Diseño de Edificios de Concreto Armado
Introducción
& 2021
Parte Gráfica
ETABS
SESIÓN N°01
• Sistemas de Unidades y Configuración por Defecto
• Modelos Predeterminados y No Predeterminados
• Sistema Espacial de Ejes y Coordenadas
• Ejes de Referencia
• Planos de Referencia
• Herramientas Básicas y Avanzadas de Dibujo
• Elementos Curvos
• Ejes en Dirección Arbitraria
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Cajamarca – Perú
DISEÑO DE EDIFICIOS DE CONCRETO ARMADO CON
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Contenido
SESIÓN N°01 ............................................................................................................................ 1
Sistemas de Unidades y Configuración por Defecto ............................................................... 1
Modelos Predeterminados y No Predeterminados................................................................. 6
Sistema Espacial de Ejes y Coordenadas................................................................................ 17
Ejes de Referencia .................................................................................................................. 21
Planos de Referencia .............................................................................................................. 24
Herramientas Básicas y Avanzadas de Dibujo ....................................................................... 25
Elementos Curvos ................................................................................................................... 30
Ejes en Dirección Arbitraria .................................................................................................... 37
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Sistemas de Unidades y Configuración por Defecto
Cuando se desarrolla el diseño de un proyecto en un programa de cómputo,
debemos comprender que este ha sido creado para desarrollar el proyecto
mediante la creación de un modelo matemático mediante una secuencia de
que debemos comprender.
En ETABS, el primer paso consiste en indicarle las unidades en las que vamos a
trabajar, mismas que podemos modificar en cualquier momento para un mejor
manejo de información y resultados. La Figura 1-1 muestra la pantalla de
presentación e inicio de ETABS al ser abierto.
Figura 1-1. Página de Inicio “Start Page” de ETABS.
ETABS pedirá las unidades de trabajo mediante 03 sistemas por defecto,
seleccionables a través del “Display Units” como lo indica la Figura 1-2, además
de las bases de datos de perfiles en Acero, el Código de Diseño en Acero y en
Concreto, materia de este curso.
Figura 1-2. Display de los 03 sistemas de unidades de trabajo inicial en ETABS.
1
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ETABS 2021
U.S. Customary (Sistema de Unidades Personalizado para los Estados
Unidos): Sistema por defecto con el que se instala el programa y de
trabajo inicial. Se le conoce también como Sistema Imperial, Las fuerzas
y masas están en Libras, Lb, las distancias en pulgadas (inch), in, y pies
(feet), ft, la temperatura se mide en grados Fahrenheit, F.
Item
Ingles
UNIDAD DE MEDIDA
Español
Absolute Distance
Distancia Absoluta
Structure Area
Área de la Estructura
Angles
Ángulos
Length
Longitud
Area
Área
Rebar Area
Área del Refuerzo
Rebar Area/Length Área de Refuerzo/Área
Traslational Displ.
Desplazamiento Traslacional
Rotational Displ.
Desplazamiento Rotacional
Force
Fuerza
Force/Length
Fuerza/Longitud
Force/Area
Fuerza/Área
Moment
Momento
Moment/Length
Momento/Longitud
Temperature
Temperatura
Temperatura Change Cambio de Temperatura
Temperatura GradientGradiente de Temperatura
Modulus
Módulo
Stress Input
Ingreso de Esfuerzo
Stress Output
Salida de Esfuerzo
Strain
Tensión
Traslational Stiffness Rigidez Traslacional
Rotational Stiffness Rigidez Rotacional
Period
Período
Fecuency
Frecuencia
Acceleration-Trans Aceleración Traslacional
Velocity-Trans
Velocidad Traslacional
Mass
Masa
Mass/Length
Masa/Longitud
Mass/Area
Masa/Área
Mass/Volume
Masa/Volúmen
Weight
Peso
Weight/Length
Peso/Longitud
Weight/Area
Peso/Área
Weight/Volume
Peso/Volúmen
Thermal Coefficient Coeficiente Térmico
Nombre
Abreviación
Feet (Pie)
Square Feet (Pie Cuadrado)
Grado Sexagesimal
Inch (Pulgada)
Square Inch (Pulgada Cuadrada)
Square Inch (Pulgada Cuadrada)
Square Inch per Feet (Pulgada cuadrada por Pie)
Inch (Pulgada)
Radian
Kilo Poundal (Kilo Libra)
Kilo Poundal per Feet (Kilo Libra por Pie)
Poundal per Square Feet (Libra por Pie Cuadrado)
Kilo Poundal feet (Kilo Libra Pie)
Kilo Poundal feet per feet (Kilo Libra Pie por Pie)
Fahrenheit Grades (Grados Fahrenheit)
Fahrenheit Grades (Grados Fahrenheit)
Fahrenheit Grades per Feet (Grados Fahrenheit por Pie)
Poundal per Square Inch (Libra por Pulgada Cuadrada)
Poundal per Square Inch (Libra por Pulgada Cuadrada)
