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Sesión 01-Interfaz Del Programa Etabs V18.1

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CURSO DE ESPECIALIZACIÓN:

ANÁLISIS Y DISEÑO
SISMORRESISTENTE EN CONCRETO
ARMADO CON ETABS & SAFE

ESPECIALIZACIÓN
SISMORRESISTENTE EN
CONCRETO ARMADO
ETABS & SAFE

SESIÓN 01:
INTERFAZ DEL PROGRAMA
ETABS V18.1

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CURSO DE ESPECIALIZACIÓN:
ANÁLISIS Y DISEÑO
SISMORRESISTENTE EN CONCRETO
ARMADO CON ETABS & SAFE

INTRODUCCIÓN AL CURSO
En la actualidad se busca la necesidad de realizar diseños óptimos en la ingeniería

estructural los cuales contengan modelos matemáticos reales que sean


idealizados de acuerdo a las características de la estructura.

El programa ETABS genera el modelo matemático y elabora el análisis estático y

dinámico de los edificios de tal forma que nos permite determinar los parámetros
para el diseño de la estructura.

En el presente curso de especialización se realizará un proyecto completo de una


edificación de 10 pisos aplicando el uso de los programas ETABS y SAFE junto a

las hojas de cálculo, planos, normas vigentes, manuales de teoría, etc. La finalidad
del curso es que el alumno obtenga los conocimientos necesarios para poder

realizar el análisis y diseño sísmico de cualquier edificación de concreto armado,


puesto que se le capacitará con un proyecto real desde un nivel básico hasta

avanzado.

Por lo general, se observa cursos que se enseña con edificaciones con fines
“académicos”, los cuales son de pocos pisos, no se aplica todos los criterios de

las normas, el modelado no se realiza de manera correcta, no se trabaja de


manera escalonada, entre otros. En este curso de especialización se iniciará desde

“cero” se enseñará como estructurar y predimensionar los elementos desde la


base de un plano arquitectónico como se realiza en campo laboral. Asimismo, se

avanzará de manera escalonada realizando el análisis y el diseño de toda la


estructura, seguidamente predimensionar y diseñar la cimentación del edificio y

finalmente obtener la memoria de cálculo del edificio.

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INTERFAZ DE ETABS V18.1


Se muestra la ventana principal del programa ETABS, el cual tiene las opciones de

crear un nuevo modelo, abrir un modelo guardado y en la parte superior el menú


de opciones.

INICIAR UN NUEVO MODELO


Se pulsará en New Model para iniciar un nuevo modelo, se abre una ventana en
la cual muestra la configuración por defecto del modelo: Unidades, código de

diseño del concreto y acero.

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Se pulsa en la tercera opción para modificar las unidades que se trabajaran en el


proyecto. Seleccionar la opción de Metric MKS.

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En esta configuración de unidades el proyecto se trabajará con el sistema MKS:

Metros, kilogramos y segundos. Las otras opciones trabajan con el sistema inglés.

Se deja el código de diseño por defecto, cuando se encuentre en la etapa de


diseño se aplicarán ciertas modificaciones al ACI-318 para que se asemeje a la

norma vigente E.060.

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Al pulsar OK se muestra la siguiente ventana para elegir la plantilla

predeterminada y editarla según se requiera.

Estas plantillas tienen la finalidad de agilizar el modelado dependiendo el tipo de


estructura a modelar. Por lo general para edificaciones de concreto armado se

usa la plantilla Grid Only.

En la parte superior se puede configurar el numero de grillas, el espaciamiento,


el numero de pisos y la altura de entrepiso.

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Asimismo, se puede definir una configuración mas detallada del espaciamiento

de las grillas por cada eje.

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Se puede editar el ID de las grillas y el espaciamiento según se requiera.

Para las alturas de entrepiso se aplica lo mismo.

Es posible editar el nombre de cada nivel, asignar la altura de entrepiso y es

posible definir un piso maestro para que se replique todo lo modelado en dicho
nivel a todos los pisos restantes.

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Se culmina con la configuración de las grillas y se muestra la siguiente ventana.

Se presenta la visualización del interfaz de trabajo dividido en vista en planta y


una vista 3D.

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Se observa en la parte inferior derecha la opción Units.

En esta opción es posible definir las unidades en la que se trabajará el proyecto,


es decir, al iniciar el proyecto se escogió el sistema MKS, por lo que se debe

asignar que unidad de fuerza y longitud se requiere: Toneladas, kilogramos,


metros, centímetros, etc.

Se desplega las opciones y se elige las unidades metros y toneladas.

