Trabajo Etabs 2013

UNIVERSIDAD DE LA SERENA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES

MODELACIÓN, ANALISIS Y DISEÑO DE EDIFICIO EN ETABS 2013

CARLOS FELIPE PLAZA PLAZA

Trabajo para la asignatura APLICACIÓN PROGRAMA SAP2000 Y ETABS

Profesor: Ing. Esteban Marcelo Guajardo Nieto

La Serena, 2013

INDICE

Introduccion

3

Estructuracion

4

Entrada de Datos

6

Visualizacion 3D

15

Analisis Dinamico

18

Diseño Estructural

21

Conclusion

38

2

Introduccion

Como termino del ciclo del electivo, Aplicaciones SAP2000 y Etabs, presentaré a continuacion el ultimo informe que consta del diseño de una estructura de hormigon armado que tiene como principal estructuracion un sistema de muros perimetral cuya particularidad o principal enfasis es la geometria en planta con una rigidez mucho mayor en la direccion de analisis Y respecto de la otra direccion de analisis. Cabe tambien mencionar que mostrare en el informe la estructuracion del modelo en base a la ultima actualizacion del softaware Etabs2013 y que mientras avance el informe, los detalles que presenta este software y las bondades que posee. Las imágenes capturadas se realizaron directo del programa por lo tanto se infiere el orden cronologico del ingreso de datos, por lo tanto, la correcta estructuracion parte de una secuencia logica de entrada de datos. La imagen a continuacion es la ventana de inicio del programa que trae por particularidad un menu de recurso el cual me hace un vinvulo directo con los manuales que trae por defecto el software(fig.1)

Fig. 1

3

Estructuracion Plantas

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Se estructuro de tal manera que el modelo pudiese contener lo mas cercano posible el centro de rigidez al centro de masa para que no tomase demasiado momento torsor en planta. Se muestra en las figuras 2, 3 y 4 correspondiente a las plantas 1,2,3 respectivamente.

4

Otra particularidad del software es la pestaña de exploracion(fig.5) que hace mas accecible la entrada de datos, como tambien el panel de unidades(fig.6).

Fig. 5

Fig. 6

5

Entrada de Datos

La entrada de datos se hace por el menu Define (fig.7) de la misma manera que se emplea en el software SAP2000. Desde este item en adelante se asume la entrada de datos por cada comando desde el menu Define.

Fig. 7

6

Definicion de materiales

Fig. 8

Fig. 9

7

Definir elementos Frame

Fig. 10

Definir elementos Area Losas

Fig. 11

8

Muros

Fig. 12

Definir Espectros

Fig. 13

Fig. 14

9

Definir Masas

Fig. 15

Definir Cargas

Fig. 16

10

Casos de Carga

Fig. 17

Fig. 18

11

Combinaciones de Carga

Cabe mencionar que las combinaciones adoptadas como PP y SC se refieren directamente a los estados de carga MUERTA y VIVA respectivamente.

Fig. 19

Fig. 20 12

Propiedades de asignacion a elementos SHELL

Fig. 21

Piers y Spandrel

Fig. 22

Fig. 23

13

Auto mesh o Malla automatica de elementos finitos para losas

Fig. 24

Opcion de Visualizacion

Fig. 25

14

Asignacion de Diafragmas Rigidos

Fig. 26

Fig. 27

15

Asignacion de Piers a Muros

Fig. 28

Fig. 29

16

Visualizacion 3D

Fig. 30

Fig. 31 17

Resultados

ANALISIS DINAMICO

Propiedad de los materiales

Tabla 1

Parámetros sísmicos

Tabla 2 18

Centro de Masas y Centro de Rigidez

TABLE: Centers of Mass and Rigidity Story Diaphragm

Mass X tonfs²/m

Mass Y tonfs²/m

XCM

YCM

m

m

Cumulative Cumulative X Y tonf-s²/m

tonf-s²/m

XCR

YCR

m

m

Story1 D1

55,039

55,039

3,418

11,911

55,039

55,039

3,483 15,471

Story2 D2

49,606

49,606

3,519

12,221

49,606

49,606

3,379 18,044

Story3 D3

20,402

20,402

3,978

11,200

20,402

20,402

3,686 19,807

Tabla 3

Fig. 32

19

Periodos Modales y Frecuencias

TABLE: Modal Periods and Frequencies Case Mode Period Frequency sec cyc/sec Modal 1 0,262 3,816 Modal 2 0,113 8,827 Modal 3 0,103 9,682 Modal 4 0,056 17,738 Modal 5 0,049 20,378 Modal 6 0,048 20,896 Modal 7 0,039 25,574 Modal 8 0,022 46,253 Modal 9 0,018 57,061

Circular Frequency rad/sec 23,9743 55,4644 60,8327 111,4536 128,0387 131,2951 160,6847 290,6173 358,5274

Eigenvalue rad²/sec² 574,7694 3076,2961 3700,6167 12421,9037 16393,9021 17238,3942 25819,5609 84458,4378 128541,9123

Tabla 4

Participación Modal

TABLE: Modal Participating Mass Ratios Case Mode Period UX UY Sum UX Sum UY RZ Sum RZ sec Modal 1 0,262 0 0,0001 0 0,0001 9,694E-07 9,694E-07 Modal 2 0,113 0,622 0,0003 0,622 0,0005 0,1639 0,1639 Modal 3 0,103 0,0011 0,0023 0,6231 0,0028 0,000004336 0,1639 Modal 4 0,056 0,154 0,0075 0,7771 0,0102 0,7183 0,8823 Modal 5 0,049 0,0024 0,0001 0,7795 0,0104 0,0137 0,8959 Modal 6 0,048 0,003 0,9008 0,7825 0,9112 0,0049 0,9008 Modal 7 0,039 0,1513 0,000001737 0,9337 0,9112 0,016 0,9168 Modal 8 0,022 0,0647 0,0018 0,9985 0,913 0,0043 0,9211 Modal 9 0,018 0,001 0,0851 0,9995 0,9981 0,0001 0,9212 Tabla 5

De la tabla de participación modal se obtiene los T*x y T*y que son los periodos de que llevan más masa modal en la dirección de análisis y se ajusta al espectro Sa de la estructura.

