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CONCRETO ARMADO II

ETABS v.13

2014-I

CONCRETO ARMADO II TRABAJO Nº 01

Ing. Luis Ita Robles

Alumnos:

Tamara Ramírez Jhon C. FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

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Modelamiento: Modelar en el Etabs un edificio de 5 pisos, cada piso de 3m de alto, con las especificaciones y modelo que se muestra en la figura. Especificaciones: Columna Circular: D = 0.50 m Columna Cuadrada: 0.50x0.50 Viga: 0.30x0.70 Losa: e = 0.15 m Placa: e= 0.20 m Escalera Caracol: e=0.125 m f´c = 280 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

Solución: 1.

Al iniciar el programa escogemos una nueva hoja de trabajo, para lo cual nos vamos al menú file en New Model.

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2. La ventana Model Iniciatialization, nos permite configurar las Unidades que utilizaremos así como las normas del ACI que emplearemos en nuestro análisis.

3. Al tener la nueva hoja creada se procede a establecer el número de ejes que hay en la dirección X y la dirección Y, el cual para el problema tiene 3 ejes en X y 4 ejes en Y. Las alturas de los pisos también se especifican en esta etapa del trabajo.

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4. Definir propiedades del concreto y los diferentes tipos de secciones que hay en el proyecto, tanto para las columnas, vigas, losas, placas y escaleras. -

Para definir las propiedades de los materiales nos vamos al menú Define en la primera opción Material Properties definiremos las propiedades.

-

Para el concreto

Se definen las propiedades mecánicas del concreto y acero con el cual se trabajará.

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Para la creación de las secciones de las columnas y vigas, aremos clic en Frame Properties Shape Type.

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Para la creación de las secciones de las columnas, en las cual se le indicaran las dimensiones así como el tipo de material en este caso será F’c=280 Kg/cm2,asi como se debe indicar el tipo de diseño que en este caso será en base a estribos, sin olvidar indicar el recubrimiento.

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Para columna circular, en el cual indicaremos la dimensión del diámetro de la sección, así como el tipo de material que se utilizara en este caso será F’c=280 Kg/cm2 ,así como se debe indicar el tipo de diseño que en este caso será en base a zunchos, sin olvidar indicar el recubrimiento.

Para viga rectangular, en el cual indicaremos la dimensión del de la sección, así como el tipo de material que se utilizara en este caso será F’c=280 Kg/cm2 ,así como se debe indicar que es una viga y no una columna, sin olvidar indicar el recubrimiento.

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Para definir las propiedades de los elementos áreas como las, primeramente nos vamos a la pestaña Slab Properties, en la cual obtaremos por la opción Slab.

-

Para la losa primeramente se definirá el espesor de la losa que para el caso es de E=15CM, asa como el tipo de material que se utilizara en este caso será F’c=280 Kg/cm2, una cosa muy importante es elegir el la opción Modeling Type la opción Shell-Thin.

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Para definir las propiedades de las placas primeramente tenemos que estar en la ventana Wall Properties, en la cual aremos clic en la opción Modify/Show Property.

-

Para las placas primeramente definiremos el espesor que en este caso sera E=20 CM , además vamos a definir el material de la placa que en este caso será F’c=280 Kg/cm2 una de las opción muy importantes que debemos definir es la opción Modeling Type en la cual elegiremos la opción Shell-Thin.

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Para definir las propiedades de las escaleras primeramente tenemos que estar en la ventana Wall Properties, en la cual primeramente tenemos que colocar el espesor de la escalera que para el caso será E=12.5 CM además vamos a definir el material de la escalera que en este caso será F’c=280 Kg/cm2 una de las opción muy importantes que debemos definir es la opción Modeling Type en la cual elegiremos la opción ShellThin.

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PROCESO DE DIBUJO DE LA EDIFICACION Para el dibujo de los elementos se especifica la opción Similar Story para agilizar el proceso a. Dibujando las columnas a.1. Columnas rectas

a.2. Para columna circular

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b. Dibujamos las vigas, de igual modo que para las columnas se deberá escoger primero la opción de Similar Story.

c. Para dibujar las vigas curvas se deben seguir los siguientes procesos, primeramente se debe elegir un punto el cual será una referencia, una vez seleccionado nos vamos a la menú Edit. en las variadas opciones escogemos la opción Extrude en la cual elegiremos la opción Extrude Join to Frames.

