Análisis y diseño automatizado de estructuras con ETABS 2015

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Construcciones Departamento de Ingeniería Civil. TRABAJO DE DIPLOMA Análisis y Diseño Automatizado de Estructuras con ETABS 2015. Autor: Joel Pérez Ramos.. Tutor: Ing. Leonardo Rodríguez González Prof. Titular, Dr. Ing. Ernesto L. Chagoyén Méndez.. Santa Clara 2016 "Año 58 de la Revolución".

(2) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería Civil, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(3) PENSAMIENTO “Una persona que nunca cometió un error nunca intentó algo nuevo”. Albert Einstein. i.

(4) DEDICATORIA A mi madre…. ii.

(5) AGRADECIMIENTOS Serán pocas las palabras de agradecimiento dedicadas a aquellos que contribuyeron a la formación de mi carrera, de mi futuro, de mi vida. Estos últimos cinco años de mi trayectoria por la vida han sido claves en mi desempeño como futuro profesional, con el agradecido apoyo incondicional de todas las personitas importantes que han influido en mí, que me han llevado a ser quien soy, quien quiero ser, y, dicho en buen cubano: “Esto va por todos ustedes”. Quiero darle mi eterno agradecimiento: A mi madre Cristina. Siempre estuviste ahí, desde el momento que me regalaste la vida, luchadora incansable y ejemplo de madre incondicional. Nunca se me va a olvidar y siempre tendré presente que además de darme mi vida, también me diste la tuya, te dedicaste a mi completamente, sintiendo que mi vida valía por la de los dos, te amo. Sin ti, no hubiera podido ser quien soy, de hecho, todo te lo debo a ti. A mis tutores Leonardo y Chagoyén. Leo, la experiencia es poca pero el corazón gigante, gracias por guiarme, tira para adelante que lo que viene es bueno, estoy seguro. Chagoyén, mis encontronazos con usted me han llevado a comprender que me queda mucho por aprender, ves, por lo menos me he llevado una moraleja. Gracias por permitirme ser parte de su cuerpo de Alumnos Ayudantes, me llevo la satisfacción de haber impartido clases y un 5 en Análisis de Estructuras Isostáticas, el cual le prometí que iba a sacar. A mis abuelos Migdalia y Jesús. Están aguantando mis malas crianzas desde siempre y su apoyo desinteresado nunca me ha faltado. Padres de mi madre, los guías incansables desde mis primeros pasos, cimientos de mi vida, abuelos de mi alma. Ni mil vidas compensarían su dedicación hacia mí, obligado estoy pagarles en gratitud y amor todo lo que han hecho por mí, todo lo que han arriesgado. A mi padre Juan. A pesar de que dicen que eres un Juan Pérez cualquiera, se equivocan, eres mi Juan Pérez, no existen dos como tú. Gracias por darme la vida, por tu apoyo a todo lo largo de ella. En momentos de felicidad disfrutaste a mi lado y en los momentos de tensión, no me dijiste otra cosa más, sino que había que echar para adelante, y aquí estoy. A mi padrastro Gilberto. Mis agradecimientos no conllevan a decirte que eres mi segundo padre, porque un segundo lugar no estaría bien. Estás en lo más alto del podio, compartes iii.

(6) mis sentimientos y agradecimientos de un hijo hacia un padre, no busques más, tu hijo soy yo. A mi novia Yailin. Espero poder decir algún día: “A mi esposa Yailin”. Desde que llegaste a mi vida supe que de ti en adelante no existía más nadie, me has llevado a creer en mí mismo y a ser mejor persona. Nunca se me van a olvidar estas palabras, y cito: “Tattu, dale a hacer la tesis”, gracias por no desistir. Sé que una vida no me alcanzará para compartirla a tu lado, dos no contarían como mucho y una eternidad sería poco tiempo para entregarte todo mi amor. Espero que siempre estés aquí para apoyarme como los has hecho hasta ahora. Te amo mucho tata. A Yosley, mi hermanito negrito. Socio, has tirado conmigo desde hace tres años, espero que nuestra amistad sea para siempre. Discúlpame por ser un malcriado y gracias por aguantarme porque sé que a veces me pongo insoportable. Te quiero colega. A David. Por apoyarme siempre y compartir conmigo innumerables momentos de ocio y diversión. Por los carnavales, por la playa, por las cervezas, por los estudios, por tu amistad socio, eso vale más que todo. A los padres de mi padre, a mis tías, a mi madrastra Arletis, a Raúl por sus aportes desde la red de redes, a Jorge El Negro (ojalá y llegue a ser la mitad de ingeniero que eres), etc. A mis colegas del cuarto que vienen conmigo desde 1er año y otros que he conocido en el camino (a Canto y al Tigre), así como a todos mis compañeros del aula. Agradezco especialmente a Albertico, Abdel, Dayana, al Kapi, a Sandy, Jose, Eduany, Frandy y a Wilber por realizar conmigo los proyectos de año y demás trabajos escolares y, ante todo por ser excelentes amigos. A mis amigas de estomatología: a Maibelis, Yudelkis, a mi cuñada Yake, a Rosmery, Yoennis, Yady, Quire, Yaya y a Eliany por siempre estar preocupadas por mi trabajo. En fin, a todas aquellas personas que contribuyeron y formaron parte en el desarrollo de este trabajo de diploma. Gracias a todos. Joel Pérez Ramos. iv.

(7) RESUMEN Se presentan la modelación, el análisis y el diseño automatizado de edificaciones, utilizando el software ETABS 2015 de CSI, en forma de guía metodológica que permite su rápida asimilación por parte de los estudiantes de pre y posgrado, así como para los profesionales que requieran de su empleo, ordenada por invariantes de la modelación y según conviene a dichos procesos. Al mismo tiempo se presenta un caso de estudio modelado, analizado y diseñado según este software, con un diseño de variantes que persigue mostrar las potencialidades del mismo tanto desde el punto de vista de la modelación, como desde el punto de vista del diseño estructural de los elementos fundamentales componentes de la estructura, a saber: vigas, columnas, muros de carga, etc.. ABSTRACT Modeling, analysis and automated design of buildings is presented, using the CSI ETABS 2015 software, as a methodological guide that allows rapid assimilation by undergraduate and graduate students as well as for professionals who require their use, ordered by modeling invariants and as befits such processes. At the same time is presented a study case which is modeled, analyzed and designed by that software with a design variants chasing show the potential of it from the point of view of the modeling, and from the standpoint of structural design of the main components elements of the structure, namely: beams, columns, load walls, etc.. v.

