[12] Procedimiento de Análisis Sísmico

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PROCEDIMIENTO
ANÁLISIS Y DISEÑO SÍSMICO
DE EDIFICACIONES CON ETABS
Schubert LLecllish Carrasco
Contacto: 990315645
Email: sllecllishc@unasam.edu.pe
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Análisis y Diseño Estructural de Edificaciones con Etabs.
E.030 Diseño Sismorresistente
MÓDULO 01: MODELO ESTRUCTURAL
1. Estructuración del Plano
 Visualización del perímetro, ductos, estacionamientos, ascensores, escaleras,
irregularidades, muros de corte, etc.
2. Predimensionamiento de los elementos estructurales
 Predimensionamiento de columnas.
 Predimensionamiento de vigas peraltadas, chatas.
 Predimensionamiento de losas aligeradas, losas macizas.
 Predimensionamiento de muros estructurales.
3. Configuración de las grillas en planta y altura.
 Configuración de los ejes en planta.
 Configuración de la altura de entrepiso.
4. Configuración de las propiedades de los materiales.
 Configuración de las propiedades del concreto
 Configuración de las propiedades Acero de Refuerzo
 Configuración de las propiedades de la albañilería
5. Configuración de los Elementos Estructurales.
 Definición de columnas (cuadradas, rectangulares, L, T, circulares).
 Definición de vigas (peraltadas, chatas, soleras).
 Definición de losas aligeradas, losas macizas en 1 – 2 direcciones.
 Definición de muros de corte (concreto armado, albañilería).
 Definición de elementos de escalera (vigas, descanso, rampa).
6. Modelamiento estructural
 Modelamiento de columnas. (cuadradas, rectangulares, L, T, circulares)
 Modelamiento de vigas (peraltadas, chatas, soleras).
*Obs: Tener en cuenta si cumple longitud de empotramiento; caso contrario aplicar
Frame Releases, o incrementar dimensión de columna, o asignar Columna T, L).
 Modelamiento de losas aligeradas, losas macizas.
 Modelamiento de muros de corte (concreto armado, albañilería).
 Modelamiento de escalera (vigas, descanso, rampa).
7. Cargas
 Configuración de patrones de carga en Etabs.
 Peso propio (Dead)
 Carga muerta o impuesta (Superdead)
 Carga viva o sobrecarga (Reducible Live)
 Carga de techo (Roof Live).
 Metrado de cargas según NTP E.020 Cargas.
 Asignación de cargas en losas aligeradas (Elemento Shell)
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Análisis y Diseño Estructural de Edificaciones con Etabs.
E.030 Diseño Sismorresistente
 Carga Muerta (Ladrillo, Piso Terminado)
 Carga de Tabiquería por muros transversales (150 kg/m2).
 Carga Viva (Sobrecarga).
 Asignación de cargas distribuidas en losas macizas.
 Carga Muerta (Piso Terminado)
 Carga de Tabiquería por muros transversales (150 kg/m2).
 Carga Viva (Sobrecarga).
 Asignación de cargas en Vigas Peraltadas.
 Asignación de cargas en Vigas Chatas.
 Asignación de cargas de Volados en Vigas.
 Asignación de cargas en Escaleras
 Carga Muerta (Piso Terminado)
 Carga Viva (Sobrecarga de Escalera).
8. Fin de Modelamiento. (aspectos complementarios)
 Replicar modelamiento en los pisos típicos.
 Modelamiento de Tanque.
 Modelamiento de sótanos, semisótanos.
 Asignación de empotramiento.
* Verificar si posee, sótanos, semisótanos
 Definición y asignación Diafragmas
 Asignar brazo rígido con lenght offset
 Configuración del recurso de masa (E.030).
 Definir modos de vibración.
 Analizamos (corremos el modelo).
 Determinamos los períodos fundamentales Tx, Ty
 Verificamos los períodos T = 0.85*10% N° Pisos.
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Análisis y Diseño Estructural de Edificaciones con Etabs.