Poundal per Square Inch (Libra por Pulgada Cuadrada)
Inch per Inch (Pulgada por pulgada)
Kilo Poundal per Radian (Kilo Libra por Radian)
Kilo Poundal Inch per Radian (Kilo Libra Pulgada por Radian)
Second (Segundo)
Cycles per Seconds (Ciclos por Segundo)
Inch per Square Seconds (Pulgada por Segundos al cuadrado)
Inch per Second (Pulgada por Segundo)
Pondal-Square Second per Feet (Libra segundo cuadrado por Pie)
Pondal-Square Second per Square Feet (Libra segundo cuadrado por Pie Cuadrado)
Pondal-Square Second per Cubic Feet (Libra segundo cuadrado por Pie Cúbico)
Pondal-Square Second per Quart Feet (Libra segundo cuadrado por Pie Cuarto)
Kilo Pondal (Kilo Libra)
Pondal per Feet (Libra por Pie)
Pondal per Square Feet (Libra por Pie Cuadrado)
Pondal per Cubic Feet (Libra por Pie Cúbico)
Unit per Fahrenheit Grades (Uno por Grado Fahrenheit)
ft (pie)
ft² (pie²)
deg (°)
in (pulg)
in² (pulg²)
in² (pulg²)
in²/ft (pulg²/pie)
in (pulg)
Rad
Kip (KLb)
Kip/ft (KLb/pie)
lib/ft² (Lb/pie²)
Kip-ft (KLb-pie)
Kip-ft/ft (KLb-pie/pie)
F (°F)
F (°F)
F/ft (°F/pie)
lb/in² (Lb/pulg²)
lb/in² (Lb/pulg²)
lb/in² (Lb/pulg²)
in/in (pulg/pulg)
Kip/rad (KLb-pulg/rad)
Kip-in/rad (KLb-pulg/rad)
Sec (s)
cyc/sec (Hertz)
in/sec² (pulg/s²)
in/sec (pulg/s)
lb-s²/ft (Lb-s²/pie)
lb-s²/ft² (Lb-s²/pie²)
lb-s²/ft³ (Lb-s²/pie³)
lb-s²/ft⁴ (Lb-s²/pie⁴)
Kip (KLb)
lib/ft (Lb/pie)
lib/ft² (Lb/pie²)
lib/ft³ (Lb/pie³)
1/F (1/°F)
2
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ETABS 2021
Metric SI (Sistema Métrico Internacional): Sistema adoptado por países de
América Latina y algunos países de oriente. En este sistema la Fuerza se
mide en Newtons, N, las distancias basadas en la unidad de 1.0 m, la
temperatura en grados celcius, °C.
Item
Ingles
UNIDAD DE MEDIDA
Nombre
Español
Absolute Distance
Distancia Absoluta
Structure Area
Área de la Estructura
Angles
Ángulos
Length
Longitud
Area
Área
Rebar Area
Área del Refuerzo
Rebar Area/Length Área de Refuerzo/Área
Traslational Displ.
Desplazamiento Traslacional
Rotational Displ.
Desplazamiento Rotacional
Force
Fuerza
Force/Length
Fuerza/Longitud
Force/Area
Fuerza/Área
Moment
Momento
Moment/Length
Momento/Longitud
Temperature
Temperatura
Temperatura Change Cambio de Temperatura
Temperatura GradientGradiente de Temperatura
Modulus
Módulo
Stress Input
Ingreso de Esfuerzo
Stress Output
Salida de Esfuerzo
Strain
Tensión
Traslational Stiffness Rigidez Traslacional
Rotational Stiffness Rigidez Rotacional
Period
Período
Fecuency
Frecuencia
Acceleration-Trans Aceleración Traslacional
Velocity-Trans
Velocidad Traslacional
Mass
Masa
Mass/Length
Masa/Longitud
Mass/Area
Masa/Área
Mass/Volume
Masa/Volúmen
Weight
Peso
Weight/Length
Peso/Longitud
Weight/Area
Peso/Área
Weight/Volume
Peso/Volúmen
Thermal Coefficient Coeficiente Térmico
Metre (Metro)
Square Metre (Metro Cuadrado)
Grado Sexagesimal
Milimetre (Milímetro)
Square Centimetre (Centímetro Cuadrada)
Square Milimetre (Milímetro Cuadrada)
Square Milimetre per Metre (Milímetro cuadrada por Metro)
Milimetre (Milímetro)
Radian
Kilo Newton (Kilo Neuton)
Kilo Newton per Metre (Kilo Neuton por Metro)
Kilo Newton per Square Metre (Kilo Neuton por Metro Cuadrado)
Kilo Newton Metre (Kilo Neuton Metro)
Kilo Newton Metre per Metre (Kilo Neuton Metro por Metro)
Celcius Grades (Grados Celcius)
Celcius Grades (Grados Celcius)
Celcius Grades per Metre (Grados Celcius por Metro)
Mega Pascal (Mega Pascal)
Mega Pascal (Mega Pascal)
Mega Pascal (Mega Pascal)
Milimetre per Milimetre (Milímetro por Milímetro)
Kilo Newton per Metre (Kilo Neuton por Metro)
Kilo Newton Metre per Radian (Kilo Neuton Metro por Radian)
Second (Segundo)
Cycles per Seconds (Ciclos por Segundo)
Milimetre per Square Seconds (Milímetro por Segundos al cuadrado)
Milimetre per Second (Milímetro por Segundo)
Kilogram (Kilogramo)
Kilogram per Metre (Kilogramo por Metro)
Kilogram per Square Metre (Kilogramo por Metro Cuadrado)
Kilogram per Cubic Metre (Kilogramo por Metro Cúbico)
Kilo Newton (Kilo Neuton)
Kilo Newton per Metre (Kilo Neuton por Metro)
Kilo Newton per Square Metre (Kilo Neuton por Metro Cuadrado)
Kilo Newton per Cubic Metre (Kilo Neuton por Metro Cúbico)
Unit per Celcius Grades (Uno por Grado Celcius)
3
Abreviación
m (m)
m² (m²)
deg (°)
mm (mm)
cm² (cm²)
mm² (mm²)
mm²/m (mm²/m)
mm (mm)
Rad
KN (KN)
KN/m (KN/m)
KN/m² (KN/m²)
KN-m (KN-m)
KN-m/m (KN-m/m)
C (°F)
C (°F)
C/m (°C/m)
MPa (MPa)
MPa (MPa)
MPa (MPa)
mm/mm (mm/mm)
KN/m (KN/m)
KN-m/rad (KN-m/rad)
Sec (s)
cyc/sec (Hertz)
mm/sec² (mm/s²)
mm/sec (mm/s)
Kg (Kg)
Kg/m (Kg/m)
Kg/m² (Kg/m²)
Kg/m³ (Kg/m³)
KN (KN)
KN/m (Lb/m)
KN/m² (Lb/m²)
KN/m³ (Lb/m³)
1/F (1/°F)
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ETABS 2021
Metric MKS (Sistema Métrico MKS): Sistema modificado del S.I., sus
unidades son similares con la incorporación de las toneladas para el
cálculo de pesos.
