taller de diseño en concreto armado

CONSIDERABLE TIME, EFFORT AND EXPENSE HAVE GONE INTO THE DEVELOPMENT AND DOCUMENTATION OF ETABS

Diplomado en Clculo y Diseo Estructural aplicado a edificios de Concreto y Albailera

SESIONES 02 y 03: Anlisis Ssmico Esttico y Dinmico de un edificio de Concreto Armado de 10 Pisos con los programas ETABS y SAFEEn la Figura siguiente se muestra la planta arquitectnica tpica de un edificio de oficinas de 10 niveles.

Figura 1 Planta Arquitectnica del Piso Tpico

El edificio cuenta con las siguientes caractersticas: Placas de concreto armado de 25 cm de espesor.

Concreto en columnas, vigas, losas y placas: fc = 210 kg/cm2.

Losas aligeradas armadas en una direccin, de 17 cm y losas macizas armadas en dos direcciones de 15 cm de espesor.

Parapetos de concreto de 1.2 m de altura y 0.10 m de espesor.

Altura de piso a piso = 2.65 m.

Ubicado en la costa, suelo flexible, destinado a oficinas.

Vigas de seccin rectangular de 25 x 50 cm.

2 escaleras y 1 ascensor.

En la siguiente Figura se muestra el esquema estructural de acuerdo con las columnas y placas de concreto armado propuestas.

Figura 2 Esquema estructural de plantaLas cargas a considerar para el edificio son:

Carga Muerta:

Losa aligerada, h = 0.17 m.280 kg/m2.

Losa maciza, h = 0.15 m.360 kg/m2.

Piso terminado.

100 kg/m2.

Carga Viva:

Piso Tpico.

300 kg/m2.

Azotea.

100 kg/m2.Realizar el anlisis y diseo estructural de acuerdo con los lineamientos de la Norma de Diseo Sismorresistente NTE.E030.

MODELAMIENTO EN ETABS Edicin de Lneas Gua

File ~ New Model ~ Use Settings from a Model File Seleccionar un archivo *EDB que contenga props. Secc., espectros, etc.

En el recuadro anterior se deben ingresar las coordenadas de las lneas gua para el modelo. Estas lneas gua corresponden a los ejes de muros y el inicio y el final de los muros.X Grid Data

110.000PrimaryShowTop













Y Grid Data

1A0.000PrimaryShowLeft

22.250PrimaryShowLeft

3B3.725PrimaryShowLeft



6C8.025PrimaryShowLeft


8D11.175PrimaryShowLeft


10E14.900PrimaryShowLeft

Tambin hay que proporcionar la informacin de pisos (Story) con el comando Edit ~ Edit Story Data ~ Edit Story tal como se muestra en la figura siguiente.

Definicin de Caractersticas de los Materiales

Define ~ Material Properties...

Definicin de las Propiedades Geomtricas de las Secciones de Barras

Define ~ Section Properties ~ Frame Sections...

Definicin de las Propiedades Geomtricas de las Secciones de Placas y de LosasDefine ~ Section Properties ~ Wall Sections

Define ~ Section Properties ~ Slab Sections

Modelo de Anlisis Dibujando los Muros.En una vista de planta del primer piso se proceder a dibujar los muros mediante la herramienta:

Draw ~ Draw Floor/Wall Objects... ~ Draw Walls (Plan)...

Figura 3 Vista en planta del modelo estructural (solo muros)

Modelo de Anlisis Dibujando las Vigas y Columnas.

En una vista de planta del primer piso se proceder a dibujar las vigas mediante la herramienta:

Draw ~Draw Beam/Column/Brace Objects...~Draw Beam(Plan,Elev,3D)...En una vista de planta del primer piso se proceder a dibujar las columnas mediante la herramienta:

Draw ~Draw Beam/Column/Brace Objects...~Quick Draw Columns(Plan,3D)...

Figura 4 Vista en planta del modelo estructural (vigas)Asignacin de brazos rgidos en vigasSelect ~ By Object Type... ~ BeamAssign ~ Frame/Line ~ End (Length) Offset...

Modelo de Anlisis Dibujando las Losas.

En una vista de planta del primer piso se proceder a dibujar las losas mediante las herramientas:

Draw ~ Draw Floor/Wall Objects...~Draw Rectangular Floor/Wall (Plan, Elev)..

Draw ~ Draw Floor/Wall Objects...~Draw Floor/Wall (Plan, Elev, 3D)..

Figura 5 Vista en planta del modelo estructural (losas)

Edicin del Modelo

Replicando el primer piso ya modelado, se puede completar los siguientes niveles:

Select ~ Select All... Edit ~ Replicate...

Figura 6 Vista en planta (izquierda) y 3d (derecha) del modelo estructuralDefinicin de las Cargas a Aplicar al ModeloCargas de Gravedad

Define ~ Load Patterns...

Para poder seleccionar las losas (de manera aislada) a las que se les aplicar las cargas de gravedad. Se recomienda el comando de visualizacin que permite ocultar algunos elementos estructurales:

View ~ Set Display Options...

Aplicacin de las cargas de gravedadAssign ~ Shell Loads ~ Uniform...

En la losa maciza

En losas tipicas

En la azotea:

Figura 7 Asignacin de cargas en losas del piso tpico: carga muerta (izquierda) y carga viva (derecha)

Figura 8 Asignacin de cargas en losas de la azotea: carga muerta (izquierda) y viva (derecha)Cargas en tabiques y parapetosAssign ~ Frame Loads ~ Distributed...