E.030 Diseño Sismorresistente
MÓDULO 02: ANÁLISIS SÍSMICO ESTÁTICO CON EL SOFTWARE ETABS
1. Determinación de los periodos fundamentales Tx, Ty
2. Determinación de los parámetros sísmicos (E.030)
 Determinación del factor de zona (Z)
 Determinación del factor de suelo (S)
 Determinación del factor de suelo (U)
3. Determinación de período corto (Tp) y período largo (Tl)
4. Determinación del peso de la edificación (Art. 26 – E.030)
5. Determinación de Irregularidad en Altura
 Irregularidad de Masa o Peso (0.9)
 Creamos el combo de peso de la edificación.
 Exportamos la tabla “Story Forces” del Etabs
 Calculamos los pesos por nivel (No aplica sótano ni azotea.)
 Inicialmente calculamos y verificamos el Ratio= Ptotal/Atotal
 Determinamos (Pi > 50% (P(i+1))
 Discontinuidad de Geometríca Vertical (0.9)
 (A /a > 1.3)
 Discontinuidad de los Sistemas Resistentes (0.8)
 Discontinuidad de los Sistemas Resistentes (0.6)
Observación: Falta verificar, Irregularidad de Rigidez (piso blando), Irregularidad
Resistencia (Piso débil)
6. Determinación de Irregularidad en Planta
 Esquinas entrantes (0.9)
(Ambos deben cumplir para que tenga irregularidad)
 Determinar el 20% de Longitud X e Y
 Lesq. Entrante x > 20% Lx y Lesq. Entrante y > 20% Ly
 Discontinuidad de diafragma (0.85)
 Calculamos área de aberturas
 Calculamos área bruta
 Área aberturas > 50% Área bruta
 Sistemas No paralelos (Alfa=30°) (0.90)
Observación: Falta verificar Torsión.
7. Determinación de la Cortante basal estática en dirección X-X e Y-Y
 Determinación de Cx con Tx, Tp, Tl
 Determinación de Rx con Rox, Iax, Ipx, comprobar Cx/Rx > 0.11
 Determinación de Cortante basal Vx = (Z · U · Cx · S/Rx) · Ptotal
 Determinación de Cy con Ty, Tp, Tl
 Determinación de Ry con Roy, Iay, Ipy, comprobar Cy/Ry > 0.11
 Determinación de Cortante basal Vy = (Z · U · Cy · S/Ry) · Ptotal
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Análisis y Diseño Estructural de Edificaciones con Etabs.
E.030 Diseño Sismorresistente
8. Distribución de la fuerza estática en el edificio usando coefficient
Para determinar K y C (ETABS) para la Dirección X - X
 Hallamos el exponente Kx relacionado con el periodo fundamental.
 Calculamos Coeficiente Sísmico Basal (C) = ZUCS/Rx
9. Distribución de la fuerza estática en el edificio usando coefficient
Para determinar K y C (ETABS) para la Dirección Y-Y
 Hallamos el exponente relacionado con el periodo fundamental Ky
 Calculamos Coeficiente Sísmico Basal - ETABS (C) = ZUCS/Ry
10. Introducimos K y C en el load Patterns – User Coefficient
 Dirección X
 Asignamos Xdir + exccentricity; exccentricity = 0.05
 Base Shear Coefficient = C
 Building Height Exp. = K
* Asignamos el rango de pisos en el cual se aplicará.
 Dirección Y
 Asignamos Ydir + exccentricity; Exccentrecity = 0.05
 Base Shear Coefficient = C
 Building Height Exp. = Ky
*Asignamos el rango de pisos en el cual se aplicará.
11. Configuración la determinación de Centro de rigidez
 Analyze >> set load cases to run>> calculate diafragm centers
12. Verificamos la dirección de la excentricidad
 Show tables>> structure results >> Centers of mass and rigidity
Comprobamos si la excentricidad es (positiva o negativa) , de acuerdo a los ejes X e Y del
CM al CR para ver el caso más crítico en el análisis estático.
 Desbloqueamos y modificamos X dir +excentricidad y Y dir + excentricidad
13. Corremos y fin del Análisis Estático.
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Análisis y Diseño Estructural de Edificaciones con Etabs.