Item
Ingles
UNIDAD DE MEDIDA
Español
Absolute Distance
Distancia Absoluta
Structure Area
Área de la Estructura
Angles
Ángulos
Length
Longitud
Area
Área
Rebar Area
Área del Refuerzo
Rebar Area/Length Área de Refuerzo/Área
Traslational Displ.
Desplazamiento Traslacional
Rotational Displ.
Desplazamiento Rotacional
Force
Fuerza
Force/Length
Fuerza/Longitud
Force/Area
Fuerza/Área
Moment
Momento
Moment/Length
Momento/Longitud
Temperature
Temperatura
Temperatura Change Cambio de Temperatura
Temperatura GradientGradiente de Temperatura
Modulus
Módulo
Stress Input
Ingreso de Esfuerzo
Stress Output
Salida de Esfuerzo
Strain
Tensión
Traslational Stiffness Rigidez Traslacional
Rotational Stiffness Rigidez Rotacional
Period
Período
Fecuency
Frecuencia
Acceleration-Trans Aceleración Traslacional
Velocity-Trans
Velocidad Traslacional
Mass
Masa
Mass/Length
Masa/Longitud
Mass/Area
Masa/Área
Mass/Volume
Masa/Volúmen
Weight
Peso
Weight/Length
Peso/Longitud
Weight/Area
Peso/Área
Weight/Volume
Peso/Volúmen
Thermal Coefficient Coeficiente Térmico
Nombre
Abreviación
Metre (Metro)
Square Metre (Metro Cuadrado)
Grado Sexagesimal
Milimetre (Milímetro)
Square Milimetre (Milímetro Cuadrada)
Square Milimetre (Milímetro Cuadrada)
Square Milimetre per Metre (Milímetro cuadrada por Metro)
Milimetre (Milímetro)
Radian
Tonelade Force (Tonelada Fuerza)
Tonelade Foce per Metre (Tonelada Fuerza por Metro)
Kilogram Force per Square Metre (Kilogram Fuerza por Metro Cuadrado)
Tonelade Force Metre (Tonelada Fuerza-Metro)
Tonelade Force Metre per Metre (Tonelada Fuerza-Metro por Metro)
Celcius Grades (Grados Celcius)
Celcius Grades (Grados Celcius)
Celcius Grades per Metre (Grados Celcius por Metro)
Kilogram Force per Square Milimetre (Kilogramo Fuerza por Milímetro Cuadrado)
Kilogram Force per Square Milimetre (Kilogramo Fuerza por Milímetro Cuadrado)
Kilogram Force per Square Milimetre (Kilogramo Fuerza por Milímetro Cuadrado)
Milimetre per Milimetre (Milímetro por Milímetro)
Tonelade Force per Milimetre (Tonelada Fuerza por Milímetro)
Tonelade Force Milimetre per Radian (Tonelada Fuerza Milímetro por Radian)
Second (Segundo)
Cycles per Seconds (Ciclos por Segundo)
Milimetre per Square Seconds (Milímetro por Segundos al cuadrado)
Milimetre per Second (Milímetro por Segundo)
Kilogram (Kilogramo)
Kilogram per Metre (Kilogramo por Metro)
Kilogram per Square Metre (Kilogramo por Metro Cuadrado)
Kilogram per Cubic Metre (Kilogramo por Metro Cúbico)
Tonelade Force (Tonelada Fuerza)
Kilogram Force per Metre (Kilogramo Fuerza por Metro)
Kilogram Force per Square Metre (Kilogramo Fuerza por Metro Cuadrado)
Kilogram Force per Cubic Metre (Kilogramo Fuerza por Metro Cúbico)
Unit per Celcius Grades (Uno por Grado Celcius)
m (m)
m² (m²)
deg (°)
mm (mm)
mm² (cm²)
mm² (mm²)
mm²/m (mm²/m)
mm (mm)
Rad
Tonf (Tn)
Tonf/m (Tn/m)
Kgf/m² (Kg/m²)
Tnf-m (Tn-m)
Tnf-m/m (Tn-m/m)
C (°F)
C (°F)
C/m (°C/m)
Kgf/mm² (Kg/mm²)
Kgf/mm² (Kg/mm²)
Kgf/mm² (Kg/mm²)
mm/mm (mm/mm)
Tonf/mm (Tn/mm)
Tonf-mm/rad (Tn-mm/rad)
Sec (s)
cyc/sec (Hertz)
mm/sec² (mm/s²)
mm/sec (mm/s)
Kg (Kg)
Kg/m (Kg/m)
Kg/m² (Kg/m²)
Kg/m³ (Kg/m³)
Tonf (Tn)
Kgf/m (Tn/m)
Kgf/m² (Kg/m²)
Kgf/m³ (Kg/m³)
1/F (1/°F)
Sea cual sea la elección del sistema de unidades, estas son todas las unidades
de entrada y salida de datos y/o resultados con las que ETABS trabajará durante
4
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
todo el proceso de modelamiento, análisis y Diseño. Sin embargo, cada una de
ellas puede modificarse a conveniencia del usuario.
Estos cambios se realizan desde la interfaz del programa, luego de haber
iniciado un proyecto cualquiera, así como lo muestra la Figura 1-3.
Figura 1-3. Ventana de Edición de Unidades por Defecto y Ruta de Acceso.
