EL SISTEMA ETABS

5/12/2018 EL SISTEMA ETABS - slidepdf.com

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EL SISTEMA ETABS

ETABS analiza y diseña sus estructuras de edificios usando un modelo que usted creausando la interfaz grafica del usuario. La clave para exitosas implementaciones en

ETABS es entender la única y poderosa aproximación que el programa toma enmodelación de sistemas de edificios. Este capitulo proporcionara un resumen dealgunos de de los componentes claves y sus terminologías asociadas.

RESUMEN DE EL PROCESO DE MODELACIÓN

Un modelo desarrollado usando este programa es diferente de modelos producidos enotros varios programas de análisis estructural por dos principales razones:

Este programa esta optimizado para modelación de sistemas de edificios, asílos procedimientos de modelación y capacidades de diseño son todassuministradas para edificios.

Este modelo del programa es basado en objetos. Estos consisten de objetos punto, línea y área. Usted hace asignaciones a estos objetos para definir elementos estructurales tales como vigas, columnas, arriostramientos, pisos,muros, rampas y resortes. Usted también hace asignaciones para estos mismosobjetos para definir cargas.

Dentro de su forma más simple, desarrollar un modelo requiere tres pasos básicos:

Dibujar una serie de objetos punto, línea y área que representen su edificaciónusando las variadas herramientas de dibujo disponibles en la interfaz grafica.

Asignar propiedades estructurales (secciones y materiales) y cargas paraobjetos usando asignar del menú opciones. Note que la asignación de

propiedades estructurales puede ser completado simultáneamente con el dibujode los objetos usando el cuadro de propiedades de objeto, el cual aparececuando los comandos de dibujo son usados.

Asignar parámetros de red para objetos área, si no son horizontales las

secciones de membrana losa o deck/plank que el programa enmallaraautomáticamente en los elementos necesitados para el análisis del modelo.

Cuando el modelo este completo, el análisis puede ser ejecutado. En que ocasión, el programa automáticamente convierte el modelo basado en objeto en uno basado enelementos este modelo es conocido como el análisis de modelo que es usado para elanálisis. El análisis del modelo consiste de juntas, elementos de marcos, vínculos deelementos y elementos cáscara (membrana y placa) en contraste a los objetos punto,línea y área en los definidos por el usuario del modelo basado en objetos. Laconversión al modelo de análisis es interno para el programa y esencialmentetransparente para el usuario.



TERMINOLOGÍA DE MODELACIÓN FÍSICA

En ETABS, nosotros frecuentemente nos referimos a objetos, miembros y elementos.Los objetos representan los miembros estructurales físicos en el modelo. Loselementos, en la otra mano, se refieren a los elementos finitos usados internamente

por el programa para generar las matrices de rigidez. En muchos casos, los objetos ymiembros físicos tendrán una correspondencia uno a uno, y esos objetos que elusuario dibuja en la interfaz de ETABS. Los objetos son intencionalmente diseñados

para ser una representación precisa de los miembros físicos. Los usuarios típicamenteno necesitan involucrase con las mallas de estos objetos dentro de los elementosrequeridos por la matemática o análisis del modelo. Por ejemplo, un objeto individuallínea puede modelar una viga completa, no pensando de cuantos otros miembros esténen el marco y de las cargas. Con ETABS, la creación del modelo y los reportes deresultados es completado en el nivel de objeto.

Esto difiere de un programa de análisis tradicional, donde el usuario es requerido paradefinir un sub-ensamblaje de elementos finitos que comprende el tamaño demiembros físicos. En ETABS, los objetos, o miembros físicos dibujados por elusuario, son típicamente subdivididos internamente al interior del gran número deelementos finitos necesitados para el análisis del modelo sin intervención del usuario.Porque el usuario esta trabajando solo con los miembros físicos basados en objetos,menos tiempo es necesitado para crear el modelo y para interpretar los resultados, conel beneficio agregado que los resultados del análisis son generalmente mas apropiados

para el trabajo de diseño que sigue.

