sap2000-etabs
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COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES DE CHIMBORAZOCENTRO DE ACTUALIZACION DE CONOCIMIENTOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZOFACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO BÁSICO DE
ETABS
27 –31 de Julio de 2009
Diego J. Barahona R.
INTRODUCCIÓN A LOS PROGRAMAS CSI
S A P 2 0 0 0
Nuevo Modelo
Abrir un modelo. Guardar los cambios.
Deshacer la última acción
Rehacer la última acción
Refrescar la ventana
Seguridad (candado)
Correr el programa
Ampliación de la estructura
Restaurar la vista
Restaurar el zoom previo
Ampliar el zoom.
Reducción de la vista
Arrastrar la vista
Visualizar en tres dimensiones.
Vista en el plano X Y
Vista en el plano X Z
Vista en el plano Y Z
Genera perspectivas
Vista de sección reducida.
Abre la ventana de set elements
Sube en la grillas.
Baja en las grillas.
Muestra la estructura deformada.
Muestra los modos de vibración.
Muestra las reacciones.
Muestra reacciones en elementos shell.
Asigna restricciones.
Asigna las secciones (tipo frame).
Asigna secciones (tipo shell).
Asigna cargas y momentos en nudos
Asigna cargas a elementos (frame)
Asigna cargas a elementos (shell)
Muestra estructura no deformada.
Permite seleccionar nudos, elementos ya sea tipo shell, o frame.
Alarga o acorta elementos tipo frame o shell con sus respectivos nudos.
Crea nudos.
Crea elementos shell. Crear elementos tipo frame
Crear elementos tipo shell Rectangulares
Crear elementos tipo shell rápidamente
Seleccionar todos los elementos
frame o shell incluyendo nudos Selección previa de objetos
Quitar la selección
Seleccionar elementos que se atraviesen
Muestra las fuerzas de elementos frame.
HISTORIA.- Los programas CSi representan los trabajos de investigación del Ingeniero Ashraf Habibulad y conducido por el Ph.D. Edgar L. Wilson en la Universidad de California. La Investigación y desarrollo en el área de la investigación de elementos finitos y técnicas de relación numérica resultaron en el lanzamiento de la serie de programas comerciales SAP200, ETABS, SAFE, etc.
REQUERIMIENTOS.-Sap2000 puede funcionar en cualquier equipo compatible IBM, con al menos la siguiente configuración:
Mínimo 16 Megas. en RAM. Al menos 200 Megas. de espacio libre en el disco duro. Sistema operativo Windows 95 o superior Tarjeta de video y monitor compatible con Windows que
soporten al menos resolución de 800x600 en 256 colores.
Ejercicio #1
Analizar la siguiente viga:
Para analizar esta estructura, se seguirá el siguiente procedimiento:
1.- Se ingresa al programa SAP2000y se eligen las unidades con las cuales se vaa trabajar.
2 T / m
4.50
2.- Se elige un nuevo modelo, para lo cual se selecciona la opción: (New Model Template), para luego escoger el modelo que en este caso es una viga de un vano.
3.- Se coloca el número de vanos que tiene la estructura, y la dimensiones
correspondiente.
4.- Luego se presenta una pantalla cono la siguiente en la que se muestra la geometría de la estructura.
5.- Se definen los estados de carga que actúan en la estructura, teniendo en cuenta que:
Se coloca 0 cuando no se debe tomar en cuenta el peso propio.
Se coloca 1 cuando se debe tomar en cuenta el peso propio.
6.- Para el caso de la carga distribuida, se asigna como se indican en los gráficos que se muestran a continuación. (Se debe tener siempre en cuenta la dirección y sentido). Para el caso de cargas puntuales, existen dos maneras de colocar las distancias, ya sea en forma absoluta, o en forma relativa, las dos opciones desde el nudo inicial (I).
7.- Antes de ejecutar el análisis se debe tomar en cuenta el tipo de estructura o de modelo con el que se está trabajando, en este caso es plana, es decir el análisis debe ser realizado en el plano x-z.
