Manual ANÁLISIS SÍSMICO DE EDIFICIOS

[email protected]

ING. JULIANO ANAMPA PANCCA

963 359 727 [email protected] Web: www.ophingenieria.com.pe

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CURSO-TALLER ANÁLISIS SÍSMICO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO CON ETABS 2016 PARTE I

EJEMPLO DE APLICACIÓN-NIVEL APLICACIÓN-NIVEL BÁSICO 1.- Objetivo: El objetivo de esta primera parte es recordar saberes previos, familiarizar al estudiante en el uso del programa Etabs 2016 y entender algunos aspectos conceptuales del uso del programa. Se tiene una planta con las siguientes características:

Número de pisos: 4 Sistema de piso: Losas aligeradas de espesor igual a 30cm Vigas chatas de 40cm de base x 30cm de peralte Columnas de 40cmx40cm Carga Muerta: Peso del concreto Peso del aligerado (30cm) Peso de piso terminado Tabiquería Repartida Carga Viva: Carga viva

= 2,4 t/m3 = 0,420 t/m2 = 0,100 t/m2 = 0,150 t/m2 = 0,250 t/m2 (todos los niveles)


963 359 727 [email protected] Web: www.ophingenieria.com.pe 

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CURSO-TALLER ANÁLISIS SÍSMICO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO CON ETABS 2016 PARTE I

EJEMPLO DE APLICACIÓN-NIVEL APLICACIÓN-NIVEL BÁSICO 1.- Objetivo: El objetivo de esta primera parte es recordar saberes previos, familiarizar al estudiante en el uso del programa Etabs 2016 y entender algunos aspectos conceptuales del uso del programa. Se tiene una planta con las siguientes características:

Número de pisos: 4 Sistema de piso: Losas aligeradas de espesor igual a 30cm Vigas chatas de 40cm de base x 30cm de peralte Columnas de 40cmx40cm Carga Muerta: Peso del concreto Peso del aligerado (30cm) Peso de piso terminado Tabiquería Repartida Carga Viva: Carga viva

= 2,4 t/m3 = 0,420 t/m2 = 0,100 t/m2 = 0,150 t/m2 = 0,250 t/m2 (todos los niveles)



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Materiales: Concreto Acero

f´c= 210kg/cm2 fy= 4200kg/cm2

Alturas: Altura de primer piso: 3,0m Altura demás pisos: 3,0m Se solicita: 

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Realizar el metrado de cargas por piso en forma manual y verificar con el programa Etabs 2016. Determinar las fuerzas internas en los l os elementos estructurales sólo por cargas de servicio. Discutir los resultados.



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2.- Modelación en Etabs 2016: INICIANDO EL PROGRAMA:

Haga click en New Model y nos aparecerá la siguiente ventana:

Nos aparecerá el siguiente cuadro, en el que podrá elegir las unidades, así como los códigos de diseño con los que desea trabajar:



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DEFINICIÓN DE LAS GRILLAS Y GEOMETRÍA DE LA EDIFICACI ÓN Luego de aceptar el paso anterior, aparecerá la siguiente ventana, en la que introduciremos los datos como se muestran en la figura siguiente:

Luego damos clic en OK y aparecerá la siguiente ventana:

UNIDADES DE TRABAJO En la parte inferior derecha hacemos clic en



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Units…

Luego hacemos clic en Consist Units:

Introducimos las unidades como se indica:



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DEFINICIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL: Definimos las propiedades de nuestro material:



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Luego damos clic en OK y nuevamente en OK. DEFINICIÓN DE LOS ELEMENTOS LÍNEA: En nuestra estructura usaremos vigas, losas aligeradas en una dirección y columnas.



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Luego damos clic en OK. Ahora sí definimos nuestras secciones de viga:



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Luego hacemos clic en OK.