El concepto de objetos en un modelo estructural puede ser nuevo para usted. Esto esextremadamente importante que usted domine este concepto porque es la base paracrear un modelo en ETABS. Después que usted entienda el concepto y lo hayatrabajado totalmente, usted debería reconocer la simplicidad de la modelación basadaen objetos físicos, la facilidad con la cual usted puede crear modelos usando objetos, yel poder del concepto cuando edita y crea modelos complejos.

DEFINICIÓN DE PISO

Una de las más poderosas características que ETABS ofrece es el reconocer nivelesde piso, permitiendo para la entrada de datos de edificios en una forma lógica yconveniente. Los usuarios pueden definir sus modelos sobre un (floor by floor, story

by story) “piso por piso” base, análogos para la manera de trabajo del diseñador cuando diseña planos de edificios. Los niveles de piso ayudan a identificar, ubicar yver áreas especificas y objetos de su modelo; objetos columna y viga son fácilmenteubicados usando su plano de ubicación y niveles de piso etiquetados.

En la terminología de ETABS, un nivel de piso representa un corte plano horizontal através de un edificio en una elevación específica, y todos los objetos bajo este plano

bajan al próximo nivel de piso. Porque ETABS inherentemente entiende la geometría

de sistemas de edificios, un usuario puede especificar que un objeto existentedibujado en planta será replicado (copiado) en todos los pisos, o en todos los pisos



similares como sea identificado por el usuario. Esta opción trabaja no solamente pararepetición de pisos en marcos, también para columnas y muros. El etiquetado de piso,la altura de cada nivel de piso, agregando la habilidad para marcar un piso comosimilar son todos bajo el control del usuario.

UNIDADES

ETABS Trabaja con cuatro unidades básicas: fuerza, longitud, temperatura y tiempo.El programa ofrece muchas diferentes definiciones compactibles de unidades defuerza, longitud y temperatura para elegir desde tales como “kip, in, F” o “N, mm, C”.El tiempo es siempre medido en segundos.

Una importante distinción es hecha entre masa y peso. Masa es usada para cálculodinámico de inercia y para cargas causadas por aceleración terrestre solamente. El

peso es una fuerza que puede ser aplicada lo mismo a cualquier otra fuerza de carga.Asegurar para usar unidades de fuerza cuando especifique valores de peso, y unidadesde masa (fuerza-seg2/longitud) cuando especifique valores de masa.

Cuando usted inicia un nuevo modelo, usted será cuestionado para especificar unadefinición de unidades. Estos serán las “unidades base” para el modelo. Aunque usted

puede proporcionar datos de entrada y vista de resultados de salida en cualquier definición de unidades. Estos valores son siempre convertidos desde las unidades basede el modelo.

Las medidas angulares siempre usan las siguientes unidades:

geometría , tal como orientación en ejes, es siempre medido en grados

Desplazamientos rotacionales son siempre medidos en radianes

Frecuencia es siempre medido en ciclos/segundo (Hz).

SISTEMAS COORDENADOS Y REJILLAS

Todas las ubicaciones en el modelo son básicamente definidas con respecto a unúnico sistema coordenado global. Este es tridimensional, regla de la mano derecha,sistema coordenado cartesiano (rectangular). Los tres ejes denotados X,Y y Z sonmutuamente perpendiculares, y satisfacen la regla de mano derecha. ETABS siempreconsidera la dirección positiva de Z hacia arriba por default, la gravedad actúa en ladirección negativa de Z.

Sistemas coordenados adicionales pueden ser definidos para auxiliar en el desarrollo yvisión del modelo, para cada sistema coordenado un sistema de rejilla tridimensionaldebería ser definida consistiendo de líneas de “construcción” que son usadas para

ubicar objetos en el modelo. Cada sistema coordenado/rejilla puede ser definiciónartesiana (rectangular) o cilíndrica, y es posicionado relativo a el sistema global.



Cuando usted mueve una línea de rejilla, especifica si los objetos en el modelo semueven con ella.

Las operaciones de dibujo tienden a atraer (snap) a las intersecciones de rejilla (por default) a no ser que usted cambie esta característica a apagado. Otras numerosas

atracciones (snaps) son disponibles, incluyendo extremos y mitad de línea, atracción aintersecciones y existentes. Use estas poderosas herramientas siempre que sea posible

para asegurar la construcción exacta de su modelo. No usar las atracciones puederesultar en abrir espacios entre objetos, causando errores en la conectividad de elmodelo.