8.- Para ejecutar el análisis se tiene tres opciones: Mediante el Mouse escogiendo primero la opción Analyze y
luego el comando Run. Mediante el teclado presionando la tecla F5 Mediante el icono de acceso directo, que tiene la forma de
“play”
9.- El programa si no lo ha hecho antes, le pedirá que guarde los cambios en el archivo y le asigne un nombre al mismo, para lo cual se procede de la siguiente manera:
10.- Si no se han detectado errores en los datos proporcionados al programa, aparece el siguiente mensaje:
11.- Una vez terminado el análisis se pueden visualizar e imprimir de diferentes maneras todos los parámetros correspondientes al comportamiento estructural tales como: las deformaciones que presenta la estructura, las reacciones, las acciones internas (fuerzas axiales, cortantes y momentos flectores), etc.
Reacciones Diagrama de Cortantes
Diagrama de Momentos
Ejemplo # 2
Determinar la variación de acciones internas del pórtico plano que se indica en la figura:
Para la realización de este ejercicio se realiza el mismo procedimiento que se utilizó para el ejercicio anterior:
1. Se selecciona en el programa SAP2000 las unidades con las cuales se va a trabajar en el análisis.
4.001.5 T
1.0 T/m
2 T/m
2.00
2.00
3.00
2. Se elige un nuevo modelo, para lo cual selecciono: (New Model Template), para luego escoger el modelo que en este caso es un pórtico.
3. Se puede entonces observar la geometría del pórtico:
Número de pisos
Número de vanos
Altura del piso
Longitud del vano
4. Se definen los estados de carga que actúan en la estructura, teniendo en cuenta que:
Se coloca 0 cuando no se debe tomar en cuenta el peso propio.
Se coloca 1 cuando se debe tomar en cuenta el peso propio.
5. Para el caso de la carga distribuida, se asigna como se indican en los gráficos que se muestran a continuación. (Se debe tener siempre en cuenta la dirección y sentido). Para el caso de cargas puntuales, existen dos maneras de colocar las distancias, ya sea en forma absoluta, o en forma relativa, las dos opciones desde el nudo inicial (I).
6. La característica fundamental de este ejercicio es la presencia de una carga triangular, cuyo procedimiento de definición es el siguiente:
7.- Para observar todas las cargas que se han colocado sobre la estructura se pocede de la siguiente manera:
Para luego desplegar la siguiente ventana:
8.- Para la corrección de los ejes locales el procedimiento es el siguiente:
Grados de rotación
Para visualizar ejes locales
Luego de ejecutar el análisis con el comando Run en el programa tenemos los siguientes resultados:
Reacciones: Diagrama de cortantes
Diagrama de momentos:
Ejercicio Nº 03
Determinar la variación de acciones internas del pórtico plano que se indica en la figura:
6.0
2 T/m
2.0 4.0 4.0 2.0
18.00
4.5
2.0
1.5
3.0
11.0
3.0
1.5
1.5
5.0
11.0
1.0 T
3/5 T
4/5 T
1.5 T/m
2.0 T.m
1.- Para definir la geometría del pórtico plano que se desea analizar, en esta ocasión se debe definir una grilla que permita la adecuada disposición de los diferentes elementos estructurales:
Teniendo como resultado lo siguiente:
Luego se va creando nudos, para luego ser unidos mediante su respectivo icono.
Teniendo como resultado: Articulación Interior
Para definir y asignar la articulación interior, se debe seleccionar primero el elemento en donde esta la misma:
Para el miembro a la izquierda Para el miembro a la derecha
Para definir y asignar el momento concentrado, en cambio tenemos que seleccionar primero el nudo en donde está el momento, luego:
Icono para asignar momento
Entonces tenemos:Reacciones
Diagrama de cortantes:
Nudo en donde actúa el momento
Diagrama de momentos:
E T A B S (Tomado del artículo: “Aprender a través de la Práctica” del Ing. Pablo Caiza Ms.C )
1. INTRODUCCIÓN.
En el transcurso de los últimos años se han dictado una serie de cursos sobre el programa ETABS, con versiones cada vez más altas, en los que se ha constatado un cambio desde el criterio inicial que pedía conocer sus características básicas hasta el actual que desea profundizar y emplear los más sofisticados procedimientos de cálculo disponibles. Con el propósito de avanzar desde el conocimiento básico hasta el más alto posible se presentan una serie de ejercicios todos los cuales tienen una estructura similar pero que cambian en los detalles que completan dicha estructura inicial.
