manual para estudiantes del etabs 2013 [capitulo 1]

CAPITULO 1

Configuraciones

Materiales

Cargas

Este primer captulo se inicia a manera de introduccin al uso del

programa con la manera correcta de darle las configuraciones

iniciales; tales como, edicin de la separacin de ejes, su

modificacin y creacin de nuevos ejes, nmero de pisos y sus

alturas, configuracin de unidades de trabajo y resultados de

anlisis y diseo. El material a configurar ser el concreto u

hormign armado, definiendo sus propiedades de acuerdo con lo

establecido en el ACI 318 2011, adems de indicar las mismas

propiedades segn la NTE E.060 de Concreto Armado. En

cuanto a las cargas, se definirn y explicar su naturaleza y uso

y valores que indica la NTE E.020 de Cargas, su clculo en

techos inclinados y restricciones. Se recomienda tratar de seguir

los pasos tal como se indica, ya que los archivos que se generen en

este captulo servirn para el desarrollo de los captulos

siguientes.

Alex Henrry Palomino Encinas Cajamarca - Per

Manual para Estudiantes

2

1.1. Configuracin del Programa

Antes de iniciar con la configuracin del programa, empezaremos por hacer una

pequea y breve descripcin de las funciones y caractersticas activas del programa

cuando este se abre.

La Figura 1-1 nos muestra una pgina de inicio, la cual nos describe de manera breve la

funcin de cada botn y pestaa de navegacin.

Figura 1-1. Pgina de Inicio y Presentacin

La pgina de inicio , tenemos dos campos bien diferenciados, uno a la

izquierda y otro a la derecha. En el de la derecha vemos las pestaas de navegacin

cuyo contenido se detalla a continuacin:

Latest News (Ultimas noticias): Aqu vemos las ltimas actividades, usos de

los productos CSI (SAP2000, ETABS, SAFE, PERFORM, CSI COL) en cada diseo

efectuado, fechas de sus eventos y conferencias.

Resources (Recursos): Esta pestaa muestra de manera rpida los

manuales de usuario del programa (en idioma Ingles), videos tutoriales,

Knowledge Base o Bases de conocimiento (Disponible con conexin a internet)

y la pagina CSI (Tambien disponible con conexin a internet).

Product Releases (Productos Lanzados): En esta pestaa se muestran las

ltimas versiones de los productos lanzados (SAP2000, ETABS, SAFE, PERFORM, CSI

COL, SECTION BUILDIER) y las correcciones y problemas de error registrados en las

versiones anteriores.

Noticias

Recursos

Productos Lanzados

Inicio de un

Nuevo Modelo

Abrir un Modelo Existente

Panel de

visualizacin

de Modelos

recientemente

realizados



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En el panel izquierdo, se nos muestra:

Panel para iniciar un Nuevo Modelo y/o Abrir un Modelo existente.

Panel de acceso rpido a modelos o proyectos hechos recientemente.

(Podemos acceder rpidamente al modelo del proyecto con tan solo darle clic a la imagen)

Ahora que ya conocemos la pgina de inicio del programa, lo vamos a configurar de

tal manera que cada vez que lo abramos e iniciemos un nuevo modelo, este nos d por

defecto unidades de trabajo ya establecidas, asi como tambin el formato de ingreso

datos y lectura de resultados, por ejemplo, desplazamientos, momentos flectores,

cortantes, axiales, esfuerzos, pesos, masas, velocidades, aceleraciones, etc.

Empezaremos iniciando un nuevo modelo, para ello debemos darle clic al botn con la

hoja en blanco que dice New Model del panel superior izquierdo izquierdo cuya figura

se muestra al inicio de esta pgina; luego, la pgina de inicio se cerrar y pondr en

blanco para luego presentarse la ventana de inicializacin del modelo asi como la que

se muestra en la Figura 1-2

Figura 1-2. Ventana para la Inicializacin de un Nuevo Modelo.



4

Esta ventana nos da 3 opciones para inicializar un nuevo modelo, las cuales se describen

a continuacin:

Use Saved User Default Settings (Usar configuraciones por defecto salvadas por

el usuario): Se inicia un modelo con las configuraciones que realiz el usuario

y luego fueron guardadas como configuraciones por defecto.