Cada objeto en el modelo tiene su propio sistema coordenado local usado para definir propiedades, cargas y respuestas. Los ejes de cada sistema coordenado local sondenotados 1 (rojo), 2 (blanco), y 3 (azul). Los sistemas coordenados locales no tienenuna rejilla asociada.

OBJETOS ESTRUCTURALES

Como se afirmo previamente, ETABS usa objetos para representar miembrosestructurales físicos. Cuando crea un modelo, el usuario inicia por dibujar lageometría de el objeto, y entonces asigna propiedades y cargas para completamentedefinir la estructura de el edificio.

Los siguientes tipos de objetos están disponibles, listados en orden de dimensióngeométrica:

Objetos punto de dos tipos:

o Objetos junta son automáticamente creados en las esquinas o extremosde todos los otros tipos de objetos, y ellos pueden ser explícitamenteagregados dondequiera en el modelo.

o Objetos vinculados basados a un argumento (una junta) son usados para modelar el comportamiento de apoyo especial, tales como(separación del conjunto) isolators, amortiguadores, aberturas paradiscontinuidad (gaps), resortes multilínea les y mas.

Objetos línea de dos tipos:

o Objetos marco son usados para modelara vigas, columnas, tirantes,armazones.

o Objetos vinculados para coneccion (dos juntas) son usados para modelar elcomportamiento de miembro especial tales como (separación del conjunto)isolators, amortiguadores (dampers), aberturas para discontinuidad(gaps),

resortes multilínea les, y mas. Diferentes de objetos marco, los objetosvinculados para coneccion pueden tener longitud cero.



Objetos área son usados para modelar muros, losas , cubiertas, planchas y otrosmiembros de pared delgada. Los objetos área se enmallaran automáticamente alinterior de elementos necesitados por el análisis si objetos horizontales con ladefinición membrana son incluidos en el modelo; otras veces, el usuario

especificara la opción enmallado a ser usada.

Como una regla general, la geometría del objeto debe corresponder esta de elmiembro físico. Esto simplifica la visualización de el modelo y ayuda con el procesode diseño.Cuando usted ejecuta un análisis, ETABS automáticamente convierte su modelo

basado en objeto (excepto para una absoluta seguridad en objetos área; ver lo previoen torno a el) internamente en un modelo basado en elemento que es usado para elanálisis. Este modelo basado en elementos es llamado el modelo de análisis, y esteconsiste de juntas y elementos finitos tradicionales. Después de la ejecución delanálisis, su modelo basado en objetos tendrá el mismo numero de objetos en el comose hizo antes que fuera ejecutado el análisis.

Aunque la mayoría de enmallado de objetos es realizado automáticamente usted tieneel control sobre como la enmallacion es completada, tal como el grado derefinamiento y como manejara las conexiones en intersección de objetos. Una opciónes también disponible para manualmente subdividir el modelo, la cual divide uno

basado en objeto en un miembro físico internamente en objetos múltiples quecorresponden en número y medida a los elementos de análisis.

GRUPOSUn grupo es una colección de objetos nominado. Ella puede contener cualquier número de objetos de cualquier número de tipos. Los grupos tienen varios usos,incluyendo:

Rápida selección de objetos para editar y asignar.

definición de secciones por cortes cruzando el modelo.

Agrupaciones de objetos que contribuyen al mismo diseño.

Selectividad de salidas de resultados.

Definir como varios grupos como es necesitado. Usando grupos es una poderosamanera para manejar grandes modelos.

PROPIEDADES



Las propiedades son “asignadas” para cada objeto para definir el comportamientoestructural de este objeto en el modelo. Algunas propiedades, tales como materiales y

propiedades de sección, son nombradas entidades que deben ser especificadas antesde asignarlas a los objetos. Por ejemplo, un modelo puede tener:

Una propiedad de material llamada CONCRETO.

Una propiedad de sección de forma rectangular, llamada RECTÁNGULO, yuna sección de forma circular llamada CIRCULAR, ambas usando la

propiedad material CONCRETO.