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d. Para el dibujo de las vigas curvas una vez realizados los pasos anteriores, nos saldrá una ventaba Extrude Join To Frames, en la cual elegiremos Radial Extrude en la cual nos pedirá las coordenadas del centro del circulo de la viga que para el caso será X=0 m, Y=0 m , así como el Angulo que girara que para el caso será de -5° ya que girara horariamente, así mismo nos pedirá el número de veces que girara dicho Angulo para el caso es de 18 veces ya que la viga tiene 90°,además nos pedirá la altura para el caso es de cero.

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e. Para el dibujo de la siguiente viga curva se realizara los mismos pasos teniendo como resultado el siguiente modelo.

f.

Para dibujar las placas curvas se deben seguir los siguientes procesos, primeramente se debe elegir una columna el cual será una referencia, una vez seleccionado nos vamos a la menú Edit. en las variadas opciones escogemos la opción Extrude en la cual elegiremos la opción Extrude Join to Shell.

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g. Para el dibujo de las placas curvas una vez realizados los pasos anteriores, nos saldrá una ventaba Extrude Join To Shell, en la cual elegiremos Radial Extrude en la cual nos pedirá las coordenadas del centro del circulo de la viga que para el caso será X=0 m, Y=0 m , así como el Angulo que girara que para el caso será de -5° ya que girara horariamente, así mismo nos pedirá el número de veces que girara dicho Angulo para el caso es de 18 veces ya que la viga tiene 90°,además nos pedirá la altura para el caso es de cero.

h. Para el dibujo de la siguiente placa curva se realizara los mismos pasos teniendo como resultado el siguiente modelo.

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i.

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Para el dibujo de la siguiente placa curva de 270° primeramente tendremos que dibujar una columna cualquiera para que a partir de esa columna el programa extraía la columna en un elemento área como es la placa. Una cosa importante también es dibujar primeramente en el espacio de dibujo una placa con el nombre escalera, esto para que al momento de extrudir la columna copie la propiedad de la placa llamada escalera.

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j.

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Ahora dibujaremos las losas en los entrepiso para lo cual elegiremos similar story, para que de este modo se dibujen las losas en los cinco pisos.

k. Para las losas curvas será un proceso especial en donde primeramente dibujaremos la losa en forma de un rectángulo en seguida con la ayuda del comando que posee el programa cortaremos la losa por donde pasa la viga.

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l.

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Para la escalera primeramente dividiremos la viga, para que a partir de esa vega se genere la escalera caracol, pero una cuestión importante para que se dibuje correctamente es realizar cualquier dibujo de una sección área pero eligiendo la propiedad escalera que anteriormente configuramos ,esto es para que al generar el área tome la propiedad de la escalera.

m. Para el dibujo de las escalera caracol una vez realizados los pasos anteriores, nos saldrá una ventaba Extrude Join To Shell, en la cual elegiremos Radial Extrude en la cual nos pedirá las coordenadas del centro del circulo de la viga que para el caso será X=8 m, Y=21 m , así como el Angulo que girara que para el caso será de -10° ya que girara horariamente, así mismo nos pedirá el número de veces que girara dicho Angulo para el caso es de 27 veces ya que la escalera tiene 270°,además nos pedirá la altura para el caso es de 3 m.

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n. Para asignar las losas se deben seguir los siguientes procesos, primeramente se debe elegir en Similar Stoy para que no dibuje el los demás pisos, en segundo lugar tenemos que ir al icono que es para asignar losa en el cual nos abrirá una ventana en la cual hay que indicar en la Propiedad Losa E=15 CM el cual es que definimos anteriormente, en seguida comenzaremos a dibujar las losas. Para el dibujo de las losas curvas se puede realizar con ese mismo comando pero tenemos que dibujar por cada grado que giro la placa.

l.

Vista tridimensional del Centro Comercial

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DANDO DIAFRAGMAS A LA ESTRUCTURA  Empezando por empotrar muestra estructura en la base, primeramente nos ubicamos en el primer piso y marcamos todos los puntos En el comando asignar buscamos la opción para restringir nuestros apoyos

 En esta ventana seleccionamos la opción de empotramiento.