Use Setting from a Model File (Usar configuracin desde un modelo de archivo):

Se iniciar un modelo con las configuraciones y preferencias de un modelo ya

existente.

Use Built-in Settings With: (Construir el Modelo con las Configuraciones usando):

Esta es la opcin ms usada al momento de iniciar un modelo, ya que nos

proporciona sistemas de unidades ya establecidas y cdigos de diseo para

nuestro proyecto.

De estas 3 opciones usaremos la primera de ellas, ya que obedece al objetivo de

configurar el programa. Le vamos a dar clic en el botn , y en seguida se abrir

otra ventana con plantillas para el dibujo rpido de cualquier modelo, Figura 1-3. Como

lo que queremos hacer es configurar al programa para lo ya indicado, dejaremos todos

estos datos tal como se muestra en la Figura 1-3, dndole clic en la primera plantilla de

modelo en blanco, Blank. En seguida le damos clic al botn para empezar.

Figura 1-3. Ventana de Inicio de un Nuevo Modelo mediante plantillas.



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Ahora nos encontramos en el ambiente de trabajo del programa con 3 ventanas bien

ubicadas; vindolas de izquierda a derecha, la primera, es el Explorador del Proyecto

, la segunda, una vista en planta de un nivel

del proyecto (en este caso el piso 4, Story 4), tambin se lee la altura del piso, y

finalmente la tercera ventana, una vista 3D del mismo .

(*) De estas 3 ventanas, las dos ltimas tienen una particularidad que debemos tener siempre en

cuenta, la de la izquierda, que es la que tiene la vista en planta tiene el ttulo ms encendido que

la ltima, esto indica que es la ventana activa, lo cual indica que en esta ventana se realizarn

ciertos cambios grficos, de asignaciones, de edicin, etc.

Figura 1-4. Ambiente de Trabajo, ETABS v2013.

Unidades de Entrada de Datos y Lectura de Resultados

En este apartado aprenderemos a configurar nuestras unidades de trabajo, tanto para

entrada de datos como para la lectura de resultados.

Entrada de Datos (Input): Son las unidades en las que vamos a ingresar cada

dato, por ejemplo, peso especfico, mdulo de elasticidad, resistencia a la

compresin, espesores, reas de refuerzo, recubrimientos, cargas,

aceleraciones, etc.

Lectura de Resultados Salida de Resultados (Output): Son las unidades en las

que queremos visualizar los resultados, tales como, desplazamientos, momentos,

cortantes, axiales, esfuerzos, masas, centros de masas y rigideces, etc.

Ventana Activa



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Para empezar a configurar nuestras unidades de trabajo debemos irnos al botn

ubicado en la parte inferior derecha de la ventana principal del programa tal como se

indica en la Figura 1-5.

Figura 1-5. Botn Units, que describe las unidades de Trabajo.

Al darle clic al botn se nos presentar una ventana con opciones de configuracin de

unidades el cual nos servir para establecer nuestras unidades de trabajo durante el

modelamiento, anlisis y diseo estructural del proyecto que vayamos a realizar los

cuales se describen a continuacin:

U.S. Defaults (Sistema de Unidades por Defecto): Al darle clic en esta primera

opcin todas las configuraciones anteriores de unidades que hayamos hecho

regresan a ser como antes cuando se instal el programa y se abri por primera

vez.

Metric SI Defaults (Sistema Mtrico Internacional por Defecto): El programa

establecer como sistema de unidades el Sistema mtrico Internacional.

Metric MKS Defaults (Sistema Mtrico MKS por Defecto): El programa

establecer el sistema de unidades Metro Kilogramo Segundo como sistema

de unidades de trabajo.



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Consistent Units (Unidades Consistentes): Aqu podemos indicarle al programa

de manera muy rpida nuestras unidades bsicas de trabajo, como son,

Longitud Fuerza Temperatura.

Show Units Form (Mostrar Fomato de Unidades): Es la opcin que vamos a

elegir para configurar nuestras unidades de trabajo, ya que aqu es donde

podemos indicarle al programa como queremos que se nos muestren los datos

de entrada y salida cuando empecemos a trabajar.