Debe también anotarse que los modelos empleados son pórticos tridimensionales en hormigón armado. Se usan las recomendaciones del CEC2000 para vigas y columnas y en el caso de losas ésta es la alivianada tipo en el país, en la cual se modelan los dos constituyentes principales: loseta y nervios. La decisión de usar esta modelación descansa en el hecho de que es el modelo más realista y a que, para estructuras relativamente pequeñas (residencias, edificios de menos de 5 pisos), es resuelto relativamente rápido por los computadores actualmente disponibles.
Un detalle también importante es el manejo de las cargas sísmicas que se presentan en dos alternativas: cargas estáticas equivalentes y cargas por análisis modal espectral.
Estas cargas no sólo son las más importantes sino que además exigen cambios en la geometría del modelo.
Finalmente, hay algunos detalles en el modelo que permiten obtener diseños bien realizados: extremos de rigidez infinita, liberación de momentos en extremos de nervios y el uso del efecto P-delta, sin el cual el diseño de columnas ante cargas sísmicas no estaría completo.
2. BOSQUEJO DE LA ELABORACIÓN DE MODELOS.
Todos los modelos están constituidos por dos partes claramente diferenciadas:1. geometría.2. cargas.
Respecto a la geometría en primer lugar ciertamente es necesario plantearse las características básicas de la estructura. Supóngase por ejemplo un pórtico tridimensional de un vano en X, un vano en Y y 1 piso de alto como se muestra en la Figura 1:
Figura 1 Pórtico tridimensional
Nótese que se han definido las características de apoyo de la estructura: normalmente empotramientos; y además, las dimensiones del vano en X (4.5 m), del vano en Y (4.5 m) y el alto del piso (2.7m). El sistema de coordenadas global que se usa es el típico del programa ETABS, en el cual los planos horizontales son XY y por tanto el eje vertical es siempre el Z.
Luego de completar estos datos básicos es necesario definir las características de los materiales que intervienen: en este caso el hormigón y el acero. El primero se caracteriza fundamentalmente por el esfuerzo de rotura a los 28 días de muestras cilíndricas, f’c, y además por el módulo de elasticidad, Ec. Éste es importante porque determina la magnitud de las deformaciones, en el país es recomendable usar un valor de 12000√f´c (Kg/cm2). En la Tabla 1 se encuentran valores comúnmente usados:
Tabla1 Características de los materiales
MATERIAL CARACTERÍSTICASHORMIGÓN f’c= 210 Kg/cm2; E=12000√210=173897 Kg/cm2
ACERO fy= 4200 Kg/cm2
A continuación se definen las secciones transversales de vigas y columnas. Por ejemplo se tienen datos como los que se muestran en la Tabla 2:
Tabla 2 Secciones de vigas y columnasELEMENTO CARACTERÍSTICAS
VIGA BASE=25cms ALTURA=25cmsCOLUMNA BASE=30cms ALTURA=30cms
Con estos datos se pueden calcular las propiedades geométricas de las secciones: áreas, inercias, áreas de corte. Adicionalmente deben completarse dos grupos de datos suplementarios: el primero se refiere a la reducción de las inercias, ya que en el cálculo se usan inercias agrietadas (Tabla 3), en tanto que el segundo es para el diseño de las secciones y por ejemplo requiere la profundidad del centroide de las varillas de armado longitudinal (Tabla 4).
