ETABS 9.0. Se modelará un edificio de 5 pisos, cuya altura de entrepiso es H = 2,5 m. La planta se muestra a continuación (ésta se repite en todos los pisos).

Para comenzar a modelar, lo primero que debemos considerar es definir las unidades de medida en las que se trabajará. En lo que respecta a este caso se optara por trabajar en toneladas y metros. En la parte inferior derecha de la pantalla aparecen las opciones de las diferentes unidades con las que se puede trabajar en ETABS. Es entonces por ello que seleccionaremos lo siguiente:

Ahora bien, ingresadas las unidades se comenzará a generar la grilla. Para esto se deberá ingresar a la barra de herramientas en la parte superior. En la sección FILE se seleccionará NEW MODEL

Luego de lo cual la ventana original se dividirá en dos, y se desplegara una opción que nos dirá lo siguiente;

Luego de seleccionar No en la ventana New Model Initialization, aparecera la siguiente ventana que completamos con los siguientes datos, ya que nuestra planta y elevación, así lo indican:

Ante lo cual el programa ETABS desplegara la siguiente grilla, entregándonos una vista en planta y en elevación, respectivamente:

En esta etapa de la modelación se permite un espaciamiento único entre grillas para los diferentes ejes. Para el caso del eje z no se presenta ningún problema, pues todos los pisos se encuentran separados a la misma distancia, para nuestro caso 2,5 metros. Para el caso del eje y tampoco hay problemas, pues las distancias entre grillas es de 5 metros. Sin embargo para el eje x las distancias no son iguales entre grillas. Editamos la grilla para que la distancia entre C y D sea de 6 m. (ahora es de 5 m.) Es por esto que se debe modificar, de la siguiente forma: Hacemos clic sobre el botón derecho del mouse sobre cualquiera de las dos ventanas, aparecerá entonces,

Al realizar el paso anterior, cambiaremos en la posición que se indica en circulo abajo el 15, por el 16, ya que la distancia es de 6 metros y no de 5 metros, para hacer efectivo la modificación , hacemos clic en OK.

Luego, ETABS desplegara la siguiente malla, que refleja el cambio impuesto en la grilla descrita:

En el mismo menú Edit Grid Data agregamos más líneas a la grilla para poder dibujar posteriormente los muros. Las medidas de esto serán de 2,5 m. de ancho, por las razones arrojadas en el informe anterior;

Luego de seleccionar la distribución de los ejes como la dada anteriormente, ETABS entregara lo siguiente;

Ahora ya se tiene el modelo general de nuestro edificio. El siguiente paso es especificar los materiales y secciones que se utilizarán. Para esto se deberá ingresar a la barra de herramientas. En DEFINE se seleccionará MATERIAL PROPERTIES y se abrirá una pequeña ventana donde se deberá seleccionar ADD NEW MATERIAL.

Luego se desplegara la ventana que nos dará la opción de especificar cada una de las características que deseamos que tenga nuestro hormigón H30, con una resistencia especificada f’c= 250 kg/cm2 y fy= 4200 kg/cm2.

Una vez definido el material constructivo, definiremos las secciones de vigas de con que constara nuestro edificio, que como dijimos anteriormente, serán las mismas a emplear en toda la estructura. Seleccionamos DEFINE, luego FRAME SECTIONS, aparecerá la ventana de la derecha, en la cual seleccionaremos ADD RECTANGULAR, y le damos OK;

A continuación se desplegara la ventana RECTANGULAR SECTION, en donde se especificara el nombre de la sección que ente caso será VIGA y se agregaran las demás propiedades que esta tendrá y que están dadas por el informe anterior, especialmente en cuanto a sus medidas, las que serán de

Al seleccionar REINFORCEMENT, aparecerá el siguiente recuadro, en el que seleccionaremos Beam, y el recubrimiento deseado, que será de 5 cm por lado;

Por otro lado debemos repetir el proceso anterior, pero esta vez para las columnas, para ello usaremos una sección de 25*25 cm2 , ya que ese fue el resultado que arrojaron las cubicaciones;

Una vez definidos, tanto vigas como columnas, debemos definir secciones de muros y losas. Primero definiremos los muros, vamos a DEFINE, en donde seleccionaremos Wall/Slab/Deck Sections, en ETABS, nos aparecerá lo siguiente;

