diseño de estructuras de concreto armado utilizando etabs

45 Pages·2005·2.25 MB·Spanish

DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
UTILIZANDO ETABS

INSTRUCTOR:
ING. MIGUEL A. VIELMA M.
DISEÑO Y ANÁLISIS DE ESTRUCTURA EN CONCRETO ARMADO CON EL PROGRAMA ETABS v.8.4.8

INDICE

(cid:131) DESCRIPCION DEL PROGRAMA ETABS. 2

(cid:131) EJEMPLO APLICADO.
• Sistema de Unidades 9
• Crear Archivo Nuevo 9
• Menú Define 13
• Menú Draw. 19
• Menú Assign 25
• Preferencias para el Diseño 28
• Analyze 30
• Menú Display 30
• Menú Design 37

(cid:131) DETALLES TÍPICOS.
• Columnas 41
• Vigas 43

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ETABS
(Extended Three Dimensional Analysis of Building Systems)

Programa de Análisis Estructural

El ETABS es el elemento básico en el desarrollo del edificio, ya que sin la ayuda de
esta herramienta, seria sumamente difícil la realización del análisis dinámico a la estructura,
debido a lo complejo de las ecuaciones generadas.

(cid:57) Misión del Programa
Proporcionar una ayuda a los diseñadores estructurales, en el desarrollo de las
complejas y difíciles ecuaciones generadas al momento de analizar una estructura.

(cid:57) Visión del Programa
Convertirse en el programa de aplicación más completo y eficiente para desarrollar
el análisis estructural de una edificación, así como evaluar el desempeño de los elementos
de una estructura.

(cid:57) Valores
Permitir a la comunidad de la ingeniería trabajar con programas que logren llevar
hasta los niveles más productivos y eficientes en análisis de las estructuras.

Es considerado uno de los cuatro mejores programas del mundo junto con el
SAP2000, el RISA y el ROBOTMILLENIUM. Fue utilizado para el cálculo de las Torres
Petronas en Malasia.

Estos son programas que se ejecutan en una computadora, que sirven para resolver
las ecuaciones matemáticas que se generan cando se diseña una edificación.

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Torres Petronas

Fuente: Acero Al Día SIDETUR

Para el presente ejemplo se utilizó el programa de Análisis Estructural desarrollado
por la compañía Computers and Structures, Inc. (Computadoras y Estructuras), de
Berkeley, California, Estados Unidos; como es el ETABS.

A continuación se presenta las definiciones y características del ETABS.

ETABS: Es un software especializado dirigido al análisis y diseño de Edificios en
acero y concreto armado, manejando el análisis estático y dinámico de estructuras.

El programa Etabs es un software que tiene cerca de treinta años en el mercado
mundial y se actualiza todos los años, de acuerdo con los códigos de diseños más
importantes del mundo entre ellos el ACI, AISC-LRFD, figurando por ende dentro del
software confiable de análisis y diseño de edificaciones a escala mundial.

ETABS toma en cuenta las propiedades únicas inherentes a los modelos matemáticos
del edificio, permitiendo una representación computarizada del edificio real: piso a piso y
nivel a nivel. ETABS usa terminologías familiares para el diseñador de edificios tales

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como: diafragmas rígidos de pisos, columnas, vigas, cruces y muros para muchos nodos y
elementos finitos etc. La solución cumple con una completa compatibilidad de
desplazamientos tridimensionales, haciendo posible representar los efectos asociados con el
comportamiento de las estructuras. Todos los resultados derivados del análisis dinámico se
obtienen, mediante el análisis por cargas verticales u horizontales estáticas y efectos
dinámicos espectrales de edificaciones tridimensionales, independientes de cada variable
(fuerzas, momentos y/o desplazamientos) para cada miembro y utilizando criterios de
combinación modal actualizados (CQC).

En el análisis dinámico y diseño de las estructuras se evalúan, las deformadas y
períodos correspondientes a cada una de las soluciones estructurales, fuerzas cortantes de
pisos, etc. En el diseño se chequean las diferentes secciones de acero correspondientes a
cada elemento estructural (viga, columna, etc.), de acuerdo a las combinaciones de cargas
sísmicas y de gravedad más desfavorables.

El diseño lo realiza bajo las consideraciones de diversas normas internacionales, entre
ellas ACI-318, AISC-ASD y AISC-LRFD, UBC, EUROCODIGO entre otras, aplicado a
vigas, columnas, losas, secciones mixtas, muros de corte.