Tabla 3 Inercias agrietadasELEMENTO FACTOR DE INERCIA AGRIETADA
VIGA I33= 0.5COLUMNA I33=0.8, I22=0.8
Tabla 4 Características de diseñoVIGAS
Recubrimiento hasta el centroide de las varillas en la armadura superior
0.04 m
Recubrimiento hasta el centroide de las varillas en la armadura inferior
0.04 m
COLUMNASConfiguración del refuerzo lateral rectangular
Tipo de refuerzo lateral estribosRecubrimiento hasta el centro de las
varillas0.045 m
Número de barras en sentido local 3 3Número de barras en sentido local 2 3
Tamaño de las barras 14dChequeo/Nuevo Diseño Nuevo Diseño
Con los datos anteriores se ha completado la definición de vigas y columnas, falta aún la losa que es alivianada tipo de 20 cms de espesor. Como se dijo esta se modela con dos elementos: la loseta y los nervios. Estos tienen las características que se indican en la Tabla5:
Tabla 5 Características de la loseta y los nervios de una losaLOSETA
Espesor como membrana 0.05Espesor para flexión 0.05
Tipo Membrana
Modificador de la inercia a tracción/compresión a lo largo del eje local 1
0.05
Modificador de la inercia a tracción/compresión a lo largo del eje local 2
0.05
NERVIOSDimensiones de la sección Base=10cms; Altura=20cms
Factor de modificación de la inercia I33 0.25Recubrimiento hasta el centro de la varillas superiores 2.6 cmsRecubrimiento hasta el centro de la varillas inferiores 2.6 cms
Para la loseta el espesor como membrana define sus características a tracción y compresión dentro del plano formado por ella y además su peso. El espesor para flexión define sus características a flexión, al respecto vale la pena recordar que la resistencia a flexión de una lámina plana es mucho menor que la de la misma lámina pero ondulada. Finalmente, los modificadores empleados evitan que la loseta lleve esfuerzos a tracción y compresión, y por tanto enmascare pares de fuerzas que puedan constituir momentos flectores. En definitiva se obtiene un elemento que tan sólo transmite carga, pero en la que se incluye su propio peso.
Por otro lado los nervios tienen una altura igual a la total de la losa, es decir que incluyen el espesor de la loseta. Se modela de esta manera porque como se ha explicado la loseta no soporta flexión. Se observa además que se ha reducido su inercia al 25%. Esta es una recomendación del ACI318-02 con el fin de considerar su agrietamiento.
Con los datos anteriores el modelo geométrico básico está completo.
Para optimizar el modelo anterior se requiere en primer lugar determinar los extremos de rigidez infinita de vigas y columnas. Estos extremos se producen en las uniones de dichos elementos y se modelan por dos razones:
- la evidente realidad, y- porque permiten el cálculo de momentos para diseño en las caras de las uniones
de barras.En el modelo empleado se reduce la longitud de la zona rígida a la mitad, pues se ha
encontrado experimentalmente que esta alternativa da resultados más cercanos a la realidad. A pesar de que la zona rígida se reduce a la mitad, los momentos que entrega el programa ETABS siguen siendo en la cara de la unión.
Adicionalmente también debe considerarse una reducción en la rigidez torsional de las vigas conectadas con los nervios, fundamentalmente en vigas externas. En este modelo lo anterior se obtiene indirectamente al colocar rótulas en los nervios que se conectan con dichas vigas externas. El objetivo es modelar el comportamiento deformado real de las losas.
Con este último cambio el modelo está listo para incluir cargas, claro que sólo del tipo vertical. Para las sísmicas aún habrá que optimizarlo.
En primer lugar se definirán dos estados de carga que son los típicos: cargas permanentes y temporales. Posteriormente se asignará la magnitud de dichas cargas como se observa en la Tabla 6:
Tabla 6 Cargas verticales y magnitudCARGA MAGNITUD (T/m2)
Permanente (MUERTA) Peso propio + 0.30Temporal (VIVA) 0.20
Nótese que la magnitud de la carga permanente tiene dos componentes: peso propio y un valor (0.30 T/m2) que representa cargas adicionales. El peso propio se refiere al de los elementos descritos hasta aquí: vigas, columnas y losa. Las cargas adicionales son por ejemplo: alisado, mortero base de baldosa, baldosa, paredes, cielo razo.
La magnitud de la carga temporal (0.20 T/m2) es típica para residencias.Una vez que se tienen las cargas verticales es necesario continuar con las cargas
sísmicas. Para usarlas es necesario añadir algunas características a la geometría del modelo. En primer lugar las losas se modelan como cuerpos rígidos en su plano, es decir: si se conoce el desplazamiento en X, el desplazamiento en Y y el giro alrededor de Z de un punto de la losa es posible calcularlos para cualquier otro punto. Cada losa es un cuerpo rígido independiente pero en los actuales programas basta darles un solo nombre ya que se distingue entre losas por su nivel sobre el suelo. Una ventaja de este modelo es que simplifica el número de ecuaciones necesarias para resolver la estructura y permite además incluir un concepto tal como el de torsión accidental. Ésta se considera determinada por un momento igual a la carga lateral sísmica de piso multiplicada por el brazo de palanca dado por el 5% (0.05) de la mayor dimensión en planta de la estructura perpendicular al sentido del sismo.