(8) TABLA DE CONTENIDOS PENSAMIENTO ..................................................................................................................................... i DEDICATORIA ...................................................................................................................................... ii AGRADECIMIENTOS.............................................................................................................................iii RESUMEN ............................................................................................................................................ v ABSTRACT ............................................................................................................................................ v INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................... I Problema científico ....................................................................................................................... III Objeto de estudio .......................................................................................................................... III Campo de Acción.......................................................................................................................... III Hipótesis ........................................................................................................................................ III Objetivo general ........................................................................................................................... IV Objetivos específicos .................................................................................................................... IV Interrogantes científicas: ............................................................................................................. IV Tareas científicas: ......................................................................................................................... IV Novedad científica ......................................................................................................................... V Valor metodológico ...................................................................................................................... VI Valor práctico ............................................................................................................................... VI Relevancia Social .......................................................................................................................... VI Organización del informe ............................................................................................................ VI Capítulo I: “Estado del conocimiento sobre la modelación, el análisis y el diseño estructural automatizado de edificaciones con ETABS 2015”. .............................................................................. 1 1.1.. Generalidades ..................................................................................................................... 1. 1.1.1.. Posibilidades de Pre Procesamiento .......................................................................... 2. 1.1.2.. Posibilidades de Procesamiento ................................................................................ 3. 1.1.3.. Posibilidades de Post Procesamiento ........................................................................ 3. 1.1.4.. Softwares profesionales de análisis y diseño estructural ......................................... 3. 1.1.5.. Comparación del ETABS con otros similares de análisis y diseño estructural .......... 7. 1.1.5.1.. ETABS vs SAP2000................................................................................................... 7. 1.1.5.2.. ETABS vs STAAD Pro ............................................................................................... 7. 1.1.6.. Estado actual del conocimiento del ETABS en Cuba ................................................. 9. vi.

(9) 1.2.. Modelación de edificios ..................................................................................................... 9. 1.2.1.. Proporcionalidad entre el ancho y la altura ............................................................ 11. 1.2.2.. Simetría ..................................................................................................................... 12. 1.2.3.. Distribución, concentración y densidad................................................................... 13. 1.2.4.. Descripción del Proceso de Modelado con ETABS .................................................. 13. 1.2.5.. Terminología del Modelado Físico ........................................................................... 15. 1.2.6.. FEM (Método de los Elementos Finitos) .................................................................. 15. 1.2.6.1. 1.3.. Resultados del MEF .............................................................................................. 17. Características del análisis con ETABS ............................................................................. 17. 1.3.1.. Aspectos generales ................................................................................................... 18. 1.3.2.. Métodos numéricos .................................................................................................. 19. 1.3.3.. Opciones de análisis con ETABS ............................................................................... 20. 1.3.4.. Análisis estático ........................................................................................................ 21. 1.3.4.1.. Análisis estático Lineal........................................................................................ 22. 1.3.4.2.. Análisis Estático No Lineal (Pushover) ............................................................. 22. 1.3.4.3.. Análisis Inicial P-Delta........................................................................................ 23. 1.3.4.4.. Efectos Diferidos en el Tiempo (Time Dependent) ........................................... 24. 1.3.5.. Análisis dinámico ...................................................................................................... 24. 1.3.5.1.. Análisis Modal ..................................................................................................... 25. 1.3.5.2.. Análisis por Espectro de respuesta (Response Spectrum Analysis)................ 26. 1.3.5.3.. Análisis Temporal No Lineal (Time History Analysis) .................................... 26. 1.3.5.4.. Análisis de Pandeo (Buckling) ............................................................................ 27. 1.4.. Características del diseño con ETABS............................................................................... 27. 1.4.1.. Modelos analíticos del comportamiento histerético .............................................. 27. 1.4.1.1.. Modelo histerético elástico ................................................................... 28. 1.4.1.2.. Modelo histerético cinemático .............................................................. 28. 1.4.1.3.. Modelo histerético degradante ............................................................. 29. 1.4.1.4.. Modelo histerético takeda..................................................................... 29. 1.4.1.5.. Modelo histerético de pivote ................................................................. 30. 1.4.1.6.. Modelo histerético del hormigón ......................................................... 30. 1.4.1.7.. Modelo histerético de endurecimiento BRB ....................................... 31 vii.

(10) 1.4.1.8.. Modelo histerético isotrópico ............................................................... 32. 1.5.. Novedades más destacadas de las últimas versiones del ETABS.................................... 32. 1.6.. Conclusiones parciales del capítulo: ................................................................................ 33. Capítulo II: “Guía Metodológica para el empleo del ETABS 2015 en la modelación, análisis y diseño estructural de edificaciones.” ........................................................................................................... 35 2.1.. Abrir un archivo o iniciar un modelo nuevo .................................................................... 36. 2.2.. Definición de los parámetros de construcción ................................................................ 37. 2.2.1.. Unidades ................................................................................................................... 37. 2.3. Establecer el sistema de cuadrícula para generar la estructura y definir los niveles de pisos 38 2.4.. Definición de los materiales y sus propiedades .............................................................. 41. 2.5.. Definición y asignación de objetos estructurales y sus propiedades ............................. 42. 2.5.1.. Sistemas de coordenadas y cuadrículas: ................................................................. 42. 2.5.2.. Definición de Propiedades Mecánicas ..................................................................... 44. 2.5.2.1.. Propiedades ............................................................................................ 44. 2.5.2.2.. Objetos de Barra ................................................................................... 45. 2.5.2.3.. Objetos de Área ..................................................................................... 48. 2.5.3.. Definición de grupos ................................................................................................. 50. 2.6.. Definición y asignación de las condiciones de apoyos .................................................... 51. 2.7.. Definición y asignación de cargas .................................................................................... 52. 2.7.1.. Cargas estáticas ........................................................................................................ 52. 2.7.2.. Cargas por temperatura ........................................................................................... 53. 2.7.3.. Combinaciones de carga ........................................................................................... 54. 2.7.4.. Casos de carga........................................................................................................... 54. 2.8.. Análisis del modelo........................................................................................................... 55. 2.9.. Diseño del modelo ............................................................................................................ 56. 2.9.1.. Diseño en hormigón armado.................................................................................... 56. 2.9.2.. Diseño en Acero ........................................................................................................ 57. 2.9.3.. Identificación de vigas y columnas para el diseño .................................................. 57. 2.9.4.. Diseño de vigas ......................................................................................................... 57. 2.9.5.. Diseño de columnas.................................................................................................. 59. 2.9.6.. Diseño de muros de corte ........................................................................................ 61. viii.