La Tabla 1-1 se abrir al darle clic en la ltima opcin, la cual nos muestra las unidades

de Longitud, Fuerza y Temperatura para cada dato que proporciona el programa,

adems el nmero de decimales y otros datos.

Tabla 1-1. Unidades de Trabajo para la Entrada y Salida de Datos.

Las Tablas 1-2 al 1-4 muestran la configuracin de las unidades de trabajo para cada

unidad de medida las cuales sern con las que vamos a trabajar en todo el transcurso

de este texto, por lo que se recomienda ingresar todos estos datos. Finalmente

aceptamos todos estos datos dndole clic al botn .



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Tabla 1-2. Unidades de Trabajo para Configuradas, 1 Parte.




9


Guardaremos esta configuracin con el nombre de Configuracin_de_Unidades

1.2. Configuracin y Creacin de Materiales (Concreto)

Como el manual est enfocado al clculo y diseo en concreto armado, entonces

debemos enfocarnos al Material Concreto y su Acero de Refuerzo, estableciendo y

definiendo cada parmetro de acuerdo a lo que indica el ACI y nuestra NTE E.060.

a) De acuerdo al ACI 318 2011

La seccin 5.1.1 del ACI indica que la resistencia caracterstica a la compresin del

concreto ser como mnimo de = 2500 , que convertido a unidades de Kg/cm2 es

igual a = 175.77

2.



10

El mdulo de Elasticidad, Ec, se obtiene mediante el uso de una de las dos frmulas que

proporciona la seccin 8.5.1 del ACI, de las cuales, en unidades inglesas y su conversin

exacta se muestran a continuacin:

= 1.533

, = 0.1364840141.5

2 (1)

= 57000 , = 15113.8123

2 (2)

La Tabla 1-5 muestra los valores del mdulo elasticidad para distintas calidades de

concreto.

De la misma manera, la seccin 8.5.2 del ACI nos indica que el mdulo de Elasticidad

del Acero de Refuerzo est permitido tomarse como = 29 000 000 que convertido

a unidades de Kg/cm2 sera igual a = 2 038 901.92

2.

El mdulo de Poisson, , se tomar igual a 0.20.

El mdulo de Corte es calculado de la siguiente relacin:

=

2(1 + )

En cuanto al Acero de Refuerzo, si buscamos en la seccin 3.5.1 del ACI, este nos exige

que debe ser corrugado, a excepcin de espirales y acero de preesfuerzo en los cuales

podemos usar refuerzo liso.

Para este Manual se trabajar con Aceros Corrugados con Designacin ASTM A-615

Gr60, de los cuales se tienen dos distribuidores ac en Per, SiderPer & Aceros Arequipa,

cuyo tamao mximo de fabricacin de las barras es de 9mts. Las caractersticas de

estas barras sern las que usaremos para el diseo que realizaremos en el Captulo 7.

f'c

(Kg/cm)

f'c

(Lb/in)

(Psi)

(Psi)

(Kg/cm)

(Kg/cm)175 2489.08 3019390.87 2843771.60 212284.20 199936.94

210 2986.90 3307576.98 3115195.70 232545.69 219019.95

280 3982.54 3819260.91 3597118.15 268520.63 252902.45

300 4267.00 3953310.63 3723371.03 277945.26 261778.91

350 4978.17 4270063.51 4021700.36 300215.20 282753.54

420 5973.80 4677620.22 4405552.01 328869.27 309740.98

Sistema Ingles Sistema MKSCalidad del Concreto

Tabla 1-5. Mdulos de Elasticidad para Concretos de distintas calidades, ACI 318 2011

El peso especfico del Concreto se tom igual a 2400 Kg/m



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Tabla 1-6. Tamaos y Caractersticas de barras fabricadas por Aceros Arequipa.

Tabla 1-7. Tamaos y Caractersticas de barras fabricadas por SiderPer.

Tabla 1-8. Propiedades Mecnicas de barras fabricadas por SiderPer.



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Luego de haber definido las propiedades del material concreto y su acero de refuerzo,

todo esto en concordancia con el ACI y las propiedades de Fabrica, podemos indicar

las siguientes caractersticas para un concreto de por ejemplo fc = 280 Kg/cm2.