E.030 Diseño Sismorresistente
MÓDULO 03: ANÁLISIS DINÁMICO MODAL ESPECTRAL
1. Definir el Espectro de Respuesta
 Con los valores de Z, U, C, S, R generar el espectro de pseudo -aceleraciones para ambas
direcciones y guardar los valores en un bloc de notas.
 Insertar Espectro XX y Espectro YY desde From File en el Response Spectrum
2. Definir los casos de cargas dinámicos
 Sismo Dinámico XX
 Asignar Espectro XX e Insertar el factor (ZUSg/R) x
 Sismo Dinámico XX
 Asignar Espectro XX e Insertar el factor (ZUSg/R) y
3. Verificación 01: Cálculo de Drift, Deriva
 Crear combo “DERIVA X-X”
 Estructura Regular: Combo: 0.75*R*(Sismo Dinámico XX)
 Estructura Irregular: Combo: 0.85*R*(Sismo DinámicoXX)
 Crear combo “DERIVA Y-Y”
 Estructura Regular: Combo: 0.75*R*(Sismo Dinámico YY)
 Estructura Irregular: Combo: 0.85*R*(Sismo Dinámico YY)
 Soluciones, en caso se tenga Drift > 0.007
 Aumentar dimensión de columnas
 Aumentar dimensión de placas
 Aumentar dimensión de Losas
 Aumentar resistencia a la compresión f’c
4. Verificación 02: Modos de Vibración
 Verificar que el primer y segundo modo sean desplazamientos traslacionales y el tercero
un desplazamiento torsional.
5. Irregularidad en planta y elevación en dirección X-X
 Irregularidad de Rigidez (Piso Blando)
 Structure Results >> Story Stiffness
 Seleccionar combo “SISMO DINÁMICO XX”
 Las rigidices son acumuladas, calcular por Piso.
 (k1≤ 70% k2) o (K1≤ 80% (k2+K3+K4) /3)
 (k1≤ 60% k2) o (K1≤ 70% (k2+K3+K4) /3) – Extrema Rigidez
 Irregularidad de Piso Débil (Resistencia)
 Structure Results >> Story Forces (Sismo Din XX)
 las fuerzas cortantes son por piso.
 (V1≤ 80% V2)
 (V1≤ 65% V2) – Extrema Resistencia
 Irregularidad de Torsión
 Displacementes >> Diaphragm máx (avg drifts)
 El combo que se usa es DERIVA XX
 RATIO ≥ 1.3
 RATIO ≥ 1.5, Extrema torsión
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Análisis y Diseño Estructural de Edificaciones con Etabs.
E.030 Diseño Sismorresistente
6. Irregularidad en planta y elevación en dirección Y-Y
 Irregularidad de Piso Blando (Rigidez)
 Structure Results >> Story Stiffness
 El combo que se usa es SISMO DINÁMICO YY
 Las rigideces son acumuladas, calcular por piso.
 (k1≤ 70% k2) o (K1≤ 80% (k2+K3+K4) /3)
 (k1≤ 60% k2) o (K1≤ 70% (k2+K3+K4) /3) – Extrema Rigidez
 Irregularidad de Piso Débil (Resistencia)
 [Structure Results >> Story Forces (Sismo Din YY)>>VY
 +las fuerzas cortantes son por piso.
 (V1≤ 80% V2)
 (V1≤ 65% V2) – Extrema Resistencia
 Irregularidad de Torsión
 Displacementes >> Diaphragm max (avg drifts)
 + El combo que se usa es DERIVA YY
 RATIO ≥ 1.3
 RATIO ≥ 1.5, extrema torsión
7. Verificación 03: Fuerza cortante mínima
 Determinamos la fuerza cortante mínima que es el 80% o 90% de la cortante estática
de acuerdo a la regularidad de la edificación.
 Determinamos la cortante dinámica y verificamos si es mayor al (80% o 90% de la
cortante estática de acuerdo a la regularidad de la edificación.), si es menor, es
necesario escalar.