Luego, se abrirá la siguiente ventana, en la que debemos establecer todas y cada una de las propiedades con que contara nuestro muro;

Ahora de manera similar para las losas, vamos a DEFINE, en donde seleccionaremos Wall/Slab/Deck Sections, en ETABS, nos aparecerá lo siguiente;

Ante lo cual se desplegara la ventana que se muestra en la parte inferior, y en la que se deben especificar los detalles de las losas, el más esencial es el espesor, el cual fue para nuestro edificio de 16 cm., esto según los cálculos establecidos en la parte de cubicaciones;

Ahora que finalizamos la definición de todos y cada uno de los materiales y propiedades de las secciones, con el fin de visualizar los colores según el tipo de sección, vamos al menú View. Esto lo hacemos en las dos ventanas de trabajo, es decir, tanto en la ventana de elevación, como en la de planta de ETABS.

El proceso que sigue será dibujar cada uno de los elementos que componen nuestro edificio. Dibujaremos solamente los elementos del primer piso, los cuales luego replicaremos hacia los pisos superiores. Comenzaremos dibujando los elementos de la planta; Iremos a DRAW, luego a DRAW AREA OBJECTS, seleccionaremos Create Areas at Clic; ante lo cual se desplegara la ventanita de la derecha y en la que seleccionaremos LOSA;

Luego, en la ventana de la elevación a 2,5 m desde la planta debemos seleccionar toda la zona en donde se ubican las losas, como se muestra a continuación;

Luego dejamos de presionar el Mouse, y el programa arrojara lo siguiente;

Lo que corresponde a la distribución de las losas para el primer piso, de acuerdo a las propiedades dadas a la losa anteriormente.

Anteriormente definimos a la losa como un elemento de area, ahora bien para definir nuestra viga, lo haremos como un elemento de linea, para ello, iremos a DRAW, luego a DRAW LINE OBJECTS, seleccionaremos Draw Lines; ante lo cual se desplegara la ventanita de la derecha y en la que seleccionaremos VIGA;

Hacemos clic en A, luego en D. Luego, para que los nodos de la viga dibujada, coincidan con los nodos de los elementos de losa adyacentes, dividimos la viga de la siguiente forma. Seleccionamos la viga y vamos al menú Edit.

El paso anterior se debe realizar para todas las vigas, ya que el software trabaja en base a “elementos finitos”, por lo que para su correcto funcionamiento debe haber compatibilidad de deformaciones entre elementos, esto se traduce en los nodos en común que tienen elementos adyacentes. Por ejemplo una viga ubicada en el eje 4, que va desde A a D, debe tener nodos en A, E, F, B, C, G, H y D, con el fin de que exista compatibilidad de deformaciones con los elementos de losa que están ubicados a su lado. Finalmente la planta se debe ver de esta manera.

De la misma forma, es posible dibujar las columnas y los muros en elevación. Para esto cambiamos la vista de planta a elevación, como se muestra a continuación;

Nos podemos mover entre las distintas elevaciones con las flechas (hacia arriba y debajo). Por ejemplo en el eje 2, se deben dibujar columnas y muros.

El siguiente paso es dibujar las columnas y muros, para ello se procedio, como se muestra en la imagen de abajo;

Una vez hecho lo anterior el corte en 2-2 debería lucir de la siguiente manera;

La forma anteriormente descrita de proceder debe realizarse con todos los ejes que posean columnas y muros.

De forma tal de visualizar lo que hemos hecho hasta ahora de mejor forma, seleccionamos en View/ Set Building View Options/ Especial Effects/ Extrusion,

Luego de eso, ETABS, arrojara lo siguiente, que será el resultado de lo que hasta ahora llevamos;

Con el objetivo de definir si una viga es normal, invertida o semi-invertida (por defecto, la viga queda centrada respecto del nivel de piso), ésta se debe seleccionar una vez que haya sido asignada y luego proceder de la siguiente manera;

Luego, presionaremos ASSIGN, luego FRAME/LINE, y finalmente Insertion Point;