CONCRETO REFORZADO

(ACI 318 2011) Nombre ACI

Peso Especfico: c = 2400 Kg/m3

Resistencia a la Compresin: fc = 280 Kg/cm2

Esfuerzo de Fluencia del Acero: fy = 4200 Kg/cm2

Mdulo de Elasticidad: Ec = 252902.452 Kg/cm2

Mdulo de Corte: Gc = 105376.0217 Kg/cm2

Mdulo de Poisson: v = 0.20

b) De acuerdo a la NTE E.060 Concreto Armado

De manera homognea al ACI, la seccin 5.1.1 de la NTE E.060 indica que la resistencia

caracterstica a la compresin del concreto ser como mnimo de = 17 , que

convertido a unidades de Kg/cm2 es igual a = 173.35

2.

De la misma manera como en la parte A) de este apartado, el mdulo de Elasticidad

del concreto, Ec, se obtiene usando las formulas de la seccin 8.5.1 de la NTE E.060, las

cuales estn en Sistema mtrico Internacional y su conversin exacta son las que se

muestran a continuacin:

= 1.50.043

, = 0.137311881.5

2 (3)

= 4700 , = 15008.5078

2 (4)

La Tabla 1-9 muestra los valores del mdulo elasticidad para distintas calidades de

concreto.

f'c

(Kg/cm)

f'c

(MPa)

(MPa)

(MPa)

(Kg/cm)

(Kg/cm)175 17.16 19648.96 19470.51 200363.63 198543.90

210 20.59 21524.36 21328.87 219487.36 217493.94

280 27.46 24854.19 24628.46 253442.17 251140.37

300 29.42 25726.53 25492.88 262337.57 259954.98

350 34.32 27787.83 27535.45 283356.96 280783.47

420 41.19 30440.04 30163.58 310402.00 307582.88

Tabla 1-9. Mdulos de Elasticidad para Concretos de distintas calidades, NTE E.060

Calidad del Concreto Sistema Mtrico Sistema MKS

El peso especfico del Concreto se tom igual a 2300 Kg/m (ver seccin 2.2 - NTE E.060)



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En cuanto al acero de refuerzo, el mdulo de elasticidad segn la seccin 8.5.5 de la

NTE E.060, se debe considerar igual a = 200 000 y que convertido a unidades de

Kg/cm2 es igual a = 2 039 432.38

2.

El mdulo de Poisson, , en concordancia con la ecuacin mostrada en la seccin 8.5.4

de la NTE E.060, se considera igual a = 0.15.

Luego, el mdulo de Corte, Gc, del concreto se considera igual a:

=

2.3

El acero de refuerzo cumplir con lo indicado en la seccin 3.5.3.1 de la NTE E.060 y en

concordancia con las Tablas 1-6 a 1-8 estas cumplen con la norma ASTM A-615 Gr60.

Entonces las propiedades de un concreto de la misma calidad que en la parte A) sern

como se muestran:

CONCRETO REFORZADO

(NTE E.060) Nombre E060

Peso Especfico: c = 2300 Kg/m3

Resistencia a la Compresin: fc = 280 Kg/cm2

Esfuerzo de Fluencia del Acero: fy = 4200 Kg/cm2

Mdulo de Elasticidad: Ec = 251140.371 Kg/cm2

Mdulo de Corte: Gc = 109191.47 Kg/cm2

Mdulo de Poisson: v = 0.15



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Creacin del Material Concreto en ETABS

Para crear el material concreto debemos hacer uso del Men Define y elegiremos la

primera opcin, que es Material Properties o mediante el cono , tal como se

presenta en la Figura 1-6.

Figura 1-6. Men Define y ubicacin del comando Material Properties.

Luego de esto se abrir una ventana como la de la Figura 1-7 para la definicin y

creacin de Materiales, la cual contiene tres materiales por defecto de los cuales nos

interesan el segundo y tercero, ya que el que esta con el nombre de 4000Psi es el

Material Concreto y el ultimo, que tiene el nombre A615Gr60 nos refiere al Acero de

Refuerzo, ambos definidos anteriormente.

Figura 1-7. Ventana para la creacin del Material Concreto.