Estas configuraciones aplican no solamente al sistema de unidades, sino a los
siguientes ítems que se mencionan a continuación:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Edición y adición de Materiales
Secciones de Elementos Frame y Área
Tamaños del Acero de Refuerzo
Patrones y Casos de Carga
Combinaciones y Sets de Carga
Espectros de Diseño
Parámetros de Visualización y Presentación
Cálculo del Peso Sísmico Efectivo
Elementos Pier y Spandrel
Grupos de Objetos
Reducción de la Carga Viva
Preferencias de Detallamiento
Análisis y Diseño
Esta característica de ETABS nos proporciona la ventaja de ahorrarnos tiempo
en muchas de las definiciones que comúnmente realizamos cuando
modelamos, analizamos y diseñamos un proyecto.
5
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Modelos Predeterminados y No Predeterminados
ETABS dispone de 02 formas de iniciar un proyecto de diseño luego de haber
elegido el sistema de unidades, siendo estas a través de Modelos
Predeterminados y No Predeterminados.
Los Modelos Predeterminados son aquellos fáciles de construir con ayuda de
plantillas a través de 04 sistemas de piso que ofrece el programa. Estos nos
ahorran tiempo en la construcción de nuestro modelo ya que nos proporcionan
ciertas asignaciones y definiciones que a continuación se indican:
•
•
•
•
•
Restricciones en la Base o tipos de apoyos.
Asignaciones de Diafragmas Rígidos, Semi-Rígidos o sin Diafragma.
Dos Tipos de Cargas por metro cuadrado que se asignarán a los pisos.
Dimensiones de las secciones de Columnas, vigas, losas.
Voladizos de las losas alrededor del perímetro del modelo.
Luego de seleccionar el sistema de unidades, se abrirá una ventana de Inicio
Rápido de un nuevo modelo mediante plantillas, Templates, (Figura 1-4), el cual
nos muestra datos básicos de configuración de ejes, número de pisos y sus
alturas, los que servirán para la generación del modelo en su fase inicial,
mediante las 04 plantillas de concreto que dispone el programa.
Modelos Predeterminados
en Acero
Plantillas para Modelos
No Predeterminados
Modelos Predeterminados
en Concreto
Figura 1-4. Configuración básica de ejes y pisos.
Los Modelos No Predeterminados son los que se construyen desde cero, que a
partir de una configuración de ejes, número de pisos y sus alturas podemos
iniciar el modelado desde un sistema espacial de ejes personalizado o desde un
modelo en blanco.
6
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ETABS 2021
Flat Slab System
(Sistema de Losa Plana)
De comportamiento en dos direcciones, no lleva vigas en su perímetro ni
interiormente. Se trata de un sistema de losa maciza o llena que puede o no
llevar elementos de reducción de espesor mínimo y refuerzo negativo llamados
ÁBACOS (ACI 318 2019/8.2.4); además de aumentar la capacidad a cortante
por punzonado (Cortante en dos direcciones) en el apoyo, cuyas dimensiones
en planta y altura deben cumplir lo indicado en 8.2.4 del ACI 318 2019.
Figura 1-5. Dimensiones del sistema de Losa Plana (Flat Slab).
El espesor mínimo, ℎ𝑚𝑖𝑛 , para losas de este tipo, de acuerdo con la sección
8.3.1.1 del ACI 318 2019 debe ser igual a:
(a).
(b).
Losas sin ábacos: ℎ𝑚𝑖𝑛 ≥ 12.5 𝑐𝑚
Losas con ábacos: ℎ𝑚𝑖𝑛 ≥ 10 𝑐𝑚
Este sistema de piso tiene dimensiones en planta de largo/ancho menores a 2.0
cuyo espesor total no debe estar por debajo de los límites establecidos en la
Tabla 8.3.1.1 del ACI 318 2019.
7
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
La Figura 1-6 muestra la definición de un sistema de losa plana sin vigas con
ábacos, luego de haber seleccionado la plantilla “Flat Slab”, mientras que la
Figura 1-7 muestra el resultado de la configuración del sistema realizado.
Figura 1-6. Plantilla Flat Slab.
Figura 1-7. Vista en Planta y 3D del Sistema del Losa Plana, Flat Slab, desde Plantilla.
8
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ETABS 2021
Flat Slab with Perimeter Beams System
(Sistema de Losa Plana con Vigas Perimetrales)
Sistema similar al anterior, lleva vigas en su perímetro con el objetivo de absorber
esfuerzos de torsión que se puedan generar para garantizar el funcionamiento
del sistema.
Su dimensionado se ajusta a una combinación de un sistema de losas apoyadas
sobre vigas y losas sin vigas con y/o sin ábacos, aplicándose lo dispuesto en la
Sección 8.3.1.2 del ACI 318 2019.
El detallado del refuerzo de este tipo de losas sin vigas se extiende de la forma
como se lo muestra la Figura 8.7.4.1.3(a) del ACI 318 2019.
Figura 1-8. Detalle de la ubicación y extensión de barras de refuerzo para losas en dos
direcciones sin vigas.
9
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
La Figura 1-9 muestra la entrada de datos para la definición del sistema de
pisos cuyo resultado se aprecia en la Figura 1-10.
Figura 1-9. Plantilla Flat Slab with Perimeter Beams.
Figura 1-10. Presentación en Planta y 3D del Sistema del Losa Plana, Flat Slab con Viga
Perimetral, desde Plantilla.
10
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Waffle Slab System
(Sistema de Losa Reticulada)
De comportamiento en dos direcciones, basa su rigidez y resistencia en una
combinación nervaduras o viguetas orientadas en ambas direcciones y una losa
superior (ACI 318 2019/8.8.1.1).