Dentro de los últimos pasos importantes que restan por completar debemos definir nuestra losa. Para obtener una mayor eficiencia computacional se supondrá que las losas se comportan como un diafragma rígido por piso, de esta manera se eliminan tres grados de libertad y se impone que los esfuerzos sean traspasados a los elementos perimetrales uniformemente sin permitir una deformación lateral de la losa. Para lo anterior realizaremos lo siguiente;

Luego de realizar lo anteriormente señalado, ETABS desplegará el siguiente dibujo, que indicará la rigidez de la losa en su totalidad;

Ahora bien, nuestro modelo esta completo, y solo nos queda replicarlo para los restantes 4 pisos, para ello haremos lo siguiente;

Al seleccionar OK, el modelo computacional entregado por ETABS, lucirá de la siguiente forma;

Lo que nos resta es asignarle los empotramientos a los apoyos de la base, esto es, en la elevación 0 que nos entrega ETABS. Para ello, seleccionamos todos los nodos de la base, de la siguiente manera;

A raíz de lo anterior todos los apoyos de nuestra estructura estarán empotrados en la fundación.

La descripción que se dio detalladamente en las 20 páginas anteriores corresponde a la disposición original en que se nos entrego la planta del edificio número 2, en donde la distribución de los muros era en el interior de la estructura. Por otro lado es conocido por nosotros que la mejor disposición en cuanto a confiabilidad y uso de recursos, resulta ser aquella en que la totalidad de los muros a repartir se encuentre lo mas alejada posible del centro de masa de la estructura. Teniendo en cuenta lo anterior se procedió de la siguiente manera. Primero que nada diremos que después de múltiples intentos con el software ETABS, en lo que respecta mas que nada a la optima configuración de los muros, esto es, la disposición que permitiera lograr que nuestro edificio capturara en los primeros modos de vibrar, los que por otro lado son los mas significativos, solo traslación para los primeros modos , mientras que el modo rotacional se reflejara a partir de los modos secundarios o terciarios, se llego a que lo mejor era establecer 8 muros los que se ubicaran 2 por cada una de las 4 esquinas de la estructura. La configuración esquemáticamente es la que arroja el modelo mostrado a continuación;

Ahora daremos conocer

bien, a los

resultados gráficos de los modos de vibrar, además de las tablas arrojadas por ETABS, para poder finalmente realizar un análisis acabado de los resultados arrojados.

Deformada por carga muerta

Modos de Vibrar Para el modo 1: T=0,2854 (s)

Para el modo 2: T=0,2854 (s)

Para el modo 3: T=0,1764 (s)

Para el modo 4: T=0,0692(s)

Mediante un análisis a simple vista es posible reconocer, que; - Los modos de vibrar 1,2 y 4 : presentan solo traslación. - El modo de vibrar 3: presenta traslación y rotación. El modo de vibrar 1 presenta traslación con respecto al eje X la cual es muy significativa, aunque también podríamos decir que existe cierta traslación con respecto al eje Z, lo que se aprecia al ver la animación de ETABS, pero esta es prácticamente despreciable. En cuanto al periodo, este corresponde a 0,2854 (s). El modo de vibrar 2 presenta traslación con respecto al eje Y la cual de manera análoga al modo 1 resulta ser muy relevante versus la que ocurre en el eje Z, que aunque registra una muy pequeña, esta no alcanza a ser de gran interés. El periodo de la estructura es el mismo del primer modo y corresponde a 0,2854 (s). El modo de vibrar 3 presenta traslación y rotación con respecto al eje X e Y, movimientos que cabe mencionar resultan relevantes, lo que se confirma por la modelación virtual arrojada por ETABS, al igual que en los dos casos anteriores en Z también se registran desplazamientos, pero estos son pequeños, aunque ya se aprecian mas que antes. El periodo ahora sí varia y corresponde a 0,1764 (s)

El modo de vibrar 4 presenta traslación con respecto al eje X y Z, con un periodo correspondiente a 0,0692 (s). Los siguientes modos no resultan interesantes para el análisis que nos compete, por su poca influencia mas que nada en los movimientos sísmicos que pueda registrara nuestra estructura. Para extraer la información del análisis debemos ver las tablas de resultados. A continuación se desplegaran las entregadas por ETABS;