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Propiedades Dinámicas

Periodo fundamental en la dirección X (seg) Periodo fundamental en la dirección Y (seg)

0.113 0,048

Periodo torsional (seg)

0.056 7

Numero de modos considerados Masa modal fundamental en la dirección X (%)

62,2

Masa modal fundamental en la dirección Y (%)

90.08

Masa modal torsional (%)

71,83

Masa modal total en la dirección X (%)

93,37

Masa modal total en la dirección Y (%)

91,12

Masa modal torsional total (%)

90,08 Tabla 6

Espectro de Diseño

Peso Sísmico (T/m2)

1,45

Factor de reducción de respuesta (R*x)

3,25

Factor de reducción de respuesta (R*y)

2,08 Tabla 7

21

Diseño Estructural

Por consideración especial del informe, diseñare muros y vigas de Ejes F (fig.33), Eje 1 (fig.34), Eje 2 (fig.35), Eje 7 (fig.36) y Eje 8 (fig.37) en elevación ocupando la metodología del software y comparando con la teoría mediante el método de reducción de cargas. Procedimiento de diseño en Etabs2013 Para elementos Piers    

Seleccionar los elementos Pier a diseñar. Seleccionar pestaña Designe. En ítem Shear Wall Designe seleccionar el comando Asigne Pier Sections luego, Pinchar la opción Uniform Reinforcing.

Fig. 33

22

Una vez realizado la opción de diseño de los elementos se procede a elegir las combinaciones de carga para efecto de diseño. Siguiendo la secuencia en la figura 34 y figura 35.

Fig. 34

Fig. 35

23

Una vez realizada la configuración para el método de diseño por defecto del software teniendo presente que la selección ejecutada anteriormente es uno de los 3 métodos que da por opción según el código de diseño americano ACI 318-11, procederemos a ejecutar la pestaña Start Desing/Check (fig.36).

Fig. 36

24

Diseño Pier Eje F

Fig. 33

25

Diseño Pier Eje 1

Fig. 34

26

Diseño Pier Eje 2

Fig. 35

27

Diseño Pier Eje 7

Fig. 36

28

Diseño Pier Eje 8

Fig. 37

29

Diseño de vigas Eje 1

Fig. 38

30

Diseño Vigas Eje 7

Fig. 39

31

Diseño de Losa Losa Piso 1

Fig. 40

Detailing

Fig. 41 32

Fig. 42

Rec= 2 cms e= 15 cms ρ < ρ min = 0,002

=> As = 2,6 cm2

33

Losa Piso 2

Fig. 42

Detailing

Fig. 43

34

Fig. 44

Rec.= 2 cms E= 15 cms. ρ < ρ min = 0,002

=> As = 2,6 cm2

35

Losa Piso 3

Fig. 45

Detailing

Fig. 46

36

Fig. 47

Rec. = 2 cm. E= 12 cms. ρ < ρ min = 0,002

=> As = 2 cm2

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Conclusión

Se puede concluir una vez realizado el informe lo complejo y determinante que puede ser el mal ingreso de información respecto a un modelo estructural debido a lo sensible que son los datos ya que un nudo no acoplado como debiese puede generar periodos mayores, como consecuencia no encontrar un periodo propio correcto en la estructura y por ende no tomar masas modales coherentes al espectro con el que se está diseñando. Cabe destacar lo importante que es tener también un claro concepto de estructuración porque de ahí depende si el modelo se ajusta a esfuerzos admisibles tolerables del punto de vista de la economía de la estructura como también de esfuerzos. Otra conclusión importante es la ventaja de manejar software tan poderosos en función del tiempo que requieren los mandante ya que hace mas ágil el desempeño del Ingeniero Estructural no obstante tener presente que el diseño va de la mano con un buen análisis del modelo y por ende tener claro los conceptos estructurales como también el dominio de la teoría ya que un modelo mal estructurado desde un comienzo el Ingeniero debe tener la capacidad de darse cuenta como están solicitados los elementos de tal manera tenga la capacidad de decisión de “sanear” la estructura de tal manera que las cargas se distribuyan de la forma más directa a la fundación como también no tome muchos esfuerzos debido a la torsión accidental. El software como tal es una herramienta útil que cualquier Ingeniero por lo tanto no debe quedarse con los resultados que arroje el programa sino que también deberá chequear con sus métodos mediante cálculos manuales la veracidad de los resultados. Otra conclusión con respecto al modelo es la poca rigidez que careciera respecto un eje al otro produciendo así mas trabajo en muros debido a la masa que desplazaba en la dirección corta. Finalizando se agradece los conocimientos obtenidos durante el curso poniendo en claro que uno como estudiante no puede quedarse con lo aprendido sino que debe instruirse a lo largo de la vida profesional citando este dicho…”uno nunca termina de aprender”….siendo autosuficiente en la medida que sea.-

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