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Para definir las COLUMNAS hacemos lo que se indica:

Definimos la Columna de 40cmx40cm:

Luego hacemos clic en OK y OK. ING. JULIANO ANAMPA PANCCA


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DEFINICIÓN DE LOS ELEMENTOS ÁREA: Usaremos los sistemas de área para modelar los sistemas de piso (losas aligeradas) y muros de concreto armado. Definiremos nuestra losa aligerada de 25cm de peralte:



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Luego hacemos clic en OK y OK. DIBUJO DE LOS ELEMENTOS LÍNEA VIGAS: Dibujaremos las vigas con el comando que se indica:



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Seleccionamos Viga Chata:

Luego:

Luego hacemos clic en OK y tendríamos la siguiente vista:



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COLUMNAS: Prestar atención a los siguientes pasos:

Nos quedará de la siguiente manera:



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DIBUJO DE ELEMENTOS ÁREA: LOSAS: Prestar atención a los siguientes pasos:



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Hay que cambiar el sentido del aligerado:



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MUROS DE CONCRETO ARMADO: No presenta. ESCALERAS: No presenta. DESCANSOS: No presenta. ASIGNACIÓN DE BRAZOS RÍGIDOS Seleccionamos todo el edificio y luego:



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Luego la estructura tendría la siguiente vista:

APLICACIÓN DE LAS CONDICIONES DE APOYO A LA ESTRUCTURA Prestar atención a los siguientes pasos:



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Asignamos las restricciones:



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DEFINICIÓN Y ASIGNACIÓN DE DIAFRAGMA

Luego:



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Repetimos los pasos hasta definir los 4 diafragmas.

Luego seleccionamos con una ventana extensible todo el primer piso únicamente:

Y luego le asignamos su diafragma rígido de la siguiente manera:



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Luego damos clic en “APPLY” y “OK”.

Nos quedará de la siguiente forma:

Repetimos para los demás pisos y finalmente tendríamos los diafragmas asignados:



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ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO Sólo se hará un análisis por cargas de servicio (sólo carga muerta y carga viva). ANÁLISIS SÍSMICO DINÁMICO Sólo se hará un análisis por cargas de servicio (sólo carga muerta y carga viva). ASIGNACIÓN DE MESH A ELEMENTOS ÁREA No aplicaremos. ASIGNACIÓN DE PIERS A MUROS ARMADOS No aplicaremos. ASIGNACIÓN DE CARGAS EN LOSAS Nos ubicamos en el 4° piso (piso maestro) y seleccionamos en la parte inferior “SIMILAR STORIES”. Luego seleccionamos la losa del 4° piso y le asignamos la carga muerta como se indica a continuación:



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Luego seleccionamos la misma losa del 4° piso y le asignamos la carga viva como se indica a continuación:



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Deberíamos modificar las cargas muerta y viva para la losa del 4° piso (azotea) sin embargo al ser un ejercicio desde luego un ejercicio hipotético, lo dejaremos así. DEFINICIÓN DE MASAS A continuación definimos las masas:



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DEFINICIÓN DE LAS COMBINACIONES DE CARGA Para nuestro caso sólo definiremos la siguiente combinación: Carga de Servicio= Carga Muerta + Carga Viva Para ello seguiremos los siguientes pasos:



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DEFINICIÓN DEL NÚMERO MÍNIMO DE MODOS: Seguimos los pasos que a continuación se indican:



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EJECUTAMOS EL ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA



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RESULTADOS DEL ANÁLISIS METRADO POR PISO: Para obtener el peso del edificio calculado por el ETABS:



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Ahora haremos la comparación con el METRADO MANUAL: METRADO DE CARGAS 1° PISO METRADO DE CARGA MUERTA ELEMENTO LONG. (m) VIGA COLUMNA LOSA ACABADOS TABIQUERÍA

18.4 3.6 -

SECCIÓN b (m) h (m) 0.4 0.3 0.4 0.4 6 4 6 4 6 4

PESO ESPEC.(Ton/m3) PESO POR ÁREA (Kg/m2) N° veces CARGA (Ton) 2.4 2.4 -

420 100 150

4 TOTAL

5.2992 5.5296 10.08 2.4 3.6 26.9088

METRADO DE CARGA VIVA ELEMENTO LONG. (m) LOSA

-

SECCIÓN b (m) h (m) 6 4

PESO ESPEC.(Ton/m3) PESO POR ÁREA (Kg/m2) N° veces CARGA (Ton) -

250

TOTAL

6 6

METRADO DE CARGAS 2°, 3° y 4° PISO METRADO DE CARGA MUERTA ELEMENTO LONG. (m) VIGA COLUMNA LOSA ACABADOS TABIQUERÍA

18.4 3 -

SECCIÓN b (m) h (m) 0.4 0.3 0.4 0.4 6 4 6 4 6 4


420 100 150

4 TOTAL

5.2992 4.608 10.08 2.4 3.6 25.9872


-



250

TOTAL

6 6

RESUMEN DE CARGAS NIVEL CM (ton) CV (ton) 1° 26.9088 6 2° 25.9872 6 3° 25.9872 6 4° 25.9872 6 SUB-TOTAL (ton) 104.8704 24 PESO TOTAL (ton) 128.8704

