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    Calculation of Reinforced Concrete Buildings with

    Sap2000

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    Calculation of

    Reinforced Concrete

    Buildings with

    Sap2000 

    Book II of the Collection: Performance-

    based Earthquake Engineering - PBEE 

    Toledo Vlacev Espinoza

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    COMMUNITY FOR CIVIL ENGINEERING 

    Peru

    www.cingcivil.com 

    First Edition: July 2011

    Calculation of Bui ldings of Reinforced Concrete Buildings w ith Sap2000 

    Publication Cingcivil: Earthquake Engineering and Structural 01

    © The

     Author

    ISBN

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    Community for Civil EngineeringCalculation of  Reinforced Concrete Buildings with  Forewo

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    Foreword

    This publication  is part of  the collection on Performance‐based Earthquake Engineering  ‐ PBEE, 

    held for the course of  the same name, course by the Virtual Center Community for Civil Engineering. 

    The collection consists of  five books in the calculation and design of  reinforced concrete building 

    is  covered,  from  linear  to  non‐linear  calculation  calculation  to  obtain  the maximum  displacement  of   a 

    building  and  the  point  of   performance;   the  methodology  proposed  in  the  ASCE  /  SEI  41‐06  "Seismic 

    Rehabilitation  of  Existing Buildings" standard reports such as FEMA 440 "Improvement of  Nonlinear Static 

    Seismic  Analysis  Procedures",  FEMA  P440A  "Effects  of   Strength  and  Stiffness  Degradation  on  Seismic 

    Response" continues FEMA P695 "Quantification of  Building Seismic Performance Factors", PEER / ATC 72‐1 

    "Modeling  and  Acceptance  Criteria  for  Seismic  Design  and  Analysis  of   Tall  Buildings",  to  cite  some 

    references.  For  the procedure  for obtaining design  loads,  including  the  self ‐weight  loads, overloads and 

    lateral  earthquake  loads,  the  standard ASCE  / SEI 7‐10  "Minimum Design  Loads  for Buildings and Other 

    Structures" was used, as well as analysis procedures. The design of  the structural elements was performed 

    according to ACI 318‐08, "Code Requirements for Structural Concrete and Commentary". 

    The five books that make up the collection are: 

    1.  Performance‐based  Earthquake Engineering,  theoretical   concepts and   current   SGP,  then 

    apply  concepts  in a  practical  case  in the  following books  in the collection are developed. The 

    topics are

     mostly 

     translations

     of 

     reports

     and 

     current 

     standards

     in

     Earthquake

     Engineering. 

    2. 

    Calculation  of   Reinforced   Concrete  Buildings  with  Sap2000,  an  irregular   building  is 

    modeled  

    fifteen stories, the basic commands are developed for the design of  the structure and parameters 

    of  the modeling are given to consider for analysis. Checks are performed to Sap2000 Etabs and 

    using  spreadsheets,  indicating  the  process  of   analysis.  Calculated  by  the  method  of   the 

    Equivalent  Lateral  Force  (ELF),  and  the  procedure  for  Modal  Analysis  of   Spectral  Response 

    develops. 

    3. 

    Nonlinear  

    Static  

     Analysis  ‐

    Pushover  

    in 

    Reinforced  

    Concrete 

    Buildings 

    to 

    Perform 

    Sap2000  

    and   3D,  using  3D  Perform  Sap2000   and   nonlinear   static   analysis  to  fifteen‐story   building  is 

     performed   to  obtain  the maximum  displacement   and   the  point   of   performance.  Each  result  

    according to  ATC ‐40, FEMA 440  and   ASCE   /  SEI  41‐06, as the use of  the curves and  contours of  

    backbone  capacity   is  explained   by   using  spreadsheets  showing  the  whole   process  as  the 

     formation of  kneecaps. 

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    4.  Time History   Analysis  in Reinforced  Concrete Buildings with Sap2000  and  Perform 3D by  

    Sap2000  Perform 3D and  Time‐History  and  Modal  Time‐History   Analysis  Linear  and  Nonlinear  

    develop, in order  to compare the results of  the analysis  procedures made in the  previous books 

    in the

     series. 

    5. 