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Vamos a iniciar modificando el Material 4000Psi mediante el botn , el

cual al darle clic nos abrir una ventana de datos de propiedades del Material, aqu es

donde debemos ingresar cada valor de las propiedades del concreto definidas

anteriormente.

Empezaremos por ingresar los valores de las propiedades del material de concreto

segn el ACI 318 2011 tal como se detalla en la Figura 1-8. Para ingresar el valor de fc le

debemos dar clic al botn . Luego aceptamos estos

datos dndole clic al botn dos veces.

Figura 1-8. Definicin del Material Concreto segn el ACI 318 2011.

Notar que el nombre del material concreto de la Figura 1-7 que antes estaba con

4000Psi ahora esta como ACI ya que le cambiamos el nombre al material.

Ahora debemos crear el Material de concreto segn la NTE E.060, para ello, estando en

la ventana de la Figura 1-7 vamos a darle clic en el botn , y se nos

abrir una nueva ventana, luego, en donde dice Material Type desplegamos y

elegimos el Material Concrete, asi como se indica en la Figura 1-9.a) y en donde dice

Standard desplegamos y seleccionamos la opcin User, tal como se est indicando

en la Figura 1-9.b). Seguidamente le damos clic en el botn y se abrir la misma

ventana de la Figura 1-8, la cual debemos ingresarle los valores establecidos en B) asi

como se indica en la Figura 1-10 para luego aceptar estos datos dndole dos veces clic

en el botn y volver a la ventana de la Figura 1-7.



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a) b)

Figura 1-9. Creacin del Material Concreto.

Figura 1-10. Definicin del Material Concreto, segn NTE E.060.

(*) Notar que las unidades en las que debemos ingresar cada dato en todos los casos estn asi

como lo establecimos en las parte A) y B), esto es porque el programa est aplicando la

configuracin que le hemos indicado en el apartado 1.1. Adems se puede comprobar el valor

del mdulo de corte del concreto, Gc, que es calculado automticamente aplicando las

formulas indicadas anteriormente.

Lo que nos est faltando definir es el Material de Acero de Refuerzo, que nos servir al

momento de disear nuestros elementos estructurales. Para ello vamos a modificar el

material que lleva por nombre A615Gr60 mediante el botn y

configuraremos los valores calculados anteriormente, segn el ACI 318 2011.



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Figura 1-11. Definicin del Material Acero de Refuerzo, segn ACI 318 2011.

Finalmente tendremos configurados nuestros materiales a usar quedando la ventana de

Definicin de Materiales (Material Definition) tal como se muestra en la Figura 1-12.

Luego aceptaremos todo lo que hemos hecho con un clic en el botn .

Figura 1-12. Ventana con Materiales ya Creados y Definidos.

Se le deja de Tarea al Lector realizar la creacin del Material de Acero de Refuerzo de acuerdo

a la NTE E.060.



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1.3. Configuracin, Definicin & Creacin Patrones de Carga

Antes de empezar a usar el programa para definir y crear los patrones de carga

debemos definir ciertos conceptos sobre los tipos de carga que generalmente usamos

o tenemos que diferenciar cuando queremos hacer un Metrado o Predimensionamiento

de elementos estructurales.

o Peso Propio: Lo proporciona y calcula el programa, llevar como nombre Peso

Propio y ser del Tipo Dead; no se asignar carga con este patrn.

o Carga Muerta: Proporcionado por el peso de elementos y materiales que

forman parte del edificio, tales como luminarias, acabados de cielo raso, piso

terminado, tabiqueras internas como muros de subdivisin, etc. Su nombre ser

CM y ser del Tipo Super Dead

o Carga Viva de Entrepiso: Esta dado por los componentes mviles en el edificio,

tales como, escritorios, mesas y sillas, estantes, mostradores, nosotros, etc. Su

nombre ser Live y ser del Tipo Reducible Live

o Carga Viva de Techo: Generalmente considera el peso de las personas que

intervendrn en la colocacin de las luminarias, acabados, colocacin de

coberturas e instrumentos. Su nombre ser LiveUP y ser del Tipo Live

En nuestro pas, Per, la normativa que debemos usar para determinar las cargas que

intervienen en un Anlisis y Diseo Estructural, es la NTE E.020 de Cargas.