El programa ETABS presenta su cinta de opciones similar a cualquier programa.

El menú de opciones se encuentra en la parte superior y las herramientas de


dibujo en la parte izquierda.

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MENÚ DE OPCIONES
Se mostrará cada pestaña de esta cinta de opciones, en las cuales se explicará los

comandos más importantes que presenta el programa ETABS, los cuales serán de
fundamental uso en el modelado, análisis y diseño de la edificación. Asimismo,

habrá ciertos comandos que explicarán a detalle en el transcurso de las sesiones.

PESTAÑA FILE
En pestaña se encuentra los comandos básicos de cualquier programa, crear un

nuevo modelo, abrir un modelo guardado y guardar el modelo en una ruta


especifica.

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Otro de los comandos importantes es Import, este comando permite traer


plantillas, planos 2D, modelos 3D, entre otros.

El uso más común es importar planos arquitectónicos desde AutoCAD con el fin

de tener una base para el modelado, asimismo, la importación de un modelo de


Revit estructuras para realizar el análisis y el diseño de la edificación. Para el uso

de estos comandos se requiere que en los programas como AutoCAD o Revit se


genere una correcta definición de las capas para que el ETABS lo importe de

mejor manera.

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De la misma manera el uso del comando exportar lleva el modelo generado en

ETABS a los programas Revit, AutoCAD u otro programa mediante un archivo IFC.

Las cuatro opciones enmarcadas en la imagen sirven para generar impresiones


graficas del modelo, generación de un reporte con los resultados obtenidos al

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analizar el modelo y editar la información del proyecto como el nombre de la

empresa, ingeniero a cargo, nombre del proyecto, etc.

PESTAÑA EDIT
En la pestaña Edit se presenta la opción para poder editar las grillas en los ejes X,
Y y Z que fueron definidos al iniciar un nuevo modelo.

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Pulsando en las opciones de modificar se entrará a la ventana de configuración


de grillas.

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Grillas en planta: Ejes X y Y.

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Grillas por niveles: Eje Z.

La opción de Replicate es una de las más usadas cuando se modela los

elementos.

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La opción Linear permite realizar copias de los elementos dibujados en los ejes

X y Y. Se debe digitar la distancia donde se copiará, así como el número de


réplicas del elemento seleccionado.

La opción Radial permite realizar copias de los elementos dibujados de manera


radial asignando un ángulo, el punto de rotación y el numero de replicas a

realizar.

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La opción de Mirror replica el elemento como un reflejo desde la posición


seleccionada, por lo que se debe seleccionar dos puntos como referencia.

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Finalmente, la opción Story replica los elementos dibujados de cierto nivel a los

otros niveles seleccionados en la ventana.

La opción Extrude permite crear elementos a partir de puntos o frames.

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Se debe selecciona los puntos a extruir y la longitud del elemento a crear como
el numero replicas.

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A partir de los puntos seleccionados se genero la extrusión de los elementos

frame a una distancia de 3 metros.

La opción de Move permite mover cualquier elemento punto, frame o Shell en

cualquier eje que se defina.

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La opción de Edit Frames permite diversos comandos para realizar divisiones y


uniones de estos elementos dependiendo la solicitación requerida.

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La opción Edit Shells permite realizar ediciones a cualquier elemento área, los

cuales serían losas o placas.

El comando más común al seleccionar un elemento Shell o área es Divide Shells,


el cual permite discretizar el elemento área en una cantidad definida por el

usuario con el fin de que los resultados sean más exactos.

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Mientras mas dividido o discretizado el elemento Shell, los resultados serán más

exactos pero el programa se demorará más en analizar el modelo.

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PESTAÑA VIEW
Esta pestaña presenta comandos para visualizar vistas 3D, planta y elevaciones

del modelo trabajado. Asimismo, hacer zoom a las vistas 3D o en planta que se
esta trabajando

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La opción Set Display Options es uno de los comandos más usados en el

programa, pues este permite la visualización de ciertas asignaciones a los joins,


frames o Shells.

El uso de este comando se detallará a profundidad cuando ya se este realizando


el modelado de la edificación.

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PESTAÑA DEFINE
Esta pestaña presenta diversos comandos importantes, por lo que en esta primera

sesión se explicará los más básico para iniciar el modelado, al avanzar con el
proyecto se irá detallando a profundidad otros comandos que no fueron

enseñados.