    Collapse and  Fragility  Curves  for  Reinforced  Concrete in Buildings as a last  volume 

    the collection and study of  structural collapse using fragility curves for economic assessment and 

    damage in reinforced concrete buildings, seismic events to develop. 

    In addition to these publications, the Virtual Center you can find videos of  each, available to users 

    enrolled in the course. 

    This  collection  is  intended  to  serve  the  research  and  all  interested  in  knowing  the  current 

    methodology 

    to 

    be 

    applied 

    in 

    Earthquake 

    Engineering, 

    covering 

    many 

    gaps 

    either 

    by 

    the 

    use 

    of  

    language 

    or 

    lack of  literature on these issues. 

    Participation of  members and members of  the Community for Civil Engineering in Virtual Center 

    is appreciated, as without their support could not make this collection. 

    July 2011, 

    Toledo Vlacev Espinoza. 

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    Table of Contents

    Foreword  .............................................................................................................................................................................  vi  

    List of 

     Figures ........................................................................................................................................................................  x 

    Index of  Tables ...................................................................................................................................................................  xii 

    1.  Modeling of  Irregular Building 15 Floors with Sap2000 .............................................................................................  2 

    1.1.  Description of  Structure ...................................................................................................................................  2 

    1.2.  Development of  Seismic Design Loads and Requirements ...............................................................................  5 

    1.2.1.  Seismicity .................................................................................................................................................  5 

    1.2.2.  Structural Design Requirements .............................................................................................................  6 

    1.3.  Material Properties and Elements ....................................................................................................................  7 

    1.3.1.  Properties of  Concrete ............................................................................................................................  7 

    1.3.2.  Properties of  Components ......................................................................................................................  8 

    1.4.  Definitions in Sap2000 ....................................................................................................................................  10 

    1.4.1.  Definition of  Material ............................................................................................................................  13 

    1.4.2.  Define Sections "Frame" .......................................................................................................................  14 

    1.4.3.  Sections Definition "Area" .....................................................................................................................  17 

    1.4.4.  Definition of  Pattern Loads (Load Patterns) ..........................................................................................  20 

    1.4.5.  Definition of  Case Design (Load Cases) .................................................................................................  23 

    1.4.6.  Definition of  Effective Mass Seismic .....................................................................................................  25 

    1.5.  Drawing Model in Sap2000 .............................................................................................................................  27 

    1.5.1.  Display in Plan, Elevations and 3D .........................................................................................................  27 

    1.5.2.  Drawing of  Frame Objects .....................................................................................................................  28 

    1.5.3.  Drawing Objects Area ............................................................................................................................  38 

    1.5.4.  Viewing Properties ................................................................................................................................  44 

    1.5.5.  Finite Element Mesh .............................................................................................................................  45 

    1.6.  Loads, Constraints and Limitations .................................................................................................................  45 

    1.6.1.  Assigning Loads .....................................................................................................................................  45 

    1.6.2.  Restriction Mapping ..............................................................................................................................  46 

    1.6.3.  Assignment Arms Trucks .......................................................................................................................  47 

    1.6.4.  Assigning Rigid Diaphragms ...................................................................................................................  47 

    1.7.  Analysis and Review of  Results ........................................................................................................................  48 

    1.7.1.  Analysis Model ......................................................................................................................................  48 

    1.7.2.  Viewing Results  ‐Post Processing .........................................................................................................  49 

    1.7.3.  Viewing Tables Results ..........................................................................................................................  49 

    2.  Analysis by Equivalent Lateral Force FLE ...................................................................................................................  52 

    2.1.  Dynamic Properties ........................................................................................................................................  52 

    2.1.1.  Approximate Period of  Vibration ..........................................................................................................  52 

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    2.1.2.  Mass Building ........................................................................................................................................  53 

    2.1.3.  Damping ................................................................................................................................................  55 

    2.2.  Analysis by Equivalent Lateral Force (ELF) .......................................................................................................  55 

    2.2.1.  Shear at the Base ..................................................................................................................................  56 

    2.2.2.  Vertical Distribution of  Seismic Forces ..................................................................................................  57 

    2.2.3.  Drifts and P‐Δ effects ............................................................................................................................  58 