Por otra parte hay que especificar cuáles son las fuentes de la masa de la estructura, porque es el dato de partida que el programa usa para la determinación de las cargas sísmicas. Usualmente esta fuente son las cargas verticales. En el caso de residencias es el 100% de la carga permanente, en tanto que para otras estructuras por ejemplo almacenes se recomienda añadir un porcentaje de la carga temporal.
En el caso del programa ETABS hay que adicionalmente desactivar las propiedades para cargas sísmicas considerando el IBC 2000, caso contrario los factores de cálculo son diferentes a los acostumbrados.
Finalmente hay que incluir el efecto P-delta, es decir momentos adicionales debidos a la deformación de la estructura. Esto es particularmente importante cuando la estructura se deforma ante cargas sísmicas, pues los momentos adicionales debidos a las cargas verticales permanentes sobre esta deformada son significativos. Debido a que en el país se construyen estructuras relativamente flexibles es necesario que el efecto P-delta se calcule en un proceso iterativo con por lo menos 3 iteraciones.
Las cargas sísmicas estáticas equivalentes son actualmente calculadas automáticamente por los programas y únicamente se necesitan los datos que se muestran en la Tabla 7.
Tabla 7 Datos para cargas estáticas equivalentesDATO MAGNITUD
Coeficiente del peso de la estructura que corresponde a la carga sísmica total
0.12
Dirección del sismo XExcentricidad accidental 0.05
Para considerar sismos en otras direcciones debe incluirse adicionalmente la dirección Y.
Las combinaciones para diseño de estos diferentes estados de carga siguen las recomendaciones del ACI318-99 y se muestran en la Tabla.8:
Tabla.8 Combinaciones de Diseño (ACI 318-99)COMBINACIÓN D L SX SY
DCON1 1.4DCON2 1.4 1.7DCON3 1.05 1.275 1.4025
DCON4 1.05 1.275 -1.4025DCON5 1.05 1.275 1.4025DCON6 1.05 1.275 -1.4025DCON7 0.9 1.43DCON8 0.9 -1.43DCON9 0.9 1.43DCON10 0.9 -1.43
No se usan las combinaciones del ACI 318-02 porque no están disponibles en la versión 8.48 de ETABS.
Finalmente debe incluirse el análisis modal espectral.Se empezará indicando que el número de modos de vibración es igual al de los
grados de libertad de las losas modeladas como cuerpos rígidos: 3 por planta. Para calcular estos modos se usarán los Ritz que tienen la ventaja sobre los Eigen que calculan sólo los modos que son activados por las cargas y/o, por las aceleraciones del suelo. Normalmente basta con considerar los modos activados por las aceleraciones en X, Y y Z. Sin embargo pueden darse otros como por ejemplo los debidos a cambios de temperatura.
A continuación debe definirse la función espectral, es decir la forma del espectro de respuesta. Siguiendo los lineamientos del CEC2000 se calcula un factor denominado C, que es el que determina esta forma:
Tabla 9 El coeficiente C y otros parámetros relacionadosFACTOR DESCRIPCIÓN VALOR
C Perfil del espectro de diseño variable
S Coeficiente por tipo de suelo 1.5 (=S3)Cm Valor máximo de C de acuerdo al tipo de suelo 2.8T Periodos de vibración variable
En la Tabla 10 se entregan los valores que se usan de C y su forma en la Figura 2.
Tabla 10 Valores del factor CT C0 2.80
0.821 2.800.9 2.551 2.30
1.1 2.091.2 1.911.3 1.771.4 1.641.5 1.531.6 1.441.7 1.351.8 1.281.9 1.212 1.15
2.5 0.923 0.77
3.5 0.664 0.57
4.5 0.514.6 0.505 0.50
Figura 2 Factor C según CEC2000
La Figura 2 fue construida usando un tipo de suelo malo S3, pues es el que se usa en un diseño preliminar cuando no se conoce el tipo de suelo.