Al iniciar un modelado es fundamental definir los materiales a usar, en este caso

el curso está dirigido a edificaciones de concreto armado

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Se muestra la siguiente ventana con los materiales definidos por defecto, por lo
que se recomienda modificar el material nombrado 4000 psi, el cual es un

concreto de f’c=280 kg/cm2

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Se pulsa en la opción Add New Material y se selecciona el tipo concreto.

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Se edita el nombre del material dependiendo el concreto a usar, el tipo de

material concreto y es un material isotrópico, el cual significa que sus propiedades


mecánicas y terminas son las mismas en sus 3 direcciones X, Y y Z.

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Luego se define el peso especifico del concreto, el cual se sabe que es 2400

kg/m3. Asimismo, se define el módulo de elasticidad del concreto que se define

mediante la fórmula: 𝑬 = 𝟏𝟓𝟎𝟎𝟎 ∗ √𝒇′ 𝒄 .

Se presiona la combinación de teclas Shift + Enter en la celda del modulo de


elasticidad del concreto (E).

Se abre la ventana que se muestra en la imagen y se configura las unidades de

módulo de elasticidad kg/cm2 y se define la formula. Se presiona Calculate y se


muestra el resultado de 217370.651 kg/cm2

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El módulo de Poisson para el concreto varia entre 0.15 y 0.20 dependiendo las

solicitaciones iniciales.

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Finalmente, se define la resistencia del concreto f’c=210 kg/cm2

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Se define con sus unidades correspondientes kg/cm2

Si le es incomodo realizar dicha edición de unidades se puede ir a la parte inferior

izquierda del programa y definir las unidades de kg-cm para definir los
materiales.

Esta opción de Lightweight Concrete (Concreto Liviano), se aplica en ciertas


normativas, en la que se le aplica un factor de reducción de esfuerzo. Sin

embargo, para esta normativa vigente y la edificación a diseñar no aplicamos un


concreto liviano.

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De la misma manera se debe asignar un material de acero de refuerzo del tipo

ASTM A615 Grado 60.

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Se define el nombre del material, el peso especifico del acero 7850 kg/m3 y el

modulo de elasticidad del acero E=2.1 x10^6 kg/cm2

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Finalmente, se modifica las propiedades del refuerzo f’y=4200 kg/cm2

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Se muestra los dos materiales definidos.

Una vez definido los materiales se procede a definir las secciones: Vigas,
columnas, losas, placas, etc. Se inicia con la definición de los elementos Frame,

los cuales se modela como elementos línea (vigas y columnas).

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Se selecciona el tipo de sección de concreto a definir.

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Se define el nombre, el material f’c=210 kg/cm2 y las dimensiones de las

secciones, en este caso es una columna de 60x30 cm. Como se esta definiendo
una columna se puede colocar cualquier dimensión en el peralte o ancho, pues

al dibujar se podrá colocar en su posición correcta. Asimismo, se recomienda


asignar la longitud en X en Depth y la longitud en Y en Width.

Los ejes que se muestra en la sección se le conocen como ejes locales definidos
por los números 1,2 y 3, los cuales presenta un color en los programas ETABS,

SAFE y SAP2000. El eje local 1 (Rojo), eje local 2 (Verde), eje local 3 (Azul).

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Esta convención es de suma importancia aprenderla, pues servirá al momento de

analizar los resultados del modelo y al momento de diseñar los elementos.

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Se procede a definir el acero de refuerzo de la sección.

Se selecciona el tipo de sección, en este caso es columna y el material definido

anteriormente: REFUERZO fy=4200 kg/cm2, la sección es rectangular, por ello


se le asigna una configuración y estribos rectangulares.

Una opción importante es señalarle al programa que es lo que se desea obtener,

en este caso se desea que los elementos sean diseñados por lo que se selecciona
Reinforcement to be Designed, por lo que los valores de la parte inferior no es

necesario editar, sin embargo, si se recomienda definir el recubrimiento típico de


los elementos.

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Para una sección de viga, se realiza de la misma manera, en este caso es una viga
de 30x50 cm, por lo que si es importante asignar correctamente el ancho y

peralte. El ancho (Width) B=30 cm y peralte (Depth) H=50cm

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Se modifica las opciones del refuerzo, se selecciona Beam (Viga), el material de


refuerzo y se define el recubrimiento superior e inferior que para una capa es

6cm.

Lo que se muestra en la parte izquierda no se define absolutamente nada, debido


a que se busca que el programa diseñe estos elementos.

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Los elementos área se definen en Slab Sections.

Se define el nombre de la sección en este caso losa maciza de 20 cm, el tipo de


concreto y se muestra el tipo de comportamiento Shell Thin, Shell Thick y

Membrane.