(11) 2.10.. Guardar el modelo ........................................................................................................ 62. 2.11.. Conclusiones parciales del capítulo: ............................................................................ 62. Capítulo III: “Ejemplo de aplicación del ETABS 2015 presentando la modelación, análisis y diseño estructural de edificios”. ................................................................................................................... 65 3.1.. Concepción del modelo estructural ................................................................................. 65. 3.1.1.. Ubicación espacial y entorno urbano ...................................................................... 65. 3.1.2.. Arquitectura .............................................................................................................. 65. 3.1.3. Consideraciones para el diseño y predimensionamiento de los elementos estructurales ............................................................................................................................. 66 3.1.3.1.. Materiales ............................................................................................................. 66. 3.1.3.2.. Consideraciones para la concepción del edificio............................................... 67. 3.1.3.3.. Predimensionamiento de elementos estructurales ............................................ 68. 3.2.. Condiciones de apoyo ...................................................................................................... 70. 3.3.. Metrado de cargas verticales ........................................................................................... 70. 3.3.1.. Cálculo de la carga muerta ....................................................................................... 70. 3.3.2.. Cálculo de la carga viva ............................................................................................ 71. 3.4.. Metrado de las cargas laterales ....................................................................................... 71. 3.4.1.. Cálculo de la carga de viento.................................................................................... 71. 3.4.2.. Cálculo de la carga de sismo..................................................................................... 74. 3.4.3.. Análisis estático equivalente.................................................................................... 75. 3.5.. Combinaciones de carga ................................................................................................... 77. 3.6.. Análisis realizados ............................................................................................................ 78. 3.6.1.. Análisis P-Delta ....................................................................................................... 78. 3.6.2.. Análisis por etapas de construcción ....................................................................... 85. 3.7.. Diseño de los elementos estructurales ............................................................................ 86. 3.7.1.. Diseño de vigas ......................................................................................................... 86. 3.7.2.. Diseño de columnas ................................................................................................. 89. 3.7.3.. Diseño de los muros de corte .................................................................................. 91. 3.8.. Conclusiones parciales del capítulo: ................................................................................ 93. CONCLUSIONES GENERALES ............................................................................................................. 95 RECOMENDACIONES ......................................................................................................................... 97 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 98 ANEXOS ............................................................................................................................................... 1 Anexo A: Manual de ETABS Versión 15.0.0 .............................................................................. 1. ix.

(12) 1.. Iniciando el ETABS .............................................................................................................. 1. 2.. Iniciar un nuevo modelo..................................................................................................... 2. 3.. 2.1.. Steel Deck: ....................................................................................................... 7. 2.2.. Staggered Truss: ............................................................................................. 9. 2.3.. Flat Slab: ....................................................................................................... 11. 2.4.. Flat Slab with Perimeters Beams: ............................................................... 13. 2.5.. Waffle Slab: ................................................................................................... 15. 2.6.. Two Way or Ribbed Slab: ........................................................................... 16. Lista general de Menú en pantalla ................................................................................... 17. 3.1.. Menú File: Archivos ..................................................................................... 19. 3.1.1.. Import: Importar .............................................................................................. 20. 3.1.2.. Export: Exportar............................................................................................... 20. 3.1.3.. Print graphics: Imprimir Gráficos ................................................................... 21. 3.1.4.. Create report: Crear Reporte ........................................................................... 21. 3.1.5.. Capture Picture: Capturar Imagen .................................................................. 21. 3.2.. Menú Edit: Edición ....................................................................................... 22. 3.2.1.. Paste: Pegar ...................................................................................................... 22. 3.2.2.. Replicate: Replicar ........................................................................................... 23. 3.2.3.. Edit Story and Grid System: Editar Pisos y el Sistema de Grid .................... 27. 3.2.4.. Add Grid Lines at Selected Point: Agregar Ejes a Puntos Seleccionados ..... 29. 3.2.5.. Grid Options: Opciones de la Grid .................................................................. 29. . Glue Joints to Grid: Pegar Nodos a la Grid ........................................................... 30. . Lock Onscreen Grid System Edit: Bloqueo en Pantalla de la Grid ........................ 30. 3.2.6.. Merge Joints: Unir Nodos................................................................................ 30. 3.2.7.. Aligned Joints/Frames/Edges: Alinear Nudos, Barras y Ejes ........................ 31. 3.2.8.. Move Joint/Frames/Shells: Mover Nodos/Barras/Áreas ................................ 31. 3.2.9.. Edit Frames: Editar Barras .............................................................................. 32. . Divide Frames: Dividir Barras ................................................................................ 32. . Join Frames: Unir barras ....................................................................................... 32. 3.2.10.. Edit Shell: Editar Áreas .................................................................................... 33. x.

(13) . Divide Shells: Dividir Áreas ................................................................................... 33. . Expand/Shrink Shells: Expandir/Encoger Áreas ................................................... 34. . Chamfer Slab Corners: Chanflear las Esquinas de las Losas ................................. 34. . Modify/Show Slab Edge Type: Modificar Tipo de Losa ........................................ 35. 3.2.11.. 3.3.. Edit Links: Editar Vínculos ............................................................................. 35. Menú View: Ver ............................................................................................ 35. 3.3.1.. Set 3D View: Vistas en 3D ............................................................................... 37. 3.3.2.. Set Plan View: Vistas en el Plano .................................................................... 38. 3.3.3.. Set Elevation View: Vista en Elevación .......................................................... 39. 3.3.4.. Set Buildings View Limits: Vista de Límites del Edificio .............................. 40. 3.3.5.. Set Display Options: Opciones de Vistas en Pantalla ..................................... 40. 3.3.6.. Change Axes Location: Cambiar la Localización de los Ejes ......................... 41. 3.4.. Menú Define: Definir ................................................................................... 42. 3.4.1.. Materials Properties: Propiedades de los Materiales ...................................... 43. 3.4.2.. Section Properties: Propiedades de las secciones ........................................... 46. . Frame Sections: Secciones de Barras .................................................................... 46. . Slab Sections: Secciones de Losas ......................................................................... 48. . Deck Sections: Secciones de Losas Nervadas ....................................................... 49. . Wall Sections: Secciones de Muros ...................................................................... 50. . Reinforcig Bar Sizes: Barras de Refuerzo .............................................................. 51. . Link/Support Properties: Propiedades de los Enlaces/Apoyos ............................ 52. . Frame/Wall Nonlinear Hinges: Rótulas No Lineales de Barras y Muros .............. 53. . Panel Zone: Zona del Panel ................................................................................... 54. 3.4.3.. Spring Properties: Propiedades de los Resortes (Apoyos elásticos a tierra) ... 56. . Point Springs: Apoyos Elásticos en Puntos ........................................................... 56. . Line Springs: Apoyos Elásticos en Líneas .............................................................. 57. . Area Springs: Apoyos Elásticos en Áreas .............................................................. 58. . Soil Profiles: Perfiles de Suelo............................................................................... 59. 3.4.4.. Diaphragms: Diafragmas ................................................................................. 60. 3.4.5.. Pier labels: Etiquetas de Muro Pier .................................................................. 61. 3.4.6.. Spandrel labels: Etiquetas de Muros Spandrel ................................................ 62. 3.4.7.. Group Definitions: Definiciones de Grupo ..................................................... 63. xi.