Finalmente debe indicarse el caso de carga espectral en donde se dan los siguientes datos:- Amortiguamiento: se usa un valor general de 5% característico del hormigón
armado.- La forma de combinar los modos de vibración. Usualmente se usa el método
cuadrático completo (CQC) pues toma en cuenta el posible acoplamiento de los modos de vibración.
- Puesto que los sismos vienen en cualquier dirección deberá realizarse una combinación direccional de los sentidos X ,Y y Z usando la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados (SRSS). En este ejemplo se considera la componente vertical del sismo aunque no hay elementos, tales como los voladizos, susceptibles de ser afectados.
- El sismo se define a través de la función espectral y de un factor de escala dado por los siguientes parámetros:
3. EJEMPLO DE APLICACIÓN.
En ETABS, en primer lugar, cambie las unidades a Toneladas y metros:
Luego use el icono para nuevos modelos:
Aparecerá una primera pantalla sobre si va a usar las características de modelos previamente hechos, o las del modelo guardado en el archivo de nombre
“Default.sdb” que debe encontrarse en el directorio de ETABS. Presione el botón “No”:
Llene la siguiente pantalla como se indica:
Al completar esta ventana presione el botón OK. Obtendrá únicamente la red de referencia.
En el siguiente paso definirá los materiales de la estructura. Siga la secuencia de comandos que se indica a continuación:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓN
Define Material Properties…Modify/Show Material…
(previamente compruebe que el casillero CONC esté resaltado)
Llene el cuadro que se abre como se indica:
Nótese que las unidades son toneladas y metros por lo que un valor como por ejemplo f’c=210 Kg/cm2 equivale a f’c=2100 Ton/m2.
Para salir presione el botón OK y en la pantalla previa nuevamente OK.
Defina ahora las secciones de los elementos estructurales:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNDefine Frame Sections… ---
En la nueva pantalla borre todas las secciones previamente definidas. Para hacerlo marque todos los elementos del cuadro de la izquierda y luego presione el botón “Delete Property”. Se borrarán todas las secciones excepto una que el programa usa como sección estándar.
Al completar esta ventana presione el botón OK. Obtendrá únicamente la red de referencia.
En el siguiente paso definirá los materiales de la estructura. Siga la secuencia de comandos que se indica a continuación:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓN
Define Material Properties…Modify/Show Material…
(previamente compruebe que el casillero CONC esté resaltado)
Llene el cuadro que se abre como se indica:
Nótese que las unidades son toneladas y metros por lo que un valor como por ejemplo f’c=210 Kg/cm2 equivale a f’c=2100 Ton/m2.
Para salir presione el botón OK y en la pantalla previa nuevamente OK.
Defina ahora las secciones de los elementos estructurales:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNDefine Frame Sections… ---
En la nueva pantalla borre todas las secciones previamente definidas. Para hacerlo marque todos los elementos del cuadro de la izquierda y luego presione el botón “Delete Property”. Se borrarán todas las secciones excepto una que el programa usa como sección estándar.
A continuación presione la ceja a la derecha de un segundo casillero en que está escrito “Add I/Wide Flange” también en la parte derecha del cuadro. Se despliega un listado en el cual debe resaltar “Add rectangular”. Aparece otra pantalla, la cual debe llenar de la siguiente manera:
Al colocar como material “CONC” se activó el botón “Reinforcement”. Presiónelo para obtener la siguiente pantalla que ya se ha modificado con los datos del modelo:
Presione el botón OK para regresar a la pantalla previa. Ahora presione el botón “Set Modifiers” y cambie la inercia alrededor del eje 3 como se indica:
Presione el botón OK para regresar a la pantalla previa. Y nuevamente OK para obtener la pantalla inicial. Repita este procedimiento para crear los nervios:
Nótese que al presionar el botón “Reinforcement” al igual que con el botón “Set Modifiers…” deberá llenar las pantallas correspondientes de forma similar a lo que se ha hecho para la viga. Los valores a usar son: recubrimientos hasta el centro de las varillas 0.025 m. y modificador para la inercia I33 igual a 0.25.