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Shell Thin: Se utiliza para losas o placas delgadas donde su deformación es

controlada por flexión.

Shell Thick: Se utiliza para losas o placas gruesas donde su deformación es

controlada por flexión y corte.

Membrana: Su función principal es distribuir las cargas mediante áreas


tributarias.

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Para la definición de las losas se debe tener en cuenta los conceptos y diferencias
entre el Shell y Membrana. La membrana no presenta rigidez fuera de su plano

por lo que no se podría determinar las deformaciones verticales, la distribución


de cargas que realiza una membrana es por áreas tributarias y no por método de
rigidez como lo realiza un elemento Shell.

Si se usa los elementos Shell es necesario realizar el discretizado del elemento


que permita realizar la transferencia de cargas a las vigas y placas. Realizar el

discretizado mediante elementos finitos presenta la ventaja de que las cargas se


transmitan de manera muy precisa y se pueda modelar cualquier tipo de

geometría, lo que una membrana solo permite geometrías rectangulares que sus

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cuatro lados estén obligatoriamente apoyados para que se obtenga resultados

correctos.

En conclusión, para definir las losas, si se usa membrana se distribuye las cargas

mediante áreas tributarias, asimismo, no participa estructuralmente; si se usa


Shell se distribuye según la rigidez de los elementos y se le ordena al programa

que la rigidez de la losa participe en el análisis estructural.

Se recomienda el uso del Shell para el modelado de las losas, pues se aplica el
método de los elementos finitos al discretizar lo que se obtiene resultados más

exactos y no tiene restricciones en la geometría del elemento.

Nota: Las placas siempre debe ser modelado como elemento Shell, pues si se
modela como membrana es muy posible que no haya las suficientes ecuaciones

para resolverse y se obtenga resultados erróneos.

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En las propiedades del elemento se puede definir el tipo de losa.

Slab: Se usa para el modelado de losas macizas.

Drop: Se usa para el modelado de capiteles

Stiff: Significa elemento rígido, usado como columna al modelar elementos de


cimentación.

Ribbed: Se usa para modelar losas aligeradas en una dirección.

Waffle: Se usa para modelar losas aligeradas en dos direcciones.

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En la opción de Thickness se define el espesor de la losa maciza, en este caso es

20cm.

En la definición de propiedades otra opción común es Wall Sections, en el cual


se define las placas y muros de albañilería.

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El acero de refuerzo se debe establecer a las convenciones usadas en nuestra

normativa.

Se muestra esta notación de barras por numeración, los cuales serán modificados
según la notación de numeral (#) o en pulgadas.

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Se procede a borrar todos con la opción Clear All Bars, posterior mete se añade

seleccionando U.S Customary

Se muestra los números de las barras, los cuales significa el número de octavos

de pulgada del diámetro de referencia.

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Si se desea se puede editar las designaciones de las barras con su nominación en

pulgadas.

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Diversas opciones de la lista de la pestaña definir serán explicados según el

avance de las sesiones posteriores. La opción Functions permite define el especto


de la norma vigente E.030 2018, la opción Mass Source se usa para definir el

peso sísmico de la edificación.

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La opción de Load Patterns es uno de los comandos principales para definir los

patrones de carga que someterán a la edificación como por ejemplo, peso propio,
sobrecargas, sismo, piso terminado, tabiquería, ladrillos, etc.

Se muestra la siguiente ventana, el cual se presenta las cargas predefinidas Dead


(carga muerta), Live (carga viva). La carga Dead presenta un factor de 1, debido a
que se esta considerando el peso propio de todos los elementos dibujados como una
carga muerta. La carga viva deberá ser cargado manualmente a la estructura según lo
que especifica la norma E.020.

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Si se desplega los tipos de carga se muestra lo siguiente.

Se puede definir patrones de carga como carga muertas, carga viva, carga viva de

techo, sismo, nieve, viento, etc. Las cargas que se añadan deben tener un factor
de “0”, pues las cargas serán añadidas manualmente. El factor de “1” en la carga

muerta (Dead) representa que se está considerando el peso propio de todos los
elementos dibujados en el programa.

Load Combinations permite definir las combinaciones de diseño según

establece la norma vigente E.060.

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PESTAÑA DRAW
En esta pestaña se encuentran los comandos para dibujar los elementos definidos

anteriormente. Asimismo, no es necesario entrar a la pestaña, pues los comandos


se encuentran establecidos en la parte izquierda del interfaz del programa.