Podemos apreciar que metrando manualmente y calculando el peso con el programa Etabs nos da exactamente el mismo resultado. Nótese que se ha considerado la losa de piso con sus dimensiones de eje a eje, es decir las dimensiones consideradas fueron de 6mx4m, ya que el Etabs no resta las intersecciones entre la losa y las



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vigas. Un valor más exacto sería restar dichas intersecciones, para lo cual nuestra losa tendría dimensiones de 5.6mx3.6m.

CÁLCULO DE PESO SÍSMICO:



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Ahora haremos la comparación con el cálculo obtenido a mano:

ELEMENTO LONG. (m) VIGA COLUMNA LOSA ACABADOS TABIQUERÍA

18.4 3.3 -

ELEMENTO LONG. (m) LOSA

-

METRADO DE CARGAS PESO SÍSMICO 1° PISO METRADO DE CARGA MUERTA SECCIÓN PESO ESPEC.(Ton/m3) PESO POR ÁREA (Kg/m2) N° veces CARGA (Ton) b (m) h (m) 0.4 0.3 2.4 5.2992 0.4 0.4 2.4 4 5.0688 6 4 420 10.08 6 4 100 2.4 6 4 150 3.6 TOTAL 26.448 METRADO DE CARGA VIVA SECCIÓN PESO ESPEC.(Ton/m3) PESO POR ÁREA (Kg/m2) N° veces CARGA (Ton) b (m) h (m) 6 4 250 6 FACTOR NTPE.030 0.25 TOTAL (ton) 1.5 METRADO DE CARGAS 2°, 3° PISO METRADO DE CARGA MUERTA

ELEMENTO LONG. (m) VIGA COLUMNA LOSA ACABADOS TABIQUERÍA

18.4 3 -

SECCIÓN b (m) h (m) 0.4 0.3 0.4 0.4 6 4 6 4 6 4


420 100 150

4 TOTAL

5.2992 4.608 10.08 2.4 3.6 25.9872


-



250 FACTOR NTPE.030 TOTAL (ton)

-

6 0.25 1.5

METRADO DE CARGAS 4° PISO METRADO DE CARGA MUERTA ELEMENTO LONG. (m) VIGA COLUMNA LOSA ACABADOS TABIQUERÍA

18.4 1.5 -

SECCIÓN b (m) h (m) 0.4 0.3 0.4 0.4 6 4 6 4 6 4


420 100 150

4 TOTAL

5.2992 2.304 10.08 2.4 3.6 23.6832


-





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250 FACTOR NTPE.030 TOTAL (ton)

-

6 0.25 1.5

PESO SÍSMICO POR PISO METRADO MANUALMENTE NIVEL CM (ton) CV (ton) PESO SÍSMICO 1° 26.448 1.5 27.948 2° 25.9872 1.5 27.4872 3° 25.9872 1.5 27.4872 4° 23.6832 1.5 25.1832 SUB-TOTAL (ton) 102.1056 6 PESO TOTAL (ton) 108.1056

PESO SÍSMICO POR PISO CALCULADO POR EL ETABS 2016 Mass X Peso Sísmico Story Diaphragm Gravedad tonf-s²/m tonf Story1 D1 2.8499 27.9480 Story2 D2 2.80291 27.4872 9.80665 Story3 D3 2.80291 27.4872 Story4 D4 2.56797 25.1832 Como se puede apreciar, los resultados calculados metrando a mano o con el programa ETABS son prácticamente los mismos. FUERZAS INTERNAS EN VIGAS Y COLUMNAS POR CARGAS DE SERVICIO (CM+CV):



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