(14) 3.4.8.. Section Cuts: Cortes de Sección ...................................................................... 63. 3.4.9.. Functions: Funciones ....................................................................................... 63. . Response Spectrum: Espectro de Respuesta........................................................ 64. . Time History: Cronología ...................................................................................... 65. 3.4.10.. Generalized Displacements: Desplazamientos Generalizados ....................... 67. 3.4.11.. Mass Source: Fuente de Masa .......................................................................... 68. 3.4.12.. P-Delta Options: Opciones P-Delta ................................................................. 69. 3.4.13.. Modal Cases: Casos Modales .......................................................................... 70. 3.4.14.. Load Patterns: Patrones de Carga ................................................................... 71. 3.4.15.. Shell Uniform Load Sets: Conjuntos de Cargas Uniformes de las Áreas ....... 72. 3.4.16.. Load Cases: Casos de Carga ............................................................................ 73. 3.4.17.. Load Combinations: Combinaciones de Carga ............................................... 75. 3.5.. Menú Draw: Dibujar .................................................................................... 76. 3.5.1.. Draw Beam/Column/Brace Objects: Dibujar Vigas/Columnas/Arriostres ... 77. . Dibujar Columnas ................................................................................................. 77. . Dibujar Vigas ......................................................................................................... 78. . Dibujar Vigas Secundarias .................................................................................... 79. 3.5.2.. Draw Floor/Wall Objects: Dibujar Pisos/Muros ............................................ 80. . Dibujar Pisos ......................................................................................................... 80. . Dibujar Muros ....................................................................................................... 81. 3.5.3.. Draw Section Cut: Dibujar Corte de una Sección ........................................... 82. 3.5.4.. Draw Developed Elevation Definition: Definir el Desarrollo de Elevaciones82. 3.5.5.. Draw Wall Stacks: Dibujar Muros .................................................................. 83. 3.5.6.. Auto Draw Cladding: Revestimiento Automático de la Estructura ................ 84. 3.5.7.. Snap Options: Opciones de Precisión .............................................................. 85. 3.6.. Menú Select: Seleccionar ............................................................................. 85. 3.6.1.. Select: Seleccionar ............................................................................................ 86. . Coordinate Specification: Coordenadas Específicas............................................. 87. . Properties: Propiedades. ...................................................................................... 88. . Labels: Etiquetas ................................................................................................... 89. . Groups: Grupos ..................................................................................................... 90. 3.6.2.. Deselect: Deseleccionar .................................................................................... 90. xii.

(15) . Coordinate Specification: Coordenadas Específicas............................................. 90. . Properties: Propiedades ....................................................................................... 91. . Labels: Etiquetas ................................................................................................... 91. 3.6.3.. Invert Selection: Invertir Selección ................................................................. 92. 3.6.4.. Get Previous Selection: Obtener Selección Previa .......................................... 92. 3.6.5.. Clear Selection: Quitar Selección .................................................................... 92. 3.7.. Menú Assign: Asignar .................................................................................. 92. 3.7.1.. Joint: Nodo ....................................................................................................... 93. . Restraints: Restricciones ....................................................................................... 93. . Springs: Apoyos Elásticos ...................................................................................... 93. . Diaphragms: Diafragmas ....................................................................................... 94. . Aditional Mass: Masas Adicionales ...................................................................... 95. . Joint Floor Meshing Options: Opciones del Mallado de los Nodos del Piso ........ 96. 3.7.2.. Frame: Barra .................................................................................................... 97. . Section Property: Propiedad de la Sección ........................................................... 97. . Poperty Modifiers: Modificar Propiedades .......................................................... 98.  Releases/Partial Fixity: Restricción o Liberación de fuerzas / Rigidez parcial en Juntas a través de Resortes ........................................................................................... 99 . End Lenght Offsets: Longitud Rígida en los Extremos de un Elemento .............. 100. . Insertion Points: Punto de Intersección ............................................................. 100. . Local Axes: Ejes Locales ...................................................................................... 101. . Output Stations: Número de Puntos de Análisis ................................................ 102. . Tension/Compression Limits: Límites de Tracción y Compresión...................... 102. . Line Springs: Resortes en Líneas ......................................................................... 103. . Additional Mass: Masas Adicionales .................................................................. 103. . Pier Label: Etiqueta de Muros Pier ..................................................................... 104. . Spandrel Label: Etiqueta de Muros Spandrel ..................................................... 104. . Frame Auto Mesh Options: Opciones de Discretización en Barras .................... 105. . Frame Floor Meshing Options: Opciones del Mallado de las Barras del Piso .... 105.  Moment Frame Beam Connection Type: Condiciones del Momento en los Extremos de Vigas ....................................................................................................... 106 . Column Splice Overwrite: Sobre-Escritura del Empalme de Columna ............... 106. . Nonprismatic Property Parameters: Parámetros No Prismáticos ..................... 107. xiii.

(16)  3.7.3.. Material Overwrite: Sobre-Escritura del Material.............................................. 107 Shell: Área ...................................................................................................... 109. . Slab Section: Sección de la Losa.......................................................................... 109. . Deck Section: Sección de Losa Nervada .............................................................. 110. . Wall Section: Sección de Muro ........................................................................... 111. . Openings: Aperturas ........................................................................................... 112. . Stiffness Modifiers: Modificar Parámetros de Rigidez ....................................... 112. . Diaphragms: Diafragmas ..................................................................................... 113. . Local Axes: Ejes Locales ...................................................................................... 114. . Area Springs: Resortes en Áreas ......................................................................... 114. . Aditional Mass: Masas Adicionales .................................................................... 114. . Pier Label: Etiquetas Pier .................................................................................... 115. . Spandrel Label: Etiquetas Spandrel .................................................................... 115. . Floor Auto Mesh Options: Opciones de Discretización Automática en Pisos .... 116. . Wall Auto Mesh Options: Opciones de Discretización Automática en Muros. .. 117. . Auto Edge Constraint: Unión Automática Entre los Objetos Lineales. ............... 118. . Material Overwrite: Sobre-Escritura del Material.............................................. 119. 3.7.4.. Link: Enlace ................................................................................................... 119. . Link Properties: Propiedades de los Enlaces ...................................................... 119. . Local Axes: Ejes Locales ...................................................................................... 120. 3.7.5.. Joint Loads: Cargas en Nodos ....................................................................... 121. . Force: Fuerza ....................................................................................................... 121. . Ground Displacement: Desplazamientos del Suelo ........................................... 121. . Temperature: Temperatura ................................................................................ 122. 3.7.6.. Frame Loads: Cargas en Barras..................................................................... 122. . Point: Puntual...................................................................................................... 123. . Distributed: Distribuida ...................................................................................... 123. . Temperature: Temperatura ................................................................................ 123. . Open Structure Wind Parameters: Parámetros de Viento de la Estructura Abierta 124. 3.7.7.. Shell Loads: Cargas en Áreas......................................................................... 124. . Uniform Load Sets: Conjuntos de Cargas Uniformes ......................................... 124. . Uniform: Uniforme.............................................................................................. 125. xiv.