Las dimensiones de las nervaduras o viguetas deben cumplir con las secciones
8.8.1.2, 8.8.1.3 y 8.8.1.4 del ACI 318 2019 que aquí se muestran en la Figura 1-11.
a) En ancho de las nervaduras no debe ser menor de 10 cm en cualquier
ubicación en su altura.
b) La altura total de las nervaduras no debe ser mayor a 35 cm.
c) El espaciamiento libre entre las nervaduras no debe exceder los 75 cm.
Figura 1-11. Dimensiones mínimas de losas con nervaduras en dos direcciones.
En caso de tener dimensiones mayores a las indicadas, se debe realizar el
modelado, análisis y diseño considerando que se trata de un sistema de losas y
vigas por separado (ACI 318 2019/8.8.1.8).
Adicionalmente, se debe calcular la capacidad a fuerza cortante, 𝑉𝑐 , de las
nervaduras como 1.1 veces el calculado con la sección 22.5 (ACI 318
2019/8.8.1.5).
𝑉𝑐 = 2𝜆√𝑓𝑐′ 𝐽𝑏 𝑑
En casos donde se utilicen elementos de aligeramiento permanentes como se
indican en la sección 8.8.2.1 del ACI 318-19, se deberá considerar lo dispuesto
en 8.8.2.1.1 y 8.8.2.1.2.
11
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
La Figura 1-12 muestra la definición de este sistema reticulado con la plantilla
indicada mientras que la Figura 1-13 muestra el resultado de esta configuración.
Figura 1-12. Plantilla Waffle Slab.
.
Figura 1-13. Vista en Planta y 3D del Sistema del Losa Reticulada, Waffle Slab, desde
Plantilla.
12
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Two Way or Ribbed Slab System
(Sistema de Losa Bidireccional o Nervada)
Plantilla que permite modelar un sistema de losas con nervaduras o viguetas
orientadas en una sola dirección, además de permitir el modelado de losas
llevas en dos direcciones apoyadas sobre vigas.
Las dimensiones de las nervaduras o viguetas de este sistema tienen las mismas
características que las mostradas en las Figura 1-11.
Figura 1-14. Disposición y detallado del refuerzo en vigas.
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Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
La Figura 1-15 muestra la configuración de un sistema de losa nervada en una
dirección y la Figura 1-16 el resultado de dicha configuración.
Figura 1-15. Plantilla Two Way or Ribbed Slab.
Figura 1-16. Vista en Planta y 3D del Sistema del Losa Nervada, desde Plantilla.
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ETABS 2021
Grid Only System
(Sistema de ejes solamente)
Plantilla que permite empezar un proyecto desde un sistema espacial de ejes.
Figura 1-17. Configuración personalizada desde plantilla Grid Only.
Figura 1-18. Vista en Planta y 3D del Sistema Grid Only, desde Plantilla.
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Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Blank System
(Sistema en Blanco)
Figura 1-19. Configuración de Alturas de Piso.
Figura 1-20. Presentación en Planta y 3D del Sistema Blank, desde Plantilla.
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Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Sistema Espacial de Ejes y Coordenadas
ETABS y muchos otros programas trabajan con dos sistemas de coordenadas,
Global y Local. El primero enlazado íntimamente con el sistema espacial de ejes
que se definen en el apartado anterior, mientras que el segundo con los
elementos Shell y Frame.
a. Sistema Global.
Abarca todos los elementos del proyecto, permitiéndole al programa
establecer las coordenadas de los distintos elementos que se dibujen dentro de
este sistema que, con ayuda del sistema espacial de ejes nos permitirá realizar
el dibujo de los elementos de manera precisa determinando distancias, áreas,
secciones, desplazamientos, etc.
ETABS representa los ejes globales con las letras mayúsculas X, Y & Z cuyos
colores característicos se muestran en la Figura 1-20.
Sistema Global
de
Coordenadas
Figura 1-20. Modelo generado en referencia al Sistema Global de Coordenadas.
ETABS siempre considerará la Dirección +Z hacia arriba. Por defecto la gravedad
actúa en la Dirección –Z.
Por defecto, ETABS ubica el origen de coordenadas (X,Y,Z) coincidente con el
punto inferior izquierdo del sistema espacial de ejes, pudiendo modificarse
mediante edición.
Se disponen de dos sistemas espaciales basados en dos sistemas de
coordenadas, esto es, Coordenada Rectangulares y Circulares.
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Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
La Figura 1-21 muestra la ruta de acceso al comando de edición del sistema
espacial de ejes en la que desde aquí es posible la configuración del sistema
coordenado con el que se desea trabajar.
Figura 1-21. Ruta de Acceso al comando de Edición de Sistemas de Ejes y Coordenadas.
Para configurar un sistema de ejes y coordenadas, debemos dirigirnos al botón
e inmediatamente se abrirá una ventana de definición de ejes y
coordenadas globales de las cuales podemos ver claramente los dos sistemas
espaciales de ejes y coordenadas con lo que se puede trabajar.
Figura 1-22. Definición de un Sistema Coordenado y de Ejes espaciales Cilíndrico.
Las Figura 1-22 y 1-23 muestran la configuración y presentación de un sistema
G2 de ejes y coordenadas con una separación de X = 3.00 m & Y = 7.00 m desde
el origen.
18
Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Figura 1-23. Presentación del sistema espacial de ejes cilíndricos.
b. Sistema Local
Cada objeto en el modelo tiene su propio Sistema Local de ejes Coordenados,
usado para definir propiedades, cargas y resultados. Los ejes para cada Sistema
Local de Coordenadas están descritos como 1(rojo), 2(verde), y 3(azul). El
sistema local de Coordenadas no tiene asociación con el sistema global de ejes.
b.1.
Elementos Frame
Las propiedades de la sección son definidas con respecto al sistema Local de
Coordenadas del elemento tal como se muestra.
•
•
La dirección del eje local 1 está orientada a lo largo del eje del elemento.
Es Normal a su sección y sale a través de las intersecciones de los 02 ejes
neutros de la sección.