Para cargas en elementos horizontales, tales como losas, las cargas vivas asignadas

deben tener como mnimo los valores que se indican en la Tabla 1 cuya captura de una

parte de esta se muestra en la Figura 1-13.

Figura 1-13. Captura De la Tabla 1 de valores mnimos de Cargas Vivas.



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En techos inclinados, se le asignar como minimo un valor de 100 Kg/m2 cuando el techo

tiene una inclinacin menor a los 3. (NTE E.020/7.1. a)

Cuando el techo tiene inclinacin mayor a los 3, el reglamento nos exige ir

disminuyendo el valor de 100 Kg/m2 hasta un lmite de 50 Kg/m2 a razn de 5 Kg/m2 por

cada grado de inclinacin. (NTE E.020/7.1. b)

Dicho a manera de frmula, para un ngulo de inclinacin, , de techo, la

carga que le corresponde sera 100 5( 3), generalizando se tiene:

100 5( 3)

2 , Si 13

50

2 , Si > 13

Las cargas por muros de albailera que nos sirven de subdivisin de ambientes, tienen

pesos considerados, incluyendo tarrrajeos, iguales a 14 Kg/m2 por centmetro de espesor

de muro. La Tabla 1-10 nos proporciona pesos equivalentes de la tabiquera interna, por

m2 que debemos asignar, cuando no se conoce con certeza la ubicacin de estos

muros, tal es el caso de oficinas.

Para el caso de cargas muertas de distintos materiales, que son cargas del tipo Super

Dead, la NTE E.020 nos proporciona una Tabla del Anexo1, incluyendo los pesos propios

de las losas aligeradas, cuya captura de pantalla se muestra en la Figura 1-14.

Figura 1-14. Pesos unitarios de Materiales y Aligerados, usados como carga Muerta.

Peso del

Tabique

Carga

Equivalente(Kg/m) (Kg/m)

< 74 30

75 - 149 60

150 - 249 90

250 - 399 150

400 - 549 210

550 - 699 270

700 - 849 330

850 - 1000 390

Tabla 1-10. Pesos de Tabiques

LiveUp =



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Ahora que ya conocemos algunos conceptos y definiciones sobre cargas, podemos

definir estas cargas en el programa. Para ello, debemos ir al men Define y dirigirnos

al comando Load Patterns o dndole clic al botn con el icono , tal como se

indica en la Figura 1-15.

Figura 1-15. Ubicacin del Comando de Creacin y Definicin de Patrones de Carga.

Luego se abrir la ventana de definicin de Patrones de Carga, la cual por defecto

contiene dos patrones de cargas ya creados, una que representa el Peso Propio (Dead),

y otra que representa a la Carga Viva de entrepiso (Live).

Figura 1-16. Ventana de Creacin y Definicin de Patrones de Carga.

Para la creacin de un nuevo patrn de carga seguiremos los siguientes pasos:

1. En donde dice Load colocar el nombre del Patron de Carga que queramos, de

acuerdo con las definiciones inciales.

2. Donde dice Type desplegar la lista de Tipos de Carga y darle al patrn de carga la

denominacin que le corresponde.



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3. En Self Weight Multiplier dejarlo en valor cero.

4. Agregar el nuevo Patrn de Carga mediante un clic en el botn .

5. Repetir los pasos del 1 al 4 para seguir asignndole ms patrones de Carga.

La Figura 1-17 muestra los Patrones de Carga creados y definidos en funcin a las

definiciones establecidas al inicio de este apartado.

Figura 1-17. Ventana con Patrones de Carga ya creados.

Guardar Configuraciones por Defecto

Hasta aqu se va a considerar que se tienen todas las configuraciones necesarias para

empezar a trabajar con cualquier proyecto y estamos listos para indicarle al programa

que estas sern nuestras configuraciones por Default, siguiendo para ello la ruta que se

presenta en la Figura 1-18.

Figura 1-18. Ruta de Guardado de Configuraciones y Definiciones por Defecto

De ahora en adelante cada vez que se inicie un modelo con la primera opcin de la

Figura 1-2 ya estarn por defecto todos los datos ingresados hasta ahora.

manual para estudiantes del etabs 2013 [capitulo 1]

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