Una propiedad de sección muro/losa llamada LOSA que también usa la propiedad material CONCRETO.

Si usted asigna propiedad de sección de forma RECTÁNGULO para un objeto línea,cualquier cambio para la definición de sección RECTÁNGULO o materialCONCRETO automáticamente se aplicara a estos objetos. Una propiedad nombradano tiene efecto sobre el modelo a no ser que sea asignada a un objeto.

Otras propiedades, tales como liberar estructura o restricciones de junta, sonasignadas directamente a objetos. Estas propiedades pueden solamente ser cambiadasal hacer otra asignación de esta misma propiedad para el objeto; ellas no sonnombradas entidades y no existen independientemente de los objetos.

CASOS DE CARGA ESTÁTICA

Las cargas estáticas representan acciones sobre la estructura, tales como fuerza, presión, desplazamiento en apoyos, efectos térmicos, y otros. Una distribuciónespacial de cargas sobre la estructura es llamada un caso de carga.

Definir varios nombres de casos de carga estática es necesario. Usualmente separar las definiciones de casos de carga seria usado para carga muerta, carga viva, cargasísmica estática, carga de viento, carga por nieve, carga térmica, y así. Las cargas sonnecesarias para variar independientemente, para propósitos de diseño o por como ellosserán aplicados al edificio, será definido como casos de carga aparte.

Después de definir un nombre de caso de carga estática, usted debe asignar valores decarga específicos a los objetos como parte de el caso de carga, o definir una cargalateral automatizada si el caso es por sismo o viento. Los valores de carga que ustedasigna a un objeto especifico el tipo de carga ( fuerza, desplazamiento, temperatura ),su magnitud y dirección ( si es aplicable). Diferentes cargas pueden ser asignadas adiferentes objetos como parte de un único caso de carga, en compañía con la cargalateral automatizada, si así se quiere. Cada cuerpo puede ser sujetado a múltiplescasos de carga.



CARGAS VERTICALES

Las cargas verticales pueden ser aplicadas a objetos punto, línea y área. Las cargasverticales son usualmente introducidas por gravedad, o dirección –Z. Los objetos

punto pueden aceptar fuerzas concentradas o momentos. Los objetos de estructuras pueden tener cualquier numero de cargas de punto ( fuerzas o momentos ) o cargasdistribuidas ( uniforme o trapecial ) aplicados. Las cargas uniformes pueden ser aplicadas a objetos área. Los casos de carga vertical pueden también incluir el peso

propio del elemento.

Algunos casos de carga vertical usuales usados para estructuras de edificios puedenincluir:

Carga muerta

Carga muerta superimpuesta

Carga viva

Carga viva reducida

Carga por nieve

Si las cargas verticales aplicadas son asignadas para un caso de carga viva por reducción ETABS proporciona a usted una opción para reducir las cargas vivasusadas en la fase de diseño. Muchos diferentes tipos de formulaciones de reducción decarga dependientes del código están disponibles.

CARGAS POR TEMPERATURA

Las cargas por temperatura sobre objetos línea y área pueden ser generados enETABS as especificar cambios de temperatura. Estos cambios de temperatura puedenser especificados directamente como un cambio de temperatura uniforme sobre el

objeto o ellos pueden ser basados sobre cambios de temperatura en objetos puntoespecificados previamente, o en una combinación de ambos.

Si la opción cambios de temperatura en objetos punto es seleccionada, el programasume que los cambios de temperatura varían linealmente sobre la longitud de losobjetos para líneas, y linealmente sobre la superficie de objeto para áreas. Aunqueusted puede especificar un cambio de temperatura para un objeto punto, las cargas por temperatura actúan solamente sobre objetos línea y área.

