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SESIN N01
Eleccin y Configuracin de Unidades
Modelos Predeterminados y No Predeterminados
Sistemas de Coordenadas en Elementos
Estructurales
Sistema Espacial de Lneas y Ejes de Referencia
Planos de Referencia
Herramientas Bsicas y Avanzadas de Dibujo
Generacin de Elementos Curvos
Generacin de Ejes Curvos y en cualquier
Direccin
Alex Henrry Palomino Encinas
Cajamarca Per
CUPABRI S.R.L
Introduccin & Parte Grfica
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Eleccin y Configuracin de Unidades
En todo proyecto de Diseo Estructural que se va a iniciar, ya sea con ETABS o
con cualquier otro programa, se debe seguir una serie de pasos para el correcto
anlisis y posterior diseo de dicho proyecto, de acuerdo con la secuencia de
construccin y generacin del modelo que tiene cada uno de ellos; en nuestro
caso particular, se usar durante el curso el programa ETABS en su versin 2013,
el cual abriremos y luego de una breve carga de este nos encontraremos en su
pgina de inicio, , muy similar a la Figura 1-1.
Figura 1-1. Pgina de Inicio Start Page que nos presenta el programa al abrirlo.
Debemos tener establecido para nuestro proyecto las unidades con las que
vamos a trabajar, ya que es lo primero que nos va a pedir ETABS cuando
empecemos un nuevo proyecto.
El programa trabaja principalmente con 03 Sistemas de Unidades, los cuales son
editables en cualquier momento para una mejor comodidad tanto en la
entrada de datos como lectura de resultados.
Figura 1-2. Sistemas de Unidades de trabajo del ETABS.
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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La Figura 1-2 nos muestra los 03 Sistemas de Unidades de trabajo, cuya
descripcin de cada uno de ellos se detalla a continuacin:
U.S. Customary (Sistema de Unidades Habitual): Es el Sistema comn por
defecto con el que trabaja el programa, las unidades son imperiales, esto
es Lb, in, ft, F.
Metric SI (Sistema Mtrico Internacional): Es el Sistema basado en
unidades de longitud en metros, de fuerza en Newtons y temperatura en
C.
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Metric MKS (Sistema Mtrico MKS): Sistema que se basa principalmente
en unidades de Metros, Kilogramos y Segundos y grados Celsius.
De acuerdo a estas descripciones, nos conviene trabajar con el tercer sistema,
el MKS, ya que se adapta ms a nuestra forma de trabajo.
Modelos Predeterminados y No Predeterminados
Los Modelos Predeterminados son aquellos fciles de construir con ayuda de
plantillas en diferentes sistemas de piso que nos da el programa. Estos nos
ahorran tiempo al momento de elaborar nuestro modelo ya que nos
proporcionan ciertas caractersticas principales que debe tener, tales como:
Restricciones en la Base o tipos de apoyos.
Asignaciones de Diafragmas Rgidos, Semi-Rgidos o sin Diafragma.
Dos Tipos de Cargas/m2 que se asignarn a todos los pisos.
Dimensiones de las secciones de Columnas, vigas, losas.
Longitudes o extensiones de la losas fuera del permetro del modelo.
Al seleccionar el sistema Mtrico MKS como en la Figura 1-2 y darle clic al botn
se abrir la ventana de la Figura 1-3, el cual nos muestra datos bsicos
de configuracin de ejes, nmero de pisos y sus alturas, los que servirn para la
generacin del modelo en su fase inicial, mediante las plantillas que dispone el
programa.
Los Modelos No Predeterminados son los que construimos desde cero, a partir
de una configuracin de ejes y nmero de pisos y sus alturas; solo se dispone de
ejes en planta y altura, que servirn para el dibujo manual de todos nuestros
elementos estructurales.
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Figura 1-3. Configuracin bsica de ejes y pisos.
La Figura 1-4 muestra la plantilla de datos para un sistema de Piso con Losas
Aligeradas en 2 Direcciones, Waffle Slab, cuyas descripciones se explicaron
anteriormente.