Las direcciones de los ejes Locales 2 y 3 son paralelos a los ejes neutros de
la sección. Usualmente la dirección del Eje Local 2 se toma a lo largo de
la mayor dimensión (peralte) de la sección, y la dirección del Eje Local 3
a lo largo de la menor dimensión (ancho) de la sección, pero no
necesariamente se debe cumplir con esta característica.
El eje Local 1 del elemento siempre será longitudinal al eje del elemento, la
dirección positiva está orientada en el orden de ubicación de los puntos I & J.
Este eje local estará siempre localizado en el centroide de su sección,
conectado mediante los nudos i & j.
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Diseño de Edificios de Concreto Armado
ETABS 2021
Nudo j
2 (+)
1 (+)
3 (+)
Nudo i
Figura 1-24. Sistema Local de Coordenadas para un Elemento Frame.
b.2.
Elementos Área
Cada Elemento Shell (y otros tipos de objetos/elementos área) tiene su propio
sistema local de coordenadas, usado para definir propiedades del Material,
Cargas y Resultados. Los Ejes del sistema local son también al igual que para un
elemento Frame descritos con los números 1, 2 y 3. Los dos primeros (1 y 2) están
en el plano del elemento con una orientación que usted especifique; el tercer
eje siempre será normal o perpendicular al plano definido por el elemento área.
Es importante entender la definición del sistema de ejes locales 1-2-3 del
elemento y relacionarlo al sistema de ejes globales X-Y-Z, ya que ambos sistemas
de coordenadas cumplen la regla de la mano derecha. La definición del
sistema local simplifica la entrada de datos y lectura de resultados.
j3
j3
j4
j2
j2
j1
j1
Figura 1-25. Sistema Local de Coordenadas para un Elemento Shell.
En muchas estructuras la definición del sistema local de coordenadas del
elemento es extremadamente simple. Los métodos provistos, sin embargo,
proveen suficiente potencia y flexibilidad para describir la orientación de
elementos Shell en las situaciones más complicadas.
El eje local 3 tiene una característica peculiar al momento de dibujar el objeto,
ya que este se ubicará dirigido hacia arriba cuando los nudos j1, j2 y j3 aparecen
en forma anti-horaria. Para elementos cuadriláteros, el plano del elemento es
definido por vectores que conectan los puntos medios de los dos pares de caras
opuestas.
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Fila Superior: ang = 45°
2° Fila: ang = 90°
3° Fila: ang = 0°
4° Fila: ang = -90°
Para todos los elementos,
el eje 3 hacia afuera. Hacia
afuera del visor.
Figura 1-26. Ángulos de rotación de coordenadas locales del elemento Área con respecto a la
orientación por defecto.
Ejes de Referencia
Esta herramienta nos será de mucha utilidad para referenciar medidas y
distancias que no se encuentren dentro del sistema principal de ejes espaciales
definidos. También se usa para ubicar ejes estructurales secundarios y poder
dibujar elementos estructurales en dichos ejes.
Figura 1-27. Distribución Arquitectónica en planta.
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Con frecuencia cuando en nuestro proyecto se tienen muros estructurales que
por arquitectura tienen una pequeña prolongación fuera del eje ya definido.
Entonces surge la necesidad de generar ejes adicionales para poder tener un
modelo matemático más exacto.
Figura 1-28. Esquema de Muros Estructurales que tienen prolongaciones fuera de los ejes
principales.
Para poder realizar el modelado del proyecto que se muestra en la Figura 1-28
han sido necesarios la incorporación de ejes referenciales para dibujar los muros
con sus distancias precisas. Esto se realiza con el comando que se muestra en la
Figura 1-29.
Figura 1-29. Ruta de acceso al comando de dibujo de ejes de referencia.
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1
2
Figura 1-30. Dibujo de un eje de referencia.
Una alternativa al dibujo de ejes de Referencia son los Puntos de referencia,
líneas verticales que se ubican desde una vista planta o en 3D. El comando que
permite esto es “Draw Reference Points”, cuya ruta de acceso se muestra en la
Figura 1-31, los datos para su ubicación también se muestran en la misma Figura.
Su utilidad es muy idéntica al anterior y depende del usuario el uso de cada
herramienta.
Punto de Referencia
Coordenadas del Punto
Figura 1-31. Ruta de Acceso al comando de Inserción de Puntos de Referencia.
Ambas opciones pueden ser usadas desde una vista en planta o en 3D.
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Planos de Referencia
Tanto los ejes de referencia como los planos de referencia pertenecen al grupo
de comandos de dibujo con precisión. Un claro ejemplo de esto es cuando se
tienen techos que no son horizontales, como el que se muestra en la Figura 1-32.
Figura 1-32. Modelo de estructura de un nivel con techo a 2 aguas.
Con este comando podemos modelar elementos inclinados cuya pendiente se
define mediante las alturas de inicio y llegada de estos; también para modelar
elementos que no necesariamente se encuentran al nivel del piso definido.
Plano de Referencia
Elevación del Plano
de Referencia
Figura 1-33. Ruta de Acceso y Datos para la generación de Planos de Referencia.
De esta manera se dispone nuevos puntos snap para poder realizar un dibujo
del modelo mejor ajustado a la realidad. Un ejemplo de ello se muestra en la
Figura 1-33 donde fue necesario la creación de dos Planos de Referencia.
(*) Los planos de referencia no intervienen en el cálculo de los pesos,
asignación de diafragmas ni en el comportamiento global del edificio.
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Herramientas Básicas y Avanzadas de Dibujo
ETABS dispone de muchas herramientas de dibujo que nos permiten realizar el
modelamiento de nuestro proyecto de manera precisa y rapida; estas se
encuentran alojadas en el Menú Draw.
Comandos de
Dibujo más
usados
Figura 1-34. Herramientas Básicas de Dibujo.