CARGAS LATERALES AUTOMATIZADAS



ETABS le permite la generación automatizada de cargas laterales estáticas para cadacaso de carga sismo(temblor) o viento basado en numerosas especificaciones es decódigo, por inclusión, pero no limitado a UBC, BDCA, ASCE, NBCC, BS, JGJ,Mexicano y IBC. Cada carga lateral estática automatizada que usted define puedeestar en un caso de carga separado. Usted no puede tener dos cargas laterales estáticas

automáticas en el mismo caso de carga. Usted puede sin embargo agregar adicionalescargas definidas por el usuario para un caso de carga que incluya una autocarga lateral

Si usted tiene seleccionado sismo como el tipo de carga, varios códigos de cargalateral automáticos están disponibles. Seleccionando la posición de un código, elformato de cargado sísmico esta ocupado con valores y definiciones por default que

pueden ser revisadas y editadas por el usuario. El programa usa estos valores paragenerar cargas laterales en la dirección especificada basado en el peso definido por lamasa asignada o calculada desde las definiciones de propiedad. Después ETABS tienecalculada una fuerza de nivel de piso para una carga sísmica automática, esta fuerzaes particionada (dividida) para cada junta en la elevación del nivel de piso en

proporción a su masa.

Si usted tiene seleccionado viento como el tipo de carga, varios códigos para cargalateral automática están disponibles. Seleccionar la posición de un código, el formatode carga por viento es ocupado con valores por default y definiciones, las cuales

pueden ser revisadas y editadas por el usuario. En ETABS son calculadasautomáticamente las cargas de viento que pueden ser aplicadas a diafragmas rígidos oa muros, incluyendo muros no estructurales tales como recubrimientos deedifificaciones, que son creados usando objeto área. Si la opción diafragma rígido esseleccionado, una carga aparte es calculada para cada diafragma rígido presente en un

nivel de piso. Las cargas de viento calculados en cualquier nivel de piso están basadassobre la elevación del nivel de piso, el peso del piso de arriba y de abajo de el nivel, laadopción del ancho de exposición por los diafragmas rígidos en este nivel y los varioscoeficientes para viento dependientes del código. La carga es aplicada para undiafragma rígido en la cual ETABS calcula el centro geométrico.

Si usted tiene seleccionada la opción por medio de la cual las cargas por viento soncalculadas y aplicadas vía objetos área definiendo muros, usted debe asignar uncoeficiente de presión de viento para cada objeto área que tiene expuesto, y indicar sieste es el lado que encara el viento (winward) o en relación a la dirección en la cualel viento corre ( leeward). Basado sobre los varios factores de código , coeficientes

definidos por el usuario y exposiciones, ETABS calcula las cargas de viento para cadaobjeto área (muros) y aplica las cargas como fuerzas puntuales en las esquinas delobjeto.

FUNCIONES

Usted define funciones para describir como una carga varia como una función de periodo o tiempo. Las funciones son solamente necesarias para ciertos tipos deanálisis; ellas no son usadas para análisis estático. Una función es una serie de paresde datos absisas-ordenadas digitalizados.



Aquí hay dos tipos de funciones:

Las funciones espectro de respuesta son funciones aceleraciónseudoespectrales contra periodo para usarse en análisis espectro de respuesta.En este programa, los valores de aceleración en la función son adoptados ya

normalizados; esto es, las funciones a si mismas no son adoptadas para tener unidades. En su lugar, las unidades son asociadas con un factor de escala quemultiplica la función y es especificado cuando usted define el caso respuestade espectro.

Las funciones tiempo historia son funciones de la magnitud a cargar vs tiempo para usar en análisis tiempo historia. Los valores a cargar en una funcióntiempo historia pueden ser valores de aceleración terrestre ellos pueden ser multiplicados por casos de carga especificados (fuerza o desplazamiento).

Usted puede definir tantas funciones nombradas como usted necesite. Ellas no sonasignadas a objetos, pero son usadas en la definición de respuesta de espectro ycasos de tiempo historia.

COMBINACIONES DE CARGA

ETABS le permite para las combinaciones nombradas de cualquier caso de cargadefinido previamente o combinación de carga. cuando una combinación es

definida, se aplica para los resultados para cada objeto en el modelo.

Los cuatro tipos de combinaciones son como sigue:

ADD (aditivo) : Los resultados desde los casos de carga o combinacionesincluidos son agregados.

ENVE (envolver) : Los resultados a partir de los casos de carga ocombinaciones incluidos son involucrados para encontrar los valoresmáximo y mínimo.

ABS (absoluto): Los valores absolutos de los resultados a partir de loscasos de carga o combinaciones incluidos son agregados.