(17) . Temperature: Temperatura ................................................................................ 125. . Wind Pressure Coefficient: Coeficiente de Presión del Viento .......................... 126. 3.8.. Menú Analysis: Análisis ............................................................................. 127. 3.8.1.. Check Model: Chequear Modelo ................................................................... 128. 3.8.2.. Set Active Degress of Freedom: Activar Conjunto de Grados de Libertad .. 129. 3.8.3.. Set Load Cases to Run: Conjunto de Casos de Carga para Correr el Modelo 129. 3.8.4.. Advanced SAPFire Options: Opciones Avanzadas del SAPFire ................. 130. 3.8.5. Automatic Rectangular Mesh Options for Floors: Opciones del Mallado Rectangular Automático para Pisos ................................................................................ 130 3.8.6. Automatic Rectangular Mesh Options for Walls: Opciones del Mallado Rectangular Automático para Muros .............................................................................. 131. 3.9.. Menú Display: Mostrar .............................................................................. 132. 3.9.1.. Load Assigns: Cargas asignadas .................................................................... 132. . Joint: Nodo .......................................................................................................... 132. . Frame: Barra........................................................................................................ 133. . Shell: Área ........................................................................................................... 133. 3.9.2.. Deformed Shape: Deformada del Modelo ..................................................... 135. 3.9.3.. Force/Stress Diagrams: Diagramas de Fuerza y Tensión ............................. 135. . Support/Spring Reactions: Reacciones de los Apoyos ....................................... 135.  Frame/Pier/Spandrel/Link Forces: Fuerzas de las Barras/Muros/Dinteles/Conexiones ........................................................................... 136 . Shell Stresses/Forces: Fuerzas y Esfuerzos en Áreas .......................................... 137. 3.9.4.. Energy/Virtual Work Diagram: Diagrama de Trabajo Virtual ................... 144. 3.9.5.. Story Response Plots: Gráfica de Respuesta del Modelo .............................. 145. 3.9.6.. Save Named Display: Guardar Exhibición del Modelo ................................. 146. 3.9.7.. Show Named Display: Mostrar Exhibición del Modelo ................................ 146. 3.9.8.. Show Tables: Mostrar Tablas ......................................................................... 147. 3.10. 3.10.1.. Menú Design: Diseñar ............................................................................ 148 Steel Frame Design: Diseño de Elementos en Acero .................................... 148. . View/Revise Preferences: Ver/Revisar Preferencias.......................................... 149. . View/Revise Overwrites: Ver/Revisar Sobre-Escrituras..................................... 149. . Select Design Groups: Seleccionar Grupos de Diseño ........................................ 149. xv.

(18) . Select Design Combinations: Seleccionar Combinaciones de Diseño ................ 150. . Start Desig/Check: Comenzar el Diseño/Chequeo ............................................. 151. . Interactive Design: Diseño Interactivo ............................................................... 151. . Display Design Info: Mostrar Información de Diseño......................................... 151. . Make Auto Select Section Null: Anular una Auto Selección .............................. 152. . Change Design Section: Cambiar la Sección de Diseño ...................................... 152.  Reset Design Section to Last Analysis: Borrar las Secciones de Diseño del Ultimo Análisis......................................................................................................................... 152 . Verify Analysis vs Design Section: Verificar el Análisis vs Sección de Diseño .... 153. . Verify All Members Passed: Verificar Todos los Elementos que Satisfacen ...... 153. . Reset All Overwrites: Reiniciar Todas las Sobre-Escrituras ................................ 153. . Delete Design Results: Borrar los Resultados de Diseño .................................... 153. 3.10.2.. Concrete Frame Design: Diseño de Elementos en Concreto ........................ 154. . View/Revise Preferences: Ver/Revisar Preferencias.......................................... 154. . View/Revise Overwrites: Ver/Revisar Sobre-Escrituras..................................... 155. . Select Design Groups: Seleccionar Grupos de Diseño ........................................ 155. . Select Design Combinations: Seleccionar Combinaciones de Diseño ................ 156. . Start Desig/Check: Comenzar el Diseño/Chequeo ............................................. 157. . Interactive Design: Diseño Interactivo ............................................................... 157. . Display Design Info: Mostrar Información de Diseño......................................... 157. . Change Design Section: Cambiar la Sección de Diseño ...................................... 158.  Reset Design Section to Last Analysis: Borrar las Secciones de Diseño del Ultimo Análisis......................................................................................................................... 158 . Verify Analysis vs Design Section: Verificar el Análisis vs Sección de Diseño .... 158. . Reset All Overwrites: Reiniciar Todas las Sobre-Escrituras ................................ 158. . Delete Design Results: Borrar los Resultados de Diseño .................................... 158. 3.10.3.. Composite Beam Design: Diseño de Vigas Compuestas .............................. 159. . View/Revise Preferences: Ver/Revisar Preferencias.......................................... 159. . View/Revise Overwrites: Ver/Revisar Sobre-Escrituras..................................... 160. . Select Design Groups: Seleccionar Grupos de Diseño ........................................ 160. . Select Design Combinations: Seleccionar Combinaciones de Diseño ................ 160. . Start Desig/Check: Comenzar el Diseño/Chequeo ............................................. 161. . Interactive Design: Diseño Interactivo ............................................................... 161. xvi.