Herramienta de Selección, por defecto se encuentra activa al
COMANDOS DE SELECCIÓN Y
MODIFICACIÓN DE FORMAS
iniciar cualquier modelo.
Herramienta de edición de formas de objetos mediante puntos
Dibujo de Vigas/Columnas/Riostras (Planta, Elevación, 3D)
Dibujo Rápido de Vigas, Columnas (Planta, Elevación, 3D)
Dibujo Rápido de Columnas (Planta, 3D)
COMANDOS DE DIBUJO DE
ELEMENTOS FRAME
(VIGAS – COLUMNAS – RIOSTRAS)
Dibujo Rápido de Vigas Secundarias (Planta, 3D)
Dibujo Rápido de Riostras (Planta, Elevación, 3D)
Dibujo de Pisos/Muros (Planta, Elevación, 3D)
COMANDOS DE
DIBUJO DE
ELEMENTOS ÁREA
(LOSAS & MUROS)
Dibujo Rectangular de Pisos/Muros (Planta, Elevación)
Dibujo Rápido de Pisos/Muros (Planta, Elevación)
Dibujo Rápido de Áreas alrededor de un Punto (Planta)
COMANDOS DE
DIBUJO DE MUROS
Y ABERTURAS
Dibujo de Muros (Planta)
Dibujo Rápido de Muros (Planta)
Dibujo de Aberturas de Muros (Planta, Elevación, 3D)
Dibujo de Enlaces (Planta, Elevación, 3D)
Dibujo de Grupo de Muros (Planta, Elevación, 3D)
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Dibujo de Objetos punto
Dibujo de Enlaces
Dibujo de Ejes mediante la marcación de 02 puntos y un desfase establecido
Dibujo de Acotaciones
Dibujo de Puntos y líneas espaciales de Referencia mediante un desfase
Dibujo de Planos de Referencia mediante un desfase establecido
Dibujo Automático de Cerramientos
Adicionalmente a todas estas herramientas presentadas que constituyen
comandos básicos de dibujo, se disponen de herramientas que nos permiten
tener un mejor control del dibujo de nuestro proyecto; uno de ellos está
conformado por opciones de dibujo similares a las de AutoCAD, Snap Options…,
Figura 1-35. Snap Options para Dibujo con precisión.
De la Figura 1-35 se pueden distinguir 03 grupos de herramientas:
Snap To…
Aquí podemos encontrar todas las opciones para una mayor precisión del
dibujo que a continuación se describen:
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Joints. Permite dibujar objetos Frame, Área, Puntos, Links, etc mediante la
cercanía de puntos (nudos o juntas). Cuando esta opción está activa ETABS nos
mostrará el punto cercano al cursor del mouse.
Line Ends and Midpoints. Permite el dibujo mediante la cercanía de puntos
medios o mitades de elementos, incluyendo el centroide de objetos área.
Cuando esta opción se encuentra activa ETABS detectará los centroides y
mitades de elementos área y frame.
Grid Intersections. Permite realizar un dibujo teniendo en cuenta la intersección
de las líneas del sistema espacial de ejes.
Line and Frames. Permite el dibujo de Objetos considerando la cercanía del
cursor a los bordes de los objetos, ya sean Frame o Shell.
Edges. Permite dibujar desde cualquier parte de los bordes de los objetos área.
Perpendicular Projections. Permite realizar el dibujo mediante la proyección
perpendicular hacia el objeto más cercano respecto del cursor del mouse.
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Intersections. Permite el dibujo considerando la intersección entre elementos.
Fine Grids. Permite realizar el dibujo considerando el mallado interno de
espacio de dibujo, tanto en planta como en altura.
Extensions.
extensión.
Permite el dibujo teniendo en cuenta una línea imaginaria de
Parallels.
Permite el dibujo de objetos mediante la identificación de
paralelismo entre bordes de elementos área y/o frames.
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Otras opciones de dibujo con precisión las encontramos en la ventana de
propiedades del objeto, Object Properties, que aparece debajo del explorador
del modelo, Model Explorer, cada vez que activamos un comando de dibujo.
SHELL
FRAME
Figura 1-36. Propiedades de Objeto para el Dibujo de Frames y Shell.
Ambos poseen el mismo tipo de control de dibujo “Drawing Control Type” que
nos ayudará a dibujar distancias y ángulos precisos en la interfaz gráfica del
programa.
Figura 1-37. Controles de dibujo con precisión en Elementos Frame y Shell.
Las siguientes Figuras ilustran los distintos controles de dibujo con precisión que
se pueden realizar para cada una de estas.
Figura 1-38. Dibujo con distancias fijas en X & Y.
Figura 1-39. Dibujo con Longitud Fija.
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Figura 1-40. Dibujo mediante longitud y ángulo.
Figura 1-41. Dibujo mediante un ángulo fijo.
Figura 1-42. Dibujo Paralelo al Eje Global X.
Figura 1-43. Dibujo Paralelo al Eje Global Y.
Elementos Curvos
En muchas ocasiones, cuando tengamos que desarrollar el modelado de
nuestro proyecto en ETABS, tendremos la necesidad de realizar el dibujo de
elementos cuya forma longitudinal no es lineal, sino que tienen forma curvada.
ETABS tiene la ventaja de generar este tipo de elementos de forma no
convencional de dos maneras:
1°. Mediante Extrusión
2°. Editando el Tipo de forma
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La primera manera es muy conocida y es la más común para generar elementos
curvos, ya que lo hace mediante la repetición de un comando las veces que se
especifique a través de un ángulo de barrido y un centro de rotación y, de esta
manera se va formando una forma curvada del elemento; sin embargo, las
limitaciones de este primer método son bastante visibles, debido a que solo
permite la generación de la curva mediante pequeños segmentos repetidos a
través del ángulo especificado ocasionando que la matriz del programa se
recargue al momento del análisis y posterior diseño, consumiendo por lo tanto,
mayor cantidad de memoria y un mayor tiempo en el análisis y diseño.