Figura 1-4. Plantilla de Datos para la generacin de un modelo con sistema de Losa aligerada
en 2 Direcciones.
Construccin de Modelos Predeterminados
Generacin de Modelos No Predeterminados
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Sistemas de Coordenadas
a. Sistema Global.
Cuando se han definido los datos de la Figura 1-3 y/o 1-4 el programa nos llevar
al ambiente de trabajo donde veremos, a parte del modelo, el sistema Global
de coordenadas a partir del cual se va a dibujar el modelo.
Estos 03 ejes, denotados con las letras X, Y & Z son mutuamente perpendiculares
y cumplen la regla de la mano derecha.
Figura 1-5. Modelo generado en referencia al Sistema Global de Coordenadas.
ETABS siempre considerar la Direccin +Z hacia arriba. Por defecto la
gravedad acta en la Direccin Z.
Sistema Global
de
Coordenadas
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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b. Sistema Local
Cada objeto en el modelo tiene su propio Sistema Local de Coordenadas usado
para definir propiedades, cargas y respuestas. Los ejes para cada Sistema Local
de Coordenadas son denotados como 1(rojo), 2(verde), y 3(azul). El sistema
local de Coordenadas no tiene asociacin con el sistema de ejes.
b.1. Elementos Frame
Las propiedades de la seccin son definidas con respecto al sistema Local de
Coordenadas del elemento tal como se muestra.
La direccin del eje local 1 es a lo largo del eje del elemento. Es Normal
a la seccin y sale a travez de las intersecciones de los 02 ejes neutros de
la seccin.
Las direcciones de los ejes Locales 2 y 3 son paralelos a los ejes neutros de
la seccin. Usualmente la direccin del Eje Local 2 se toma a lo largo de
la mayor dimensin (peralte) de la seccin, y la direccin del Eje Local 3
a lo largo de la menor dimensin (ancho) de la seccin, pero esto no es
requerido.
El eje Local 1 del elemento siempre ser longitudinal al eje del elemento, la
direccin positiva est dirigida desde los puntos I & J. Este eje esta siempre
localizado en el centroide de la seccin, y conectado mediante los nudos i & j.
Figura 1-6. Sistema Local de Coordenadas para un Elemento Frame.
b.2. Elementos rea
Cada Elemento Shell (y otros tipos de objetos/elementos rea) tiene su propio
sistema local de coordenadas, usado para definir propiedades del Material,
Cargas y Resultados. Los Ejes del sistema local son denotados como 1, 2 y 3. Los
dos primero ejes estn en el plano del elemento con una orientacin que usted
especifique; el tercer eje es normal.
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Es importante entender la definicin del sistema de ejes locales 1-2-3 del
elemento y relacionarlo al sistema de ejes globales X-Y-Z, Ambos sistemas de
coordenadas cumplen la regla de la mano derecha. La definicin del sistema
local simplifica la entrada de datos y lectura de resultados.
Figura 1-7. Sistema Local de Coordenadas para un Elemento Shell.
En muchas estructuras la definicin del sistema local de coordenadas del
elemento es extremadamente simple. Los mtodos provistos, sin embargo,
proveen suficiente potencia y flexibilidad para describir la orientacin de
elementos Shell en las situaciones ms complicadas.
El eje local 3 es siempre normal al plano del elemento Shell. Este eje est dirigido
hacia arriba cuando las juntas j1, j2 y j3 aparecen en forma anti horaria. Para
elementos cuadrilteros, el plano del elemento es definido por vectores que
conectan los puntos medios de los dos pares de caras opuestas.
Figura 1-8. ngulos en coordenadas del elemento rea con respecto a la orientacin por
defecto.
Fila Superior: ang = 45
2 Fila: ang = 90
3 Fila: ang = 0
4 Fila: ang = -90
Para todos los elementos,
el ejes 3 hacia afuera. Hacia
afuera del visor.
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Sistema Espacial de Lneas y Ejes de Referencia
En muchas ocasiones, cuando se tiene establecido nuestro sistema de ejes, es
necesario definir ejes adicionales para poder tener un dibujo ms preciso del
modelo que estemos trabajando.