(19) . Display Design Info: Mostrar Información de Diseño......................................... 161. . Make Auto Select Section Null: Anular una Auto Selección .............................. 161. . Change Design Section: Cambiar la Sección de Diseño ...................................... 161.  Reset Design Section to Last Analysis: Borrar las Secciones de Diseño del Ultimo Análisis......................................................................................................................... 162 . Verify Analysis vs Design Section: Verificar el Análisis vs Sección de Diseño .... 162. . Verify All Members Passed: Verificar Todos los Elementos que Satisfacen ...... 162. . Reset All Overwrites: Reiniciar Todas las Sobre-Escrituras ................................ 162. . Delete Design Results: Borrar los Resultados de Diseño .................................... 162. 3.10.4.  3.10.5.. Composite Column Design: Diseño de Columnas Compuestas ................... 163 View/Revise Preferences: Ver/Revisar Preferencias.......................................... 163 Steel Joist Design: Diseño de Armadura de Acero ........................................ 165. . View/Revise Preferences: Ver/Revisar Preferencias.......................................... 165. . View/Revise Overwrites: Ver/Revisar Sobre-Escrituras..................................... 166. . Select Design Groups: Seleccionar Grupos de Diseño ........................................ 166. . Select Design Combinations: Seleccionar Combinaciones de Diseño ................ 166. . Start Desig/Check: Comenzar el Diseño/Chequeo ............................................. 167. . Interactive Design: Diseño Interactivo ............................................................... 167. . Display Design Info: Mostrar Información de Diseño......................................... 167. . Make Auto Select Section Null: Anular una Auto Selección .............................. 167. . Change Design Section: Cambiar la Sección de Diseño ...................................... 167. . Verify Analysis vs Design Section: Verificar el Análisis vs Sección de Diseño .... 167. . Verify All Members Passed: Verificar Todos los Elementos que Satisfacen ...... 168. . Reset All Overwrites: Reiniciar Todas las Sobre-Escrituras ................................ 168. . Delete Design Results: Borrar los Resultados de Diseño .................................... 168. 3.10.6.. Shear Wall Design: Diseño de Muros de Corte ............................................. 168. . View/Revise Preferences: Ver/Revisar Preferencias.......................................... 169. . Define General Pier Sections: Definir Secciones Generales Tipo Pier ................ 169. . Assign Pier Sections: Asignar Secciones Pier ...................................................... 169. . View/Revise Pier Overwrites: Ver/Revisar Sobre-Escrituras Pier. ..................... 170. . View/Revise Spandrel Overwrites: Ver/Revisar Sobre-Escrituras Spandrel ...... 170. . Select Design Combinations: Seleccionar Combinaciones de Diseño ................ 170. . Start Desig/Check: Comenzar el Diseño/Chequeo ............................................. 170. xvii.

(20) . Interactive Design: Diseño Interactivo ............................................................... 170. . Display Design Info: Mostrar Información de Diseño......................................... 170. . Verify Analysis vs Design Section: Verificar el Análisis vs Sección de Diseño .... 170. . Reset All Overwrites: Reiniciar Todas las Sobre-Escrituras ................................ 171. . Delete Design Results: Borrar los Resultados de Diseño .................................... 171. 3.10.7.. Steel Connection Design: Diseño de Conexiones de Acero .......................... 171. . View/Revise Preferences: Ver/Revisar Preferencias.......................................... 171. . Select Design Combinations: Seleccionar Combinaciones de Diseño ................ 172. 3.10.8.. Set Lateral Displacement Targets: Límites de los Desplazamientos Laterales 173. 3.10.9.. Set Time Period Targets: Límites de los Períodos de las Formas Modales .. 174. Anexo B: Tablas para el cálculo de la carga de sismo............................................................ 174 Anexo C: Cálculo del peso de la estructura ............................................................................ 181 Anexo D: Diseños de vigas, columnas y muros de corte ........................................................ 186 D-1: Diseño de la viga B-10 (X) ............................................................................................ 186 D-2: Diseño de la viga B-11 (X) ............................................................................................ 189 D-3: Diseño de la viga B-40 (Y) ............................................................................................ 192 D-4: Diseño de las columnas (Esquina) ............................................................................... 195 D-5: Diseño de las columnas (Laterales) ............................................................................. 197 D-6: Diseño de las columnas (Interiores) ............................................................................ 199 D-7: Diseño de los muros de corte ........................................................................................ 201. xviii.

(21) INTRODUCCIÓN. INTRODUCCIÓN Antes del desarrollo de los programas de análisis estructural, los ingenieros analizaban los edificios como un conjunto de pórticos planos empleando métodos aproximados como el del portal, voladizo o muto, utilizando para las operaciones numéricas reglas de cálculo o calculadoras de mano. Los programas elaborados a inicios de los 70s tenían una serie de limitaciones, como: una capacidad muy reducida de análisis, un complicado proceso de ingreso de datos (que se realizaba a través de tarjetas perforadas) y una trabajosa lectura de los resultados, los cuales se obtenían en papel impreso. Estas desventajas iniciales, que demandaban un gran cuidado en el ingreso de los datos y en la lectura de los resultados, se fueron reduciendo con los años debido al aumento en la memoria y velocidad de las nuevas computadoras, la implementación de nuevos métodos numéricos, la invención de nuevos algoritmos, lenguajes de programación y sistemas operativos con entornos gráficos más avanzados. A finales de los años 70s, aparecieron las computadoras personales, lo cual hizo que los programas de análisis también se volvieran populares en las pequeñas compañías y entre algunos usuarios individuales. En el año 1980, se desarrolló la primera aplicación para análisis estructural en 3D para computadoras personales. (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) Posteriormente, nos topamos con el desarrollo original de ETABS (Extended Three Dimensional Analysis of Building Systems o Análisis Tridimensional Extendido de Edificaciones), el predecesor de ETABS, fue claramente reconocido que los edificios constituyen un tipo de estructura muy especial. Se lanzaron programas anteriores a ETABS, que proveyeron datos de entrada, de salida y soluciones numéricas de técnicas que tomaron en consideración las características únicas de las estructuras del tipo del edificio, proporcionando una herramienta que ofreció ahorros significativos en tiempo y aumentó exactitud sobre los programas para fines generales. (Hernández, 2008) Cualquier proyecto de estructuras, antes de ser analizado y diseñado debe ser previamente modelado. En la etapa de creación del modelo (modelaje), se representa la estructura real por medio de una construcción simplificada de los elementos que la conforman. Es muy. I.

(22) INTRODUCCIÓN importante que se entienda el comportamiento de éstos a fin de evitar que se utilicen más elementos de los que se necesitan mediante refinamientos innecesarios que retrasan el análisis. (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) Los programas de análisis de estructuras permiten realizar el modelaje de las mismas, el procesamiento numérico de los datos y el análisis de los resultados a través de diferentes etapas. En su etapa de pre procesamiento se cuenta con diversas herramientas que facilitan el dibujo y la visualización del modelo. Posteriormente a la fase de modelaje, se deben determinar y analizar los esfuerzos y deformaciones en la estructura. Para ello se utilizan técnicas de análisis matricial de estructuras (AME) y análisis por el método de elementos finitos (MEF), que involucran una gran cantidad de cálculos numéricos, de modo que es imprescindible utilizar algún software de cálculo para su diseño. (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) Actualmente, el modelaje de una estructura por medio de estos programas no es complicado, pues permiten realizar rápidamente la creación del modelo a través del dibujo de un conjunto de objetos que poseen propiedades (dimensión, material, sección transversal, etc.) y que representan a los elementos de la estructura. Éstos cuentan también con herramientas de edición, como cortar, copiar y pegar; opciones para obtener la geometría global de la estructura a través de plantillas o mediante la importación de archivos de dibujo de CAD. Asimismo, cuenta con opciones de visualización del modelo (3d, planta, elevación), opciones de visualización de resultados (en pantalla o archivos de texto), los cuales pueden ser exportados a diversas aplicaciones de Windows (Excel, Word, Access). (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) En vista de la importancia que tienen actualmente estos programas en el análisis de estructuras es que se ha realizado el presente trabajo de investigación, dentro del cual se han desarrollado específicamente las capacidades del programa ETABS, por medio de la explicación de las facilidades que ofrece en sus etapas de pre procesamiento, procesamiento y post procesamiento, explicando detalladamente su empleo en el diseño de edificios, destacando sus funciones principales para el análisis y la modelación estructural. El innovador y revolucionario nuevo ETABS es el último paquete de software integrado para el análisis y diseño estructural de edificios. La incorporación de 40 años de II.