[2]
Seleccionar punto
[1]
Ángulo: -10°
N° Veces: 9
[3]
(16 , 16)
[4]
Figura 1-44. Generación de un Elemento curvo circular mediante extrusión.
La segunda manera permite no solamente generar formas curvadas tipo
circulares. Se trata de un comando de edición que permite darle una forma
curvada en cualquier dirección a objetos del tipo Frame y Área.
Esta ventaja con la que cuenta ETABS la encontramos en los siguientes
comandos contenidos en el Menú “Edit”.
a) Modify/Show Frame Type…
b) Modify/Show Edge Type…
c) Modify/Show Wall Curve Type…
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Figura 1-45. Comandos de Edición de Elementos Frame y Shell.
El primero se encuentra en la ruta “Edit/Frame” y los dos siguientes en “Edit/Shell”
así como lo indica la Figura 1-45. Sin embargo, estos tres comandos, a), b) y c)
tienen el mismo formulario aplicando el mismo efecto dependiendo del tipo de
elemento (Viga o Columna y Losa o Muro) al que se realiza la edición.
Figura 1-46. Tipos de formas de edición de elementos Frame y Shell.
La Figura 1-45 muestra 04 opciones de edición de forma aplicables; la primera,
Straight, se encuentra seleccionada por defecto al momento de activar el
comando y modela el elemento o borde de forma lineal.
A continuación se describe detalladamente las distintas opciones de edición
que dispone ETABS, además de su forma de aplicación en cada caso según se
vea necesario.
a. Circular Curve (Curva Circular)
Permite generar un elemento curvo a través de un radio y dirección
especificada. Para elementos Frame toma en cuenta los puntos i & j; en objetos
Shell, tiene en cuenta el borde, edge, a modificar para sus puntos i & j.
32
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Figura 1-47. Configuración tipo de forma circular para Elemento Frame, Viga/Columna y Shell, Muro.
La dirección de generación de la curva se da siempre en dirección contraria a
las agujas del reloj considerando siempre los puntos coordenados inicial y final.
Para cada radio especificado ETABS encuentra automáticamente el centro del
arco de círculo con ayuda de un tercer punto por donde pasa el trazo del arco.
Figura 1-48. Configuración de tipo de forma circular para Elemento Shell, Losa.
b. Multilinear Curve (Curva Multilinea)
Esta opción permite deformar el objeto o borde teniendo en cuenta puntos
coordenados conocidos, siempre entre los puntos “i” & “j” que
automáticamente ETABS reconoce a través del sistema coordenado global.
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Figura 1-49. Configuración del tipo de forma Multilínea para Elemento Frame, Viga/Columna y Shell,
Muro, con 05 puntos interiores de control.
Se pueden ingresar tantos puntos de control como sea posible pudiendo
modificarlos en cualquier momento, con la restricción de que si se borra el
objeto y se vuelve a dibujar otro en el mismo espacio, ya no permite la edición.
Figura 1-50. Configuración de tipo de forma Multilínea para Elemento Shell, Losa.
c. Bezier Curve (Curva Bezier)
Tipo de edición de forma que deforma el objeto o borde a través de una
ecuación de grado n, dependiendo de los puntos de control que establezca el
usuario siempre entre los puntos “i” & “j” de cada elemento o borde.
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Figura 1-51. Configuración del tipo de forma Bezier para Elemento Frame, Viga/Columna y Shell,
Muro, con 04 puntos interiores de control.
De forma similar, es posible ingresar tantos puntos de control como sean
necesarios para darle la forma requerida al borde de un objeto área.
Figura 1-52. Configuración de tipo de forma Bezier para Elemento Shell, Losa.
d. Spline Curve (Curva Spline)
A diferencia del anterior, este permite curvar al objeto de una forma más
precisa, ya que la curva pasará por los puntos de control que el usuario
especificó, deformando de esta manera el elemento como una curva refinada
que pasa por los puntos de control, siempre al igual que para los anteriores,
teniendo en cuenta los extremos “i” & “j” de cada elemento o borde.
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Figura 1-53. Configuración del tipo de forma Spline para Elemento Frame, Viga/Columna y Shell,
Muro, con 04 puntos interiores de control.
Al igual que para las dos formas previas, se pueden tener los puntos de control
que se deseen para tener la forma curvada deseada. La Figura 1-54 muestra el
resultado de todas las ediciones de forma realizadas.
Figura 1-54. Configuración de tipo de forma Spline para Elemento Shell, Losa.
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Cicular to Frame
Bezier to Frame
Multilineal to Frame
Multilineal to Shell
Cicular to Shell
Bezier to Shell
Spline to Frame
Spline to Shell
Figura 1-55. Formas curvadas diversas aplicadas a Frame y Shell.
Ejes en Dirección Arbitraria
Durante el desarrollo del modelado en ETABS, a menudo tendremos la
necesidad de realizar dibujo y ver a detalle alguna elevación en particular que
no puede ser generada por defecto a través de elevaciones en el sistema
espacial de ejes.
2
Figura 1-56. Ruta de acceso al comando de definición de ejes en dirección arbitraria.
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Este inconveniente puede ser fácilmente resuelto en ETABS, ya que incorpora un
comando que permite la definición de ejes siguiendo una dirección única
indicada por el usuario.
La Definición debe realizarse
desde una vista en Planta
[6]
[5]
[4]
[2]
[3]
[1]
Figura 1-57. Secuencia de definición de eje en dirección arbitraria.
Elevación “Elev 1”
Vista en Elevación de la
Elevación “Elev 1”
Figura 1-58. Vista en elevación de la ELEVACIÓN “Elev1” definida.
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