Figura 1-9. Distribucin Arquitectnica en planta.
Esto ocurre con frecuencia cuando en nuestro proyecto se tienen muros
estructurales que por arquitectura tienen una pequea prolongacin fuera del
eje ya definido. Entonces surge la necesidad de generar ejes adicionales para
poder tener un modelo matemtico ms exacto.
Figura 1-10. Esquema de Muros Estructurales que tienen prolongaciones fuera de los ejes ya
establecidos.
Para satisfacer esta necesidad, en el programa se sigue la ruta del men Edit
que se muestra en la Figura 1-11, seleccionando el comando Edit Stories and
Grid Systems se abrir la ventana de Edicin de Pisos y Sistemas de Datos de
Ejes; para proceder con la adicin de ejes de referencia se modifica el sistema
de ejes mediante el botn e inmediatamente se abrir la
ventana de la Figura 1-12.
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Figura 1-11. Ruta para la insercin de nuevos ejes de referencia.
Figura 1-12. Cuadro de dilogo para la insercin de ejes de referencia.
Las lneas de referencia las generamos mediante Puntos de Referencia,
Reference Points, cuya ruta de acceso a este se muestra en la Figura 1-13, los
datos para su ubicacin tambin se muestran en la misma Figura. Su utilidad es
muy idntica al anterior y depende de cada usuario la eleccin de esta
herramienta.
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Figura 1-13. Ruta de Acceso al comando de Insercin de Puntos de Referencia y dibujo del punto.
Planos de Referencia
De la misma manera como se vio la necesidad de generar nuevos ejes de
referencia para poder realizar un modelamiento ms preciso, tambin existe la
necesidad de generar planos en distintos niveles que no corresponden a los ya
existentes.
Un claro ejemplo de esto es cuando se tienen techos que no son horizontales,
como los que se muestran en la Figura 1-14.
Figura 1-14. Modelo de estructura de un nivel con techo a 2 aguas.
Punto
Datos del Punto
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Esta necesidad es satisfecha con la generacin de planos de referencia,
Reference Planes, cuya ruta de acceso mediante el men Draw se muestra en
la Figura 1-15.
Figura 1-15. Ruta de Acceso y Datos para la generacin de Planos de Referencia.
De esta manera se dispone nuevos puntos snap para poder realizar un dibujo
del modelo ms acorde con la realidad. Un ejemplo de ello se muestra en la
Figura 1-16 donde fue necesario la creacin de dos Planos de Referencia.
Figura 1-16. Dibujo de Techo a 02 Aguas mediante la creacin de 02 Planos de Referencia.
(*)Los planos de referencia no interfieren para el clculo de los pesos ni en la
asignacin de diafragmas.
Lnea
Elevacin del Plano
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Herramientas Bsicas y Avanzadas de Dibujo
ETABS dispone de un men de Dibujo para poder realizar el Modelamiento de
cualquier proyecto sin complicacin alguna. La Figura 1-17 muestra comandos
o herramientas de dibujo ms usados.
Figura 1-17. Dibujo de Techo a 02 Aguas mediante la creacin de 02 Planos de Referencia.
Herramientas
de Dibujo ms
usadas
Herramienta de Seleccin, por defecto se encuentra activa al
iniciar cualquier modelo.