El procedimiento para columnas es similar:
En la vista anterior están dos pantallas reunidas. Obsérvese que se han modificado los factores de rigidez de las inercias alrededor de los ejes locales 2 y 3.
Defina ahora la sección de la losa. Use la siguiente secuencia de comandos:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNDefine Wall/Slab/Deck Sections… Debe presionar la ceja de la derecha
del casillero “Add New Deck” y elegir “Add New Slab”
Llene el cuadro como se indica:
Para evitar que la membrana colabore con la viga de borde como una ala de longitud infinita presione el botón “Set Modifiers…” y cambie las rigideces como se indica:
Ahora debe asignar las secciones. Para las vigas use el icono:
En la vista en planta del nivel 2.70 metros, revise la ventana auxiliar que ha aparecido en su monitor de forma que la sección que va a usar sea la de una viga V25x25. A continuación apunte con el ratón a la esquina superior izquierda del mallado y arrastre hasta la esquina inferior derecha, creando una región que abarque las vigas. Las vigas se generarán automáticamente:
Para generar las columnas use el siguiente icono:
Así mismo use la vista en planta del nivel 2.7 metros y cree una región abarcando la ubicación de las columnas. No olvide que la ventana auxiliar debe indicar C30x30.
Para igualar las características del modelo que se generó al principio de este Manual ya solo faltan cambiar las restricciones de los nudos de la base de la estructura. Para hacerlo marque dichos nudos y use el siguiente icono:
Llene la pantalla que aparece como se indica:
Ahora agregará los nervios. Use el siguiente icono:
La ventana auxiliar que aparece debe modificarse como se indica a continuación:
En una vista en planta arrastre el ratón marcando la región en que se ubican los nervios.
Posteriormente, modifique el último dato de la ventana auxiliar “Approx. Orientation” a “Parallel to Y or R” y repita el procedimiento anterior. Finalmente obtendrá una ventana similar a la siguiente:
Para salir del modo de generación de “nervios”, presione en el teclado “Esc”.La unión de los nervios a las vigas perimetrales se modela como rótulas usando
la siguiente secuencia de pasos. Primero hay que marcar los nervios que se unen a las vigas externas. A continuación use el menú Assign, la opción Frame/Cable Lines y la subopción Releases. En el cuadro que se abre seleccione la liberación del M33 en el extremo adecuado.
Para incluir la loseta de compresión use el siguiente icono también en la columna de la izquierda de la pantalla:
Aparece una ventana auxiliar. Compruebe que se usa la sección “LOSA”. En la vista en planta del nivel 2.7 metros haga clic con el botón izquierdo del ratón sobre el nudo de la columna en la esquina superior izquierda y mantenga presionado hasta arrastrar al nudo de la columna en la esquina inferior derecha.
Una característica aún por incluir son los extremos de rigidez en vigas y columnas. Para marcar todos estos elementos use el icono siguiente que se encuentra en la columna de la izquierda de la pantalla:
A continuación presione el siguiente icono que se encuentra en la segunda fila de iconos en la parte superior de la pantalla:
En la ventana que se abre llene los datos como se indica a continuación:
Una vez establecida la geometría del problema, el siguiente paso es hacerlo con las cargas:
En el programa use la siguiente secuencia de comandos:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNDefine Load Cases… Modificación e ingreso de cargas
La ventana de cargas básicas debe quedar como se indica a continuación:
Para asignarlas marque la “LOSA” y use el siguiente icono:
Aparece la pantalla siguiente que ya se ha modificado con los datos para la carga “MUERTA”:
Realice un procedimiento similar para la carga “VIVA” pero usando la magnitud de 0.2 T/m2.
Para las combinaciones compruebe que se realiza el diseño con el código ACI 318-99. Use la siguiente secuencia de comandos:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNOptions Preferences Concrete Frame Design…
Aparece la siguiente ventana donde se observa como primera propiedad que el código de diseño es el ACI 318-99:
Presione el botón “OK” para salir de esta pantalla.Para crear las combinaciones use la siguiente secuencia de comandos:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNDesign Concrete Frame Design Select Design Combo…
En la ventana que se abre basta con presionar el botón OK. Ahora podrá comprobarse que las combinaciones de diseño están listas usando la siguiente secuencia de comandos:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓN
Define Load Combinations… ---
Para salir presione el botón OK.El modelo está listo y el programa se ejecuta usando el siguiente icono en la
barra superior de la pantalla:
En la ventana auxiliar que se abre presione el botón “Run”. En caso de no haber grabado todavía el modelo deberá hacerlo ahora. Use un nombre cualquiera para el archivo, por ejemplo “AMB1”.