SRSS: La raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los resultados a partir de los casos de carga o combinaciones incluidos es computada.

Excepto para el tipo envelope (envolver), las combinaciones deberían usualmenteser aplicadas solamente para casos de análisis lineal, porque los resultados nolineales no son generalmente superposable.



El diseño siempre es basado sobre combinaciones de carga no directamente sobrecasos de carga. Usted puede crear una combinación que contiene justo un casoúnico de carga. Cada algoritmo de diseño crea sus propias combinaciones por default; las suplementa con su propia combinación de diseño si es necesitado.

DEFINICIONES DE DISEÑO

ETABS ofrece los siguientes diseños integrados después de procesar (postproceso):

Diseño de estructuras de acero.

Diseño de estructuras de concreto

Diseño de vigas compuestas

Diseño de largueros de acero

Diseño de muros por cortante

Los primeros cuatro procedimientos de diseño son aplicables para objetos línea, y el programa determina el procedimiento de diseño apropiado para un objeto líneacuando el análisis es ejecutado (run). El procedimiento seleccionado es basado sobrela orientación de la línea de objetos línea, propiedad de sección, tipo de material yconectividad.

El diseño de muros por cortante esta disponible para objetos que previamente han sidoidentificados como piers (pilares) o spandrels (cupulas) por el usuario, ambos piers(pilares) y spandrels (cupulas) pueden consistir ambos de objetos línea y área.

Para cada uno de los postproceso de diseño varias definiciones pueden ser ajustadas para afectar el diseño de el modelo:

Las especificaciones del código de diseño serán usadas para cada tipo deobjetos, ejemplos; AISC-LRFD93 para estructuras de acero, EUROCODE 2-1992 para estructuras de concreto, y BS811097 para muros por cortante.

Las definiciones de preferencias de como estos códigos deberían ser aplicados para su modelo.

Las combinaciones de carga para las cuales el diseño debería ser checado.

Los grupos de objetos que deberían contribuir al mismo diseño.



Para cada objeto, los valores “sobrescritos” es opcional que cedan loscoeficientes y parámetros por default usados en las formulas del código dediseño seleccionadas en el programa.

Para el diseño de estructuras de acero, vigas compuestas, y largueros de acero,ETABS puede seleccionar automáticamente una sección optima a partir de una listadefinida por usted. Usted puede también manualmente cambiar la sección durante el

proceso de diseño. Como un resultado cada objeto línea puede tener dos diferentes propiedades de sección asociadas con el:

Una “sección para análisis” usada en el análisis previo.

Una “sección de diseño” resultado del diseño en boga

Las secciones de diseño llegan a ser las secciones de análisis para el próximo análisis,y la iteración de ciclos de análisis y diseño debería ser continuada hasta que las dossecciones lleguen a ser la misma.

Los resultados de diseño para la sección de diseño, son disponibles en cualquier tiempo, así como todas las definiciones descritas aquí, pueden ser consideradas paraformar parte de el modelo.

RESULTADOS Y OPCIONES DE DESPLIEGUE

El modelo ETABS y los resultados de el análisis y diseño pueden ser visualizados yguardados en varias diferentes maneras, incluyendo:

Vistas de el modelo en dos y tres dimensiones.

Valores de datos de entrada/resultados en texto simple, despliegue tabular (filas y columnas), o formatos de base de datos.

Graficas de funciones de resultados de análisis.

Reportes de diseño

Exportar a otros programas dibujos y diseños.

Usted puede guardar definiciones nombradas de vistas desplegadas, ajustes de tablas,y graficas de funciones como parte de su modelo. Combinado con el uso de grupos,esto puede significativamente acelerar el proceso de conseguir los resultados almismo tiempo que esta desarrollando su modelo.

MAS INFORMACIÓN



Este capitulo presenta razonablemente un breve resumen de los componentes básicosde el modelo en ETABS. en formación adicional puede ser encontrada en la ayuda enlínea. fácilmente disponible dentro de la interfaz grafica del usuario de ETABS,incluyendo notas técnicas que describen algoritmos de diseño específicos a un código.Estos documentos están disponibles en formato acrobat PDF en el CD de ETABS, y

pueden ser accesados desde el interior del programa usando el menú ayuda.

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