(23) INTRODUCCIÓN investigación y desarrollo continuo, ofrece en esta última versión de software de diseño el modelado basado en objetos 3D sin igual y herramientas de visualización lineal, extraordinariamente rápido y el poder de análisis no lineal, capacidad de diseño sofisticadas y completas para una amplia gama de materiales, además de interesantes gráficas, pantallas, informes y dibujos esquemáticos que permiten a los usuarios descifrar y comprender los resultados de análisis y diseño de forma rápida y fácil. (Computers and Structures, 2005) Con el fin de ilustrar las capacidades del programa ETABS, se presenta adicionalmente una metodología para su uso y a manera de ejemplo, el modelaje, análisis y diseño en concreto armado de los elementos típicos de un edificio idealizado para la comprensión del programa. El tema de tesis “ANÁLISIS Y DISEÑO DE EDIFICIOS CON ETABS 2015”, se ha desarrollado con la finalidad de servir de material didáctico a todas aquellas personas que pretendan iniciarse en el uso de un programa de análisis de edificios, en este caso el ETABS. Problema científico La necesidad del aprendizaje de los nuevos métodos y procedimientos en los que se basa el ETABS 2015 para elaborar una guía metodológica sobre el empleo del software en el análisis y modelación estructural de edificios. Además, es necesaria esta guía metodológica para su empleo en el sistema educacional de pre y posgrado, así como su aceptación por parte de profesionales de la Ingeniería Civil y de la Arquitectura que estén interesados en el uso del software. Objeto de estudio Los métodos y los procedimientos para realizar el análisis, la modelación y el diseño con ETABS 2015. Campo de Acción Modelación, análisis y diseño estructural de edificios. Hipótesis El empleo del ETABS 2015 para la modelación y análisis de edificios garantiza un mejor diseño estructural de los mismos, haciendo uso de las herramientas y facilidades de manejo que presenta el programa. III.

(24) INTRODUCCIÓN Objetivo general Elaborar una guía metodológica basada en el aprendizaje sobre el uso del software ETABS 2015 que pueda ser utilizada por estudiantes e ingenieros proyectistas en su accionar profesional. Objetivos específicos  Establecer el estado actual del conocimiento sobre: la modelación, el análisis y diseño automatizado de edificaciones por ETABS 2015 utilizando las invariantes de la modelación para ello.  Elaborar una guía para el empleo de ETABS 2015 en la modelación, el análisis y el diseño estructural de edificaciones, que facilite su aplicación por estudiantes de pre y posgrado, así como para los profesionales que requieran su empleo.  Elaborar un caso de estudio que permita la comprensión de las principales figuras de la modelación, análisis y diseño estructural con ETABS 2015. Interrogantes científicas: 1. ¿Cuál es el estado actual de los conocimientos sobre el análisis, la modelación y el diseño de edificios con ETABS 2015? 2. ¿Cuáles son los aspectos fundamentales y qué carácter adoptan las invariantes durante la modelación y el diseño de edificios con el software a tratar? 3. ¿Sería posible elaborar una metodología para la aplicación de los procedimientos existentes para la modelación y el diseño de edificios con ETABS 2015? 4. ¿Qué aspectos conclusivos pueden establecerse luego de pasar al análisis y diseño de un caso de estudio definiendo varios criterios de diseño que tiene en cuenta el software en las diferentes invariantes a plantear? Tareas científicas: 1. Detección y búsqueda bibliográfica para conocer el nivel de conocimientos que existe sobre el tema. 2. Recopilación bibliográfica preliminar, realizando una síntesis de los aspectos esenciales de los mismos.. IV.

(25) INTRODUCCIÓN 3. Realización del diseño teórico (protocolo) del trabajo y elaboración del cronograma del trabajo. 4. Presentación del diseño teórico en la línea de investigación. 5. Redacción del Capítulo I: “Estado del conocimiento sobre la modelación, el análisis y el diseño estructural automatizado de edificaciones con ETABS 2015”. 6. Entrega y revisión por el tutor del Capítulo I. 7. Presentación del capítulo I en la línea de investigación. 8. Elaboración de la Guía Metodológica para el empleo del ETABS 2015 en la modelación, análisis y diseño estructural de edificaciones de forma detallada en el Capítulo II. 9. Redacción final Capítulo II 10. Entrega y revisión por el tutor del Capítulo II. 11. Redacción del capítulo III: “Ejemplo de aplicación del ETABS 2015 presentando la modelación, análisis y diseño estructural de edificaciones.” 12. Entrega y revisión por el tutor del Capítulo III. 13. Presentación del capítulo II y III en la línea de investigación. 14. Conclusiones, Recomendaciones y Anexos. 15. Pre defensa en la línea de investigación. 16. Entrega final. 17. Defensa El valor potencial de la investigación, se estima dividido en los siguientes aspectos: Novedad científica Debido a los avances y recursos tecnológicos con que se cuenta en la actualidad en el área de la ingeniería civil, en especial de la ingeniería estructural, hoy en día, existen muchos programas de computadora, en donde, se pueden modelar edificios tridimensionales para su análisis y diseño utilizando el método de análisis de los elementos finitos, estos programas, permiten observar cómo sería el comportamiento de los edificios ante diversos tipos de carga mediante una interfaz gráfica; además, las últimas versiones de estos programas de computadora incluyen las publicaciones más actualizadas de las normas o reglamentos más reconocidos para el análisis y diseño de estructuras, permitiendo realizar análisis más V.