Para observar los resultados de fuerzas internas en los elementos use el icono hacia la derecha de la primera fila de iconos:
Presione la ceja al lado derecho, y en el cuadro que aparece escoja “Frame/Pier/Spandrel Forces…”. Obtendrá cuadros similares al siguiente:
Observe que para la combinación “DCON2” obtendrá momentos alrededor del eje local 3 “Moment 3-3”. Adicionalmente en el campo “Options” está marcado “Fill Diagram”, con lo que obtendrá el dibujo de momentos rellenados de color. Si quita esta opción, podrá usar “Show Values on Diagram” con lo que podrá ver los valores de los momentos. Al presionar el botón OK obtendrá pantallas como la siguiente:
Para ver resultados más detallados apunte con el ratón a uno de los elementos, por ejemplo una viga, y presione su botón derecho. Obtendrá ventanas como la siguiente:
Observe que los resultados son para “DCON2” pero puede variar a otras cargas directamente en esta ventana. Hacia la derecha en la parte superior también se nota que está marcado para obtener valores máximos, pero si se escoge la otra opción “Scroll for
Values” se puede por ejemplo mover el ratón sobre los diagramas y obtener valores en otros puntos.
Para realizar el diseño se seguirá la siguiente secuencia de opciones:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNDesign Concrete Frame Design Start Design/Check of Structure
Para ver los resultados deberá cambiar las unidades a centímetros. Se observa el armado longitudinal.
Para obtener el armado de los estribos use la siguiente secuencia de comandos:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNDesign Concrete Frame Design Display Design Info…
En la ventana que se abre escoja “Shear Reinforcing” como se indica:
Para observar los resultados presione el botón “OK”. Los valores son cm2/cm, es decir que para calcular el área de los estribos hay que multiplicar el valor anterior por el espaciamiento entre estribos.
Para obtener información adicional apunte con el ratón a uno de los elementos estructurales, por ejemplo una columna, y presione su botón derecho. Obtendrá ventanas como la siguiente:
Use los botones de la parte inferior para obtener información de diseño.
Use los botones de la parte inferior para obtener información de diseño.
Para incluir las cargas sísmicas primero se necesitan algunos cambios en la geometría:
Para crear un diafragma rígido, marque el elementos placa generado. Para hacerlo puede usar la siguiente secuencia de comandos:
MENÚ OPCIÓN SUBOPCIÓNSelect By Wall/Slab/Deck Sections Marque “LOSA”,ok
Luego use el siguiente icono:
Aparece la siguiente ventana en donde ya se ha escrito el nuevo nombre de diafragma “PISO1” ( y adicionalmente se ha usado el botón “Add New Diaphragm”) y solo falta presionar el botón “OK”:
Adicionalmente use la siguiente secuencia de comandos: Define+Special Seismic Load Effects, y en el cuadro que se abre escoja la opción “Do Not Include Special Seismic Design Data”.
Para incluir el efecto P-delta use la secuencia: Analyze+Set Analysis Options… En el cuadro que se abre active la opción “include P-delta” y al presionar el botón “Set Dynamic Parameters” indique que se realizarán 3 iteraciones y que se usará la carga “MUERTA” con un factor de escala igual a 1.
Por último use la secuencia: Define+Mass Source… y llene el cuadro como se indica:
A continuación añada dos estados de carga para sismo en X y sismo en Y. La ventana de cargas básicas debe quedar como se indica a continuación:
Observe que para las cargas sísmicas en el campo “Auto Lateral Load” aparece “User Coefficient”. El botón de la derecha “Modify Lateral Load” está activado y al presionarlo aparece la siguiente ventana que ya se ha cambiado con datos adecuados:
La ventana indicada corresponde a sismo en dirección X. Para el sismo en dirección Y use datos similares excepto en que la dirección y excentricidad es “Y Dir + Eccen X”.
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