Mediante esta herramienta se asignan las cargas correspondientes a los parapetos (CM = 288 kgf/m)

Figura 9 Asignacin de cargas en vigas del piso tpico: parapetos.Edicin del Modelo

Se proceder a identificar cada muro como una pila (Pier Label) de manera de tener las fuerzas internas de estos elementos.

Para poder seleccionar muros en todos los niveles, se emplear:

View ~ Set Display Options...

En una vista en planta y con el modo de edicin en All Stories se seleccionarn los muros a los que se les asignarn los nombres de pila (pier label).

Assign ~ Shell/Area ~ Pier Label...

Figura 10 Asignacin de nombres de pila (Pier Label) a los murosPor simetra se han colocado nombres de pila similares (A y B) a elementos simtricos.

Asignacin de diafragmas de entrepisosAssign ~ Shell ~ Diaphragms...

Figura 12 Asignacin de diafragmas rgidosDefinicin de Masas

Se proceder a indicar a partir de qu cargas se calcular la masa para los procedimientos de anlisis de cargas ssmicas.

Define ~ Mass Source...

Analyze ~ Set Active Degrees of Freedom...

Anlisis Dinmico

Definicin del Espectro de PseudoaceleracinA partir de las indicaciones de la Norma Peruana, se define el espectro:

Parmetros Generales

Factor de zona, Z

: 0,4

(Costa Peruana)

Factor de Suelo, S: 1.40;

Tp = 0,90 seg.

Factor de Importancia, U: 1,00

(Edificacin Comn)

Factores de Reduccin, R: RX = (6) = 4,50 (placas de concreto armado *)

RY = (6) = 4,50 (placas de concreto armado *)

Coeficiente ssmico, C : 2,50;

para perodos menores a Tp

: 2,50 x (Tp/T)

para perodos mayores a Tp

(* Considerado como una estructura irregular)Define ~ Response Spectrum Functions...

Define ~ Load Cases... Add New Case

Load Case Type = Response Spectrum

Combinaciones de Cargas

Definicin de las Combinaciones de CargasA partir de las cargas aplicadas se definieron las siguientes combinaciones de diseo:Define ~ Load Combinations...

CU1= 1,4 CM + 1,7 CVCU2x= 1,25 CM + 1,25 CV + (FEXX) .CSx

CU2y= 1,25 CM + 1,25 CV + (FEYY).CSyCU3x= 0,90 CM + (FEXX) CSx.CU3y= 0,90 CM + (FEYY).CSyNOTA: de acuerdo con la comparacin entre el anlisis esttico y dinmico se determinar el factor de escala por el que hay que multiplicar los casos de carga ssmica (CSx y CSy)

Divisin (interna) de todos los muros

Para una mejor prediccin de los esfuerzos se recomienda dividir internamente todos los muros (Object Wall) con elementos finitos rectangulares de lados no mayores a 1m. En los pisos no es necesaria hacer esta divisin.

Select ~ Select ~ Object Type ~ Walls... Assign ~ Shell ~ Wall Auto Mesh Options ...

Proceso Constructivo

Para definir la secuencia constructiva se deber emplear:

Define ~ Add Construction Sequence Case...

Manejo de Resultados

Los resultados del anlisis del edificio se pueden visualizar en pantalla o mostrarlos en hojas de clculo.

Desplazamientos de los Centros de MasaSe recomienda cambiar temporalmente las unidades a ton-cm

Display ~ Show Tables...

~ Export To Excel...Los resultados de los desplazamientos se copian a una hoja de excel y se editan para verificar los desplazamientos permitidos por la norma.Cortante Basal en el EdificioLos resultados de cortante basal para los casos de carga dinmica para el edificio son:

Display ~ Show Tables...

Fuerzas Internas en las PlacasPara obtener las fuerzas internas en las placas se seleccionan estos elementos:

Select ~ Label ~ Pier Label...Se escogen las pilas que se van a disear:

Display ~ Show Tables...Los resultados de fuerzas internas de las placas se copian a una hoja de excel y se editan para realizar los procedimientos de diseo.

Verificacin del Cortante BasalPrimero se obtienen las masas en cada piso del edificio para calcular el cortante basal esttico:

Display show tables ~ Model ~ Structure Data Mass Summary ~ Mass Summary By StoryLas masas del edificio se copian a un archivo de Excel para poder estimar

El cortante basal esttico.

Por ejemplo, si el cortante en la base para ambas direcciones se ha estimado en:Vest = 755.25 ton.

Como la estructura es irregular, el Vdn debe ser mayor o igual al 90 % del cortante esttico.

90 % Vest = 679.73 ton.

Los cortantes dinmicos en el primer piso son:VdinXX = 556.79 ton

VdinYY = 593.77 tonPor lo que los factores de escala que se deben emplear son:F.E. XX = 1.22F.E. YY = 1.14

Diseo y Detallado de Elementos EstructuralesDesign ~ Concrete Frame Design ~ View/Revise Preferences

Design ~ Concrete Frame Design ~ Select Design Combinations

Design ~ Concrete Frame Design ~ Start Design/Check

Design ~ Shear Wall Design ~ View/Revise Preferences

Design ~ Shear Wall Design ~ Select Design Combinations

Design ~ Shear Wall Design ~ Start Design/Check

M.I. Jos Velsquez ([email protected])Pgina 1

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