 Determinamos el factor de escala de la siguiente manera:
V dinámica* Factor Escala = (80% o 90%) V estática
FACTOR DE ESCALA = (80% o 90%) V estática/V dinámica
SISMO DINAMICO CORREGIDO XX = SDinámicoX * Fex
SISMO DINAMICO CORREGIDO YY = SDinámicoY * Fey
 Creamos el SISMO DE DISEÑO en Load combinations sin desbloquear el modelo en
ETABS
 Creamos el combo SISMO DE DISEÑO XX, Elegimos el combo SISMO DINÁMICO XX
y el factor de escala es: Fex
 Creamos el combo SISMO DE DISEÑO YY, Elegimos el combo SISMO DINÁMICO YY
y el factor de escala es: Fey
Comprobamos si se cumple la verificación 04, extraemos de Story Forces, los cortantes
estáticos y los cortantes del sismo de diseño en dirección X-X e Y-Y, y verificamos que
cumple el 80% o 90% de la cortante estática de acuerdo a la regularidad de la
edificación.
8. Verificación 04: Sistema Estructural Real
 Definimos y asignamos Piers labels a todas las placas.
Y para el Caso SISMO DE DISEÑO XX e SISMO DE DISEÑO YY por separado
 Mostrar resultados de placas (Wall) >> Pier Forces y sumamos todas las cortantes que
llegan a las placas, teniendo en cuenta los ejes locales.
 Mostrar resultados de columnas >> Frame >> Frames Forces y sumamos todas las
cortantes que llegan a las columnas, teniendo en cuenta los ejes locales.
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Análisis y Diseño Estructural de Edificaciones con Etabs.
E.030 Diseño Sismorresistente
 Determinamos el porcentaje de cortante en columnas y en placas y determinamos el
sistema estructural R final.
Si el sistema estructural elegido R al inicio del modelamiento es igual al R final, entonces no es
necesario corregir R, (pasar al Paso 11.)
Si el sistema estructural elegido R al inicio del modelamiento NO es igual al R final, entonces es
necesario corregir R, (pasar al Paso 09.)
9. Rectificación de R
 Cambiamos el coeficiente sísmico C del Etabs para el sismo estático para la dirección
rectificada.
 Cambiamos R en el espectro donde solo se modifica el factor ZUS*g/R en la hoja Excel
y lo modificamos el factor en el caso de carga del sismo dinámico correspondiente.
 Corremos el modelo.
10. Escalamiento corregido de cortante debido a la rectificación de R
 Determinamos la fuerza cortante mínima final que es el 80% o 90% de la cortante
estática de acuerdo a la regularidad de la edificación.
 Determinamos la cortante dinámica final y verificamos si es mayor al (80% o 90% de la
cortante estática final de acuerdo a la regularidad de la edificación.), si es menor, es
necesario escalar.
 Determinamos el factor de escala de la siguiente manera:
V dinámica final * Factor Escala = (80% o 90%) V estática final
FACTOR DE ESCALA = (80% o 90%) V estática final /V dinámica final
SISMO DINAMICO CORREGIDO XX = SDinámicoX * Fex corregido
SISMO DINAMICO CORREGIDO YY = SDinámicoY * Fey
 Cambiamos el factor de escala corregido en el SISMO DE DISEÑO XX.
 Cambiamos el factor de escala corregido en el SISMO DE DISEÑO YY.
Comprobamos si se cumple la verificación 04, extraemos de Story Forces, los cortantes
estáticos finales y los cortantes del sismo de diseño corregidos en dirección X-X e Y-Y, y
verificamos que cumple el 80% o 90% de la cortante estática de acuerdo a la regularidad
de la edificación.
11. Creación de las combinaciones con el sismo de diseño XX e YY
Creamos las combinaciones con el sismo de diseño en base a la NTP E.060 para diseñar
los elementos estructurales
 Combo 1: 1.4 CM+1.7 CV
 Combo 2: 1.25(CM+ CV) +-CSX
 Combo 3: 1.25(CM+ CV) +-CSY
 Combo 4: 0.9 CM +- CSX
 Combo 5: 0.9 CM +- CSY
 Envolvente: C1+C2+C3+C4+C5;
Tipo: ENVELOPE, para que agrupe los valores máximos