La diferencia con otros programas multipropósitos, tal como el SAP2000, quien es
su programa hermano, es que ETABS facilita la entrada, el análisis y el diseño, ya que
identifica características que son inherentes a la naturaleza básica de una estructura tipo
edificio, que otro programa no reconoce, tales como:

• Permite definir ejes arquitectónicos.

• Las plantas típicas las identifica, permitiendo disminuir cálculos locales que sería
innecesario duplicar. De igual forma cualquier modificación o asignación que se
realice en una planta típica, se realiza sólo una vez y el se encarga del resto de los
pisos semejantes.

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• La mayoría de los programas trabajan con el centerline (eje central) de los
miembros, el ETABS permite conectar las vigas a las columnas y viceversa en
cualquier excentricidad.

• Permite modelar y cargar las losas de piso de cualquier geometría, tipo y sistema de
cargas. Evita el procedimiento de determinar reacciones sobre vigas por áreas
tributarias, aunque no esta limitado a esto. Maneja losas macizas, nervadas en una
dirección, en dos direcciones (waffle slab), flan slab (losa plana).

• Diseña sistemas de piso como losacero con correas o vigas secundarias, con
conectores de corte si es preciso. En este sistema de pisos, además verifica el nivel
de vibración que asegure confort.

• Los resultados los arroja en formatos especiales en términos de pisos, columnas,
vigas, pantallas. Los desplazamientos los puede arrojar directamente como derivas
de piso.

• Las columnas pueden tener la sección simétrica o asimétrica, tanto en concreto
como en acero. Incluye secciones variables para vigas acarteladas.

• Puede seleccionar entre una lista de perfiles de acero de una base de datos, para
determinar cual es el más apropiado, con la función AUTOSELECT, prefijando un
desplazamiento máximo de la estructura como objetivo, o un periodo de vibración
prefijado o simplemente para que cumpla con la resistencia requerida.

• Diseña o revisa el acero de muros de corte de geometría general. Secciones
rectangulares C, L, con cualquier tipo de refuerzo. Calcula los elementos de borde.
Diseña los dinteles de unión entre muros de corte.

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• Cuenta con un sin fin de ayudas de dibujo semejantes al AUTOCAD. Permite
visualizar la estructura con una función tipo RENDER que muestra los miembros
con sus dimensiones reales en 3D.

• Permite realizar el análisis dinámico con tres grados de libertad por planta con
diafragma rígido, o alternativamente realizar el análisis dinámico con diafragma
flexible, para el caso de losas con grandes aberturas o poca rigidez, tal como lo
definen las Normas de Edificaciones Sismorresistentes, 1756-2002.
• Se puede modelar las losas de fundación y muros de sótanos.

• Permite seleccionar el nivel de diseño ND1, ND2 y ND3 indicando en nuestras
Normas de Concreto.

• Realiza análisis no lineal con historia en el tiempo con acelerogramas de
movimientos sísmicos pushover, como nueva técnica para determinar la resistencia
y ductilidad global de la estructura, principalmente como herramienta para la
rehabilitación sísmica de edificios.

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PLANTA

m
2
4,
m
4
m m
20,6 4,2
m
2
2m
m
4
m
2
4,
3m 4m 4m 3m
14m

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ELEVACIÓN

m
3
m
3
m m
3 15
m
3
m
3
4,2m 4m 4,2m 4m 4,2m
20,6m

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EJEMPLO APLICADO

1. Definir Sistema de Unidades.

Una vez abierto el programa, en la esquina inferior derecha de la
pantalla se encuentra la opción para cambiar el sistema de unidades
que por defecto se inicia en Kip-in. Para abrir el archivo nuevo lo
cambiamos a Kgf-m.

2. Crear un archivo nuevo (File – New Model)

Para comenzar un nuevo modelo en ETABS se tienen tres opciones, la primera:
(cid:131) Choose.edb: esta opción permite crear un archivo nuevo, sobre uno creado
previamente donde ya están definidas todas las características necesarias para el
análisis, variando únicamente la geometría de la estructura, esta opción es para los
casos donde el proyectista va a realizar un proyecto semejante a uno realizado
anteriormente.
(cid:131) Default.edb: esta opción es similar a la anterior, se crea un archivo con las
definiciones y preferencias que el proyectista desee y cuando se seleccione la
opción Default.edb se abrirá dicho archivo donde se pueden variar algunas
características. Este archivo estará guardado en el directorio de ETABS.
(cid:131) No: esta opción es para crear el archivo completo desde el principio (esta será la
opción a utilizar). Se abrirá la ventana Building Plan Gris System and Story Data
Definition donde definiremos las características iniciales de la estructura.

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