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 Vista tridimensional del Centro Comercial Empotrado.

Dando diafragmas  Primeramente para asignar Diafragma Rígido se tiene que poner el modelo en Similar Story en seguida hay que seleccionar las losas, luego nos vamos al menú Assign allí se despliega una gama de opciones de los cuales nosotros vamos a elegir el que dice Shell al acercar el puntero se despliega más opciones de las cuales nosotros vamos a elegir la opción que dice Diafragma.

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 Una vez asignado el Diafragma a las losas ahora asignaremos el Diafragma a las losas y placas en conjunto. Para ello primeramente ponemos el modelo en Similar Story en las cual seleccionamos todos los elementos del modelo en seguida nos vamos al menú Assign en la cual se desplegara una opciones de las cuales elegiremos Join, al acercar el marcador en esta opción se desplegara más opciones en la cual elegiremos Diaphagms.

 Una vez realizado los pasos anteriores nos aparecerá esta ventana en las cual daremos clic en la opción D1

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 Vista en planta en la cual se visualiza el centro de Rigidez de la estructura.

 Vista Tridimensional del Centro de Rigidez de la estructura mostrada.

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DEFINIENDO CARGAS A LA ESTRUCTURA 1. Definimos las cargas en el comando Definir siguiendo la siguiente secuencia

 A partir de este cuadro definimos las cargas para losas y escalera dependiendo de las Cargas Vivas y Carga muerta.

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 Acá se agregan las cargas que pueden existir en la estructura, como la Carga Muerta, Carga Viva de entrepiso esta carga ira en el Primer, Segundo y Tercer Piso, Carga Viva de azotea solo se aplicara el ultimo Nivel para el caso en el Cuarto Piso, La Carga Viva de escalera se aplicara a la escalera caracol.

 En la ventana Define Load Patterns también se definen los Sismos Estáticos en la dirección X así como el Estáticos en la dirección Y. Para cargar estos Sismos en la ventana Define Load Patterns asignaremos el nombre de Sismos Estático en la Dirección X y Y, luego en el tipo de carga escogeremos el tipo Seismic en el Self Weight Multipler colocaremos cero, en la Opcion Auto Lateral Load pondremos User Coefficient lo cual indica que nosotros importaremos nuestro propio Espectro de Respuesta.

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 Una vez Cargado el tipo de carga sismo en la dirección X o Y hay que configurar algunas propiedades como marcar la dirección en la cual se va a dar el sismo así como poner los valores en Base Shear Coefficient, C.que para el caso será 0.20, el valor de Buiding Height Exp.K será por defecto 0.75 ya que la edificación es irregular.

2. D e f i nimos los valores a las cargas anteriormente creada en el comando Definir siguiendo la siguiente secuencia. FIC - UNASAM

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 Primeramente nos vamos a la pestaña Define en la cual nos dará una serie de opciones de las cuales elegiremos Shell Uniform Load Setts en el cual aremos clic.

 Una vez realizado los pasos anteriores nos aparecerá esta ventana en la cual nosotros primeramente pondremos un nombre a las cargas que vamos a crear.

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 La Carga para Entrepiso según Norma E-020 será de CM=100 Kg/cm2, CVENTREPISO=500 Kg/cm2.

 La Carga para Azotea según Norma E-020 sera de CM=100 Kg/cm2, CVENTREPISO=100 Kg/cm2.

 La Carga para Escalera según Norma E-020 sera de CM=100 Kg/cm2, CVESCALERA=400 Kg/cm2.

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3. Una vez creado las diferentes cargas ahora asignaremos a la estructura.  Asignaremos la Carga Viva de entrepiso al Primer, Segundo, Tercer y Cuarto nivel de la estructura. Par lo cual primero seleccionaremos las losas del Primer, Segundo, Tercer y Cuarto nivel una vez seleccionada nos vamos a menú Assign en la cual se desplegara una gama de opciones en la cual elegiremos Shell Loads, al seleccionar nos mostrara más opciones en la cual elegiremos Uniform Loads Sell.