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SISMORRESISTENTE EN CONCRETO
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PESTAÑA SELECT
El principal uso del comando Select es realizar una selección particular de todos
los elementos que pertenezcan al mismo tipo de material, propiedad o sección

del modelo dibujado.

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PESTAÑA ASSIGN
En esta pestaña se encuentran los comandos diferentes asignación al modelo, por

ejemplo, asignar las restricciones en la base, brazos rígidos en los encuentros de


viga y columna, asignar diafragmas rígidos a cada nivel, entre otros. Cada uno de

estos comandos se detallarán cuando se haga uso de estas.

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En toda edificación el modelo simulado en el programa se le asigna un

empotramiento perfecto en la base, pues las columnas se encuentran empotradas


en las zapatas.

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En los elementos frame se le debe asignar diversos comandos según la


configuración de la estructura.

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De igual manera para los elementos Shell.

Habrá ciertos comandos que no se usará para el análisis y diseño de la edificación

de concreto armado, pues no son parte del curso como tensores o disipadores.

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En esta sección mostrada se asigna las cargas que tendrá la edificación como

cargas puntuales, cargas distribuidas y cargas por área.

PESTAÑA ANALYZE
En esta pestaña se encuentra los comandos que se aplican antes de iniciar el

análisis del modelo. Check Model es un comando que revisa que no haya
incoherencias en el modelo dibujado, es decir, se verifica que las uniones de los

frames (vigas, columnas) estén correctamente unidos al igual que los elementos
de área (Shells).

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Si no encuentra error en el modelado, saldrá la siguiente ventana.

Sin embargo, si se encuentran errores en el dibujo, el programa le avisará que


elementos no fueron correctamente asignados según el ID del elemento, por lo

que se deberá corregir.

La opción de Set Active Degrees of Freedom permite seleccionar los ejes en los
que se realizará el análisis del modelo.

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Por ejemplo, si se desea analizar un pórtico plano en 2D se usaría el plano XZ o

YZ, dependiendo en que plano se modelo. Pero para edificaciones que son
modelados en 3D se aplica la opción Full 3D.

Una vez finalizado todo el modelado y la asignación de cargas se procede a


definir los casos que se correrá, para un análisis sísmico dinámico se debe activar

todos los casos de carga establecidos.

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En el botón inferior se pulsa para dar inicio al análisis del modelo.

PESTAÑA DISPLAY
Los comandos de estas pestañas se activan al culminar el análisis del modelo, en
los cuales se puede solicitar las deformaciones, fuerzas, momentos, reacciones,

entre otros bajo las cargas o combinaciones requeridas.

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Asimismo, para obtener los resultados del análisis de forma mas detallada se

solicita en la opción Show Tables.

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En el cual se debe seleccionar los resultados requeridos y las cargas o combos


requeridos.

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PESTAÑA DESIGN
En esta pestaña se encuentra los comandos para el diseño de los elementos de

concreto y acero.

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Para el presente curso se realizará el diseño de los elementos de concreto

armado, por lo que se requiere configurar las preferencias del diseño.

El código de diseño predeterminado en el programa es el ACI 318. En nuestra


norma vigente E.060, el cual es similar a la norma ACI 318 se debe realizar ciertos
ajustes en algunos parámetros para un correcto diseño en base a lo que pide
nuestra norma. Estos ajustes se explicarán en las sesiones del diseño de los

elementos.

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PESTAÑA OPTIONS
En esta pestaña no se usa mucho en el modelado de una edificación, los
comandos mas usados son Graphics Colors para modificar el set de colores por

defecto del programa, así como cambiar el color del fondo de la ventana de
trabajo.

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Otra opción es recomendable usar es Auto Save Model, el cual programa un


auto guardado del proyecto por si se cierra el programa sin haber guardado el

modelo trabajado.

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La pestaña de Tools se usa para añadir complementos (plugins) de otros

programas para tener interoperabilidad entre ellos y la pestaña Help para


obtener ayuda respecto a comandos que no se sepa usar o los comandos nuevos

en la versión actualizada.

Finalmente, la barra debajo de la cinta de opciones son comandos de acceso

directo extraídos de las pestañas del menú de opciones.

Nota: Hubo diversos comandos que no fueron explicados, esto debido a que el
programa ETABS es amplio y el uso de los comandos es dependiendo lo que se
busca modelar, analizar y diseñar, por lo que en este caso será una edificación de
concreto armado. Por ello, se explicó en gran parte los comandos que se usará

en el proyecto y otros comandos que serán explicados en sesiones siguientes


para un mejor entendimiento.

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