Herramienta de edicin de formas de objetos mediante puntos
Dibujo de Vigas/Columnas/Riostras (Planta, Elevacin, 3D)
Dibujo Rpido de Vigas, Columnas (Planta, Elevacin, 3D)
Dibujo Rpido de Columnas (Planta, 3D)
Dibujo Rpido de Vigas Secundarias (Planta, 3D)
Dibujo Rpido de Riostras (Planta, Elevacin, 3D)
Dibujo de Pisos/Muros (Planta, Elevacin, 3D)
Dibujo Rectangular de Pisos/Muros (Planta, Elevacin)
Dibujo Rpido de Pisos/Muros (Planta, Elevacin)
Dibujo de Muros (Planta)
Dibujo Rpido de Muros (Planta)
Dibujo de Aberturas de Muros (Planta, Elevacin, 3D)
Dibujo de Enlaces (Planta, Elevacin, 3D)
Dibujo de Conjunto de Muros (Planta, Elevacin, 3D)
COMANDOS DE SELECCIN Y
MODIFICACIN DE FORMAS
COMANDOS DE DIBUJO DE
ELEMENTOS FRAME
(VIGAS COLUMNAS RIOSTRAS)
COMANDOS DE
DIBUJO DE
ELEMENTOS REA
(LOSAS & MUROS)
COMANDOS DE
DIBUJO DE MUROS Y
ABERTURAS
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La utilidad y uso de cada comando se detalla en el vdeo que viene adjunto a
este documento. Se desarrollan ejemplos prcticos de modelamiento de
estructuras comunes.
Generacin de Elementos Curvos
En nuestra vida profesional nos encontraremos con proyectos que en su
arquitectura contemplan formas curvas de piso y es a veces un problema tener
que modelar esas formas; afortunadamente ETABS dispone de un comando que
nos ayuda a resolver este problema de manera muy sencilla.
La Figura 1-18 muestra la ruta de acceso para acceder a este comando, previa
seleccin de un elemento frame horizontal. Al darle clic a este comando se
abrir una ventana como la que se muestra en la Figura 1-19, luego, en donde
dice Frame Type, a manera de ejemplo escogeremos el segundo nombre,
Circular Curve, y en la parte derecha de esta ventana (Figura 1-19) se nos
muestran datos de Definicin de la Curva Circular; vamos a modificar los datos
tal como se muestran en la Figura 1-20 y finalmente refrescaremos las vistas con
el botn y aceptar este cambio con el botn .
La Figura 1-21 nos muestra el cambio que se le realiz a esta lnea y ahora tiene
forma curva.
Dibujo de Ejes mediante la marcacin de 02 puntos y un desfase establecido
Dibujo de Acotaciones
Dibujo de Puntos y lneas espaciales de Referencia mediante un desfase
Dibujo de Planos de Referencia mediante un desfase establecido
Dibujo Automtico de Revestimiento
Dibujo de Objetos punto
Diseo de Edificios de Concreto Armado ETABS 2013
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Figura 1-18. Ruta de acceso al comando para la modificacin del tipo de lnea.
Figura 1-19. Cuadro de dilogo para generar un elemento curvo.
Figura 1-20. Cuadro de dilogo con datos para la lnea curva.
Elemento Seleccionado
Desplegar esta lista
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Figura 1-21. Elemento Curvo generado mediante el comando de modificacin de Lnea.
Esta caracterstica no solo es aplicable a elementos frame, sino tambin a
elementos Shell o rea tal como se puede observar en la Figura 1-21. Su
aplicacin a modelos reales se indica a detalle en el vdeo adjunto.
Generacin de Ejes Curvos y en cualquier Direccin
Figura 1-22. Ruta de Acceso al comando de Definicin de Elevacin en Desarrollo.
La creacin de ejes en cualquier direccin obedece ms al levantamiento de
elevaciones cuya forma la podemos definir de manera libre en el programa, por
Elemento Modificado
Losa con una Cara
Curvada
Muro
Curvo
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ejemplo, vayamos al men Draw y seleccionar el comando Draw Developed
Elevation Definition y se abrir la ventana de nombres de las elevaciones en
desarrollo que vayamos a crear.
Figura 1-23. Secuencia de Definicin de la Elevacin en cualquier Direccin.
Aceptamos el nombre por defecto que nos presenta el programa dndole clic
al botn , y en seguida el cursor del mouse se pondr en modo de
seleccin para darle clic a los nudos por donde pasar o se definir la
elevacin, la Figura 1-23 muestra la secuencia de seleccin de los nudos que
definieron la elevacin.
Figura 1-24. Vista en elevacin de la ELEVACIN Elev1 definida.
1
2
3
4
Plano 3D de la Elevacin
Definida Nombre de la Elevacin