 Una vez realizado los pasos anteriores se nos mostrara un menú en la elegiremos la CENTREPISO.

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 Nos muestra una vista en planta en la cual nos muestra la Carga de Entrepiso que acabamos de asignar en este caso eso nos indica que hemos asignado correctamente las Carga de Entrepiso.

 Siguiendo los mismos pasos anteriores, solo con la diferencia que esta vez solo marcaremos las losas del Cuarto piso y además elegiremos el tipo de cargra CAZOTEA.

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 Nos muestra una vista en planta en la cual nos muestra la Carga de Azotea que acabamos de asignar en este caso eso nos indica que hemos asignado correctamente las Carga de Azotea.

 Para la asignación de la carga escalera seguiremos los siguientes pasos: Primeramente tenemos que seleccionar solamente la escalera caracol para asignar la carga, para seleccionar solo la escalera primero nos iremos al menú Select en la cual nos dará varias opciones del cual elegiremos Properties dentro de esta opción aremos clic en Wall Sections.

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 Una vez realizado los pasos anteriores nos aparecerá esta ventana en la cual marcaremos la opción ESCALERA E=12.5 CM y le damos un clic en Select.

 Una vez seleccionado solamente la escalera estamos listos para asignarle dicha carga, para ello nos vamos al menú Assign en la cual se ban a desplegar unas opciones de las cuales se va elegir Shell Loads dentro de esta opción elegiremos Uniform Loads Setts.

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 Una vez realizado los pasos anteriores se nos desplegara una ventana en la cual elegiremos CESCALERA.

 Nos muestra una vista en planta en la cual nos muestra la Carga de Escalera que acabamos de asignar en este caso eso nos indica que hemos asignado correctamente las Carga de Escalera.

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ASIGNANDO MASA A LA ESTRUCTURA  Asignando masa a la estructuras, para esto en el comando Definir buscar la opion propiedades de Mass Source.

 Una vez realizado el paso anterior nos mostrara una ventana en la cual elegiremos la opción Specified Load Patterns, en los casilleros adirimos CM con un FIC - UNASAM

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multiplicador de 1 el cual indica que se tomara el 100% de la CM.Para la CVAZOTEA según Norma E-030 nos indica que se debe tomar el 25%,Para la CVENTREPISO la Norma E-030 nos indica que se debe tomar el 50%.

𝑺=

ANALIZANDO SISMOS EN EL EXCEL Longitudinal X

𝑹

Transversal Y

T (seg)

C

S(m2/s)

T (seg)

C

S(m2/s)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.31 2.14 2.00 1.88 1.76 1.67 1.58 1.50

2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.717 2.523 2.354 2.207 2.077 1.962 1.859 1.766

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.50 2.31 2.14 2.00 1.88 1.76 1.67 1.58 1.50

2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.943 2.717 2.523 2.354 2.207 2.077 1.962 1.859 1.766

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𝒁∗𝑼∗𝑺∗𝑪

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xg

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1.05 1.43 1.682 1.10 1.36 1.605 1.15 1.30 1.535 1.20 1.25 1.472 1.25 1.20 1.413 1.30 1.15 1.358 1.35 1.11 1.308 1.40 1.07 1.261 1.45 1.03 1.218 1.50 1.00 1.177 1.55 0.97 1.139 1.60 0.94 1.104 1.65 0.91 1.070 1.70 0.88 1.039 1.75 0.86 1.009 1.80 0.83 0.981 1.85 0.81 0.954 1.90 0.79 0.929 1.95 0.77 0.906 2.00 0.75 0.883 Graficamos los valores de T vs Sx

1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 2.00

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1.43 1.36 1.30 1.25 1.20 1.15 1.11 1.07 1.03 1.00 0.97 0.94 0.91 0.88 0.86 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75

1.682 1.605 1.535 1.472 1.413 1.358 1.308 1.261 1.218 1.177 1.139 1.104 1.070 1.039 1.009 0.981 0.954 0.929 0.906 0.883



 Graficamos los valores de T vs Sy

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 El sismo cargado en el Excel ahora copiaremos en un bloc de notas pero en este bloc solo copiaremos el Periodo (T) y el Sismo, luego lo guardaremos con el nombre de E-030X y E030Y