(26) INTRODUCCIÓN complejos, haciendo que posean un mayor grado de certidumbre respecto a sus predecesores. Valor metodológico La necesidad de incorporar las nuevas tecnologías en el área de la ingeniería estructural como herramientas complementarias para el estudio de materias afines con el análisis y diseño de estructuras, implica la elaboración de una guía que facilite el manejo de programas de computadora, proporcionando, a los alumnos que cursan estudios de pregrado y a todo aquel profesional en el área de ingeniería civil que esté interesado en el tema, una ayuda para el uso de dichos programas. Valor práctico La elaboración de este trabajo de diploma comprende la elaboración de una guía metodológica para el análisis y el diseño de edificios asistido por el software ETABS 2015, de ahí su importancia y relevancia social, partiendo de su empleo como material educacional para su impartición en cursos de pre y posgrado, así como su uso por todo aquel profesional interesado en el tema. Relevancia Social El desarrollo del presente trabajo constituye una contribución al conocimiento del análisis y diseño con ETABS 2015 para su aplicación por parte de las entidades que realizan estos servicios. La identificación de los criterios de diseño fundamentales que el software tiene en cuenta resulta ser el primer paso en la aplicación del mismo para su empleo en la modelación de edificios asistida por este programa. Así mismo, dichos criterios constituyen la base para la evaluación del comportamiento de tales estructuras ante la acción de diferentes cargas aplicadas, de ahí su importancia. Organización del informe La estructura general del trabajo de diploma es: . Resumen. . Introducción. . Capítulo I: Estado del conocimiento sobre la modelación, el análisis y el diseño estructural automatizado de edificaciones con ETABS 2015. VI.

(27) INTRODUCCIÓN . Capítulo II: Guía Metodológica para el empleo del ETABS 2015 en la modelación, análisis y diseño estructural de edificaciones.. . Capítulo III: Ejemplo de aplicación del ETABS 2015 presentando la modelación, análisis y diseño estructural de edificaciones.. . Conclusiones y Recomendaciones. . Bibliografía. . Anexos. VII.

(28) CAPITULO I. Capítulo I: “Estado del conocimiento sobre la modelación, el análisis y el diseño estructural automatizado de edificaciones con ETABS 2015”. 1.1. Generalidades El diseño estructural es el procedimiento mediante el cual se definen los elementos que integran a las estructuras en lo referente a materiales, dimensiones, uniones, detalles en general y su ubicación relativa en los edificios. Estos elementos deberán presentar un comportamiento adecuado en condiciones de servicio y tener la capacidad para resistir las fuerzas a las que estén sometidos sin que se presente el colapso de la estructura. (Corzo Véliz, 2005) Una consideración muy oportuna acerca del análisis estructural es la siguiente: El análisis constituye la etapa “científica” del proceso de diseño, aquella en que se emplean métodos de la mecánica estructural que implican el uso de herramientas matemáticas frecuentemente muy refinadas. (Corzo Véliz, 2005) El análisis estructural ha tenido una evolución extraordinaria en las últimas décadas con el desarrollo de métodos numéricos que resuelven los problemas matemáticos, mediante procedimientos iterativos con los que se puede llegar al nivel de precisión que se desee, a través de la ejecución del número necesario de ciclos de iteración. (Corzo Véliz, 2005) Con estos procedimientos se pueden analizar prácticamente cualquier tipo de estructura, por más compleja que sea, recurriendo al empleo de software de análisis y diseño con los que pueden realizarse en poco tiempo y a un costo razonable los millones de operaciones numéricas que una solución de este tipo implica. En los programas de análisis y diseño de estructuras, el modelaje, el procesamiento numérico de los datos y la visualización de los resultados, se realiza en entornos de trabajo perfectamente definidos, que corresponden a las etapas de pre procesamiento, procesamiento y post procesamiento, respectivamente. En la figura 1.1 se muestra el. 1.

(29) CAPITULO I desarrollo de las operaciones realizadas por los programas de análisis y diseño de estructuras a manera de diagrama.. Fig. 1.1 Esquema del desarrollo de las operaciones de un programa de análisis y diseño estructural. (Villegas, 2005). 1.1.1.. Posibilidades de Pre Procesamiento. Los programas actuales permiten desarrollar la geometría del modelo mediante un conjunto de objetos, como líneas o mallas de elementos finitos, bi o tridimensionales, a los cuales se les asigna sus propiedades mecánicas (módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, etc.), propiedades geométricas (sección transversal, momentos de inercia, espesores en el caso de losas, etc.), el material y las solicitaciones de carga (fuerzas, desplazamientos, cambios de temperatura, etc.). (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) Mediante las opciones de selección, los elementos pueden ser elegidos de acuerdo a la planta a la que pertenecen, a su sección transversal, al tipo de objeto (punto, barra, área), etc. Por otro lado, la geometría del modelo, que puede ser modificada a través de las opciones edición, como las de copiado, pegado y eliminación, se puede visualizar a través de vistas tridimensionales, vistas en planta o vistas en elevación. (Brizeño Z., et al., 2013) Es posible también, poder visualizar las asignaciones realizadas a los elementos, tales como, cargas, nombre, material, ejes locales, etc. y personalizar las opciones de 2.

(30) CAPITULO I visualización relacionadas al color del fondo de pantalla y de los elementos, al número de ventanas de visualización, al sonido de las animaciones, etc. (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) 1.1.2.. Posibilidades de Procesamiento. Las posibilidades de procesamiento, están relacionadas con el tipo de análisis que se puede ejecutar. Algunos de estos tipos corresponden al análisis estático elástico, análisis dinámico lineal (modal, tiempo-historia y espectral), análisis de acciones incrementales (Pushover), análisis de respuesta térmica, análisis transitorio lineal y no lineal y al análisis de líneas de influencia. (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) Es posible también, considerar durante el análisis, el efecto de la secuencia constructiva en la determinación de los resultados. 1.1.3.. Posibilidades de Post Procesamiento. Los resultados del análisis pueden ser mostrados en pantalla a través de gráficos, tablas y funciones, o de manera impresa, a través de archivos de texto. De manera gráfica, es posible mostrar las reacciones en la base, las fuerzas internas en los objetos barra y la representación de la distribución de fuerzas y esfuerzos en los objetos de área y volumen. De manera tabular, es posible mostrar los desplazamientos, rotaciones y reacciones en los nudos, las fuerzas internas en los elementos, los modos del edificio, etc. (Taboada García & de Izcue Uceda, 2009) También se pueden generar funciones que corresponden a curvas espectrales de respuesta, trazas tiempo-historia y curvas estáticas Pushover. Con la información relacionada a las restricciones, grados de libertad, masa de los elementos, períodos y frecuencias modales, factores de participación modal, porcentaje de masa de participación modal, etc., se puede generar un archivo de texto que podrá ser visualizado de manera impresa. Es posible además, obtener animaciones de la forma deformada del modelo (para un caso de carga) y los modos de vibración, y exportar los resultados del análisis a hojas de cálculo, procesadores de texto o bases de datos. (Hernández, 2008) 1.1.4.. Softwares profesionales de análisis y diseño estructural. 3.