 Con los sismos calculados procedemos a introducirlos al Etabs - En el comando Definir escogemos la opción Funciones espectro de respuesta

 En la ventana Define Response Spectrum Functionsescogeremos la opcion From File lo cual indiica que importaremos nuestro propio Espectro. FIC - UNASAM

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 Una vez realizado los pasos anteriores se nos mostrara la segunda ventana en el cual colocaremos un nombre al espectro,asi mismo debemos de elegir la opcion Periodo Vs Value ademas el valor del Damping sera de 0.05. Para importar el archibo nos bamos en Brows en el cual importaremos nuestro espectro el cual esta en un bloc de notas, una vez importada se nos mostrara el espectro igual que se muestra en la segunda imagen.

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 El proceso anterior se debe aser tanto para el sismo en la direccion X y en la direccion Y.

 Procedemos a ver las respuestas estructurales ante el sismo - En el comando Definir escogemos la opción Casos espectro de respuesta

-

En esta ventana metemos los valores definidos para los sismos, para lo cual primero en el Load Case Type escogeremos Response Spectrum.

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-

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En el cuadro tendremos que poner en el Load Name U1 porque será en la dirección X y en el Factor de Scale 1 ya que el espectro ya está multiplicado por la gravedad. Para X

-

En esta ventana metemos los valores definidos para los sismos, para lo cual primero en el Load Case Type escogeremos Response Spectrum. En el cuadro tendremos que poner en el Load Name U2 porque será en la dirección Y, en el Factor de Scale 1 ya que el espectro ya está multiplicado por la gravedad. Para Y

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 Así quedan definidos los sismos.

 Ahora configuraremos Modos de vibrar, para lo cual nos vamos a la pestaña Define en la cual escogemos Modal Cases.

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 Una vez realizado los pasos anteriores no aparecerá una ventana al cual le daremos por modificar sus propiedades.  Las propiedades que se tienen que poner son máximo número de modos será 15 y el mínimo 1.

 Antes de Analizar se tiene que proceder a chekear el modelo. FIC - UNASAM

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 Nos muestra que el modelo no tiene ningún error por lo que ahora se puede analizar el modelo.

 Establecemos opciones de Análisis en el comando Analizar

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 El programa procesa los datos.

 Se muestra la deformada del edificio en el Primer modo de Vibrar. FIC - UNASAM

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 Se muestra la deformada del edificio en el Doceavo modo de Vibrar.

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 Se mostrara la tabla de las Fuerzas en la Base, para poder comparar la Fuerza estática y la dinámica. Para ello hay que ir a la pestaña Display y hay que elegir la opción Show Tables.

 En la ventana Choose Tables nos dan la opción de que es lo que queremos que se nos muestre, para este caso escogemos reacciones.

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 Se nos muestra la tabla con las reacciones estáticos y dinamicos,en donde : Vx (Est.)= -182775.23 Vx (Din.)= 122395.23

 Se nos muestra la tabla con las reacciones estáticos y dinámicos ,en donde : Vy (Est.)= -122198.76 Vy (Din.)= 68069.49

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 Una vez obtenido los valores de las Fuerzas Estáticas y las Fuerzas Dinámicas ,Según el Reglamento E0-30 para edificaciones irregulares nos indica que las Fuerzas Dinámicas deben ser como mínimo el 90% de las Fuerzas Estáticas.

 Ahora compararemos las Fuerzas Estáticas y Fuerzas Dinámicas para ver si se cumple dicha relación, de acuerdo a los valores hay que corregir las fuerzas dinámicas multiplicándolo por un Factor de Corrección que para el FC en la dirección X será de 1.3441 y para los FC en la dirección Y será de 1.6162.

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 Multiplicamos la Fuerza Dinámica en la Dirección del eje X.

 Multiplicamos la Fuerza Dinámica en la Dirección del eje Y.

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 En la ventana se muestra la nueva tabla con los valores de las fuerzas estáticas y dinámicas en la base de la estructura, como podemos observar ahora cumple lo que establecer la Norma E0-30.

 Verificamos los desplazamiento laterales de la edificación para ver si cumple el desplazamiento máximo que es de 0.007.

 Mostramos la tabla de las fuerzas en la base.

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