    3.  Modal Analysis of  Spectral Response ........................................................................................................................  67 

    3.1.  Natural Vibration Periods and Modes ............................................................................................................  67 

    3.1.1.  Analysis of  Eigenvectors (Taken Report: New Approaches for the Dynamic Analysis of  Large Structural 

    Systems Paper. Eigensolution An Strategy for Large Systems, Wilson and Itoh)  ......................................................  68 

    3.1.2.  Ritz‐Vector Analysis (From the Report: New Approaches for the Dynamic Analysis of  Large Structural 

    Systems Paper. Dynamic Analysis by Direct Superposition of  Ritz Vectors, Wilson, Yuan, and Dickens)  .................. 71 

    3.1.3.  Periods, Modes of  Vibration Modal Partition Factors and Percentage of  Modal Mass Participation.

      73 

    3.2.  Analysis of  Spectral Response .........................................................................................................................  82 

    3.2.1.  Design Response Spectrum ...................................................................................................................  82 

    3.2.2.  Modal Combination ..............................................................................................................................  85 

    3.2.3.  Manners Answers .................................................................................................................................  86 

    Index  ...............................................................................................................................................................................  100 

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    Community for Civil EngineeringCalculation of  Reinforced Concrete Buildings with  List of  Figures

     

    List of Figures

    F IGURE  

    1‐

    1: 

    PLANTA 

    FIRST  

     AND 

    THIRD 

    FLOOR 

    ................................................................................................................................... 

    F IGURE  1‐2: PLANTA FOURTH THROUGH SIXTH FLOOR.........................................................................................................................  3 

    F IGURE  1‐3: PLANTA SEVENTH THE  NINTH FLOOR ..............................................................................................................................  4 

    F IGURE  1‐4: PLANTA FIFTEENTH TO THE  TENTH FLOOR ........................................................................................................................  4 

    F IGURE  1‐5: V ISTS 3D BUILDING  A COMPUTE  ..................................................................................................................................  4 

    F IGURE  1‐6: C  ABLE  OF  COLUMNS  AND BEAMS USING THE  MODEL ........................................................................................................  10 

    F IGURE  1‐7: F ORM NEW  MODEL ................................................................................................................................................  11 

    F IGURE  1‐8: F ORM QUICK  GRID LINES .........................................................................................................................................  11 

    F IGURE  1‐9: MBEYOND COORDINATE   AXES CREATED .......................................................................................................................  12 

    F IGURE  1‐10: M XPLODING MESH  AXES CARTESIAN‐ROUND IN E TABS ...................................................................................................  12 

    F IGURE  1‐11: F ORM "DEFINE  GRID SYSTEM D ATA" FOR EDITING SCREEN COORDINATE   AXES .....................................................................  13 

    F IGURE  1 to 12: C REATING MATERIAL USE  IN  A MODEL ...................................................................................................................  14 

    F IGURE  1 to

     13:

     C REATING  A NEW  SECTION TO COLUMNS ................................................................................................................  15 

    F IGURE  1‐14: PINITIAL ROPERTIES COLUMN C1. ............................................................................................................................  16 

    F IGURE  1‐15: PROPERTIES  A CHANGE  IN  ALL COLUMNS TO CONSIDER EFFECTIVE  STIFFNESS ......................................................................  16 

    F IGURE  1‐16: REINFORCING TO CONSIDER IN THE  DESIGN PHASE  IN COLUMN C1. ....................................................................................  16 

    F IGURE  1‐17: PROPERTIES TO CONSIDER IN THE  DESIGN PHASE  IN COLUMN C2. ....................................................................................  17 

    F IGURE  1‐18: PROPERTIES TO CONSIDER IN THE  DESIGN PHASE  BEAM V1. ...........................................................................................  18 

    F IGURE  1‐19: PROPERTIES TO CONSIDER IN THE  DESIGN PHASE  IN THE  WALL M1. .................................................................................  19 

    F IGURE  1‐20: PROPERTIES  A CHANGE  IN THE  WALLS TO CONSIDER  ALL EFFECTIVE  STIFFNESS .....................................................................  19 

    F IGURE  1 to 21: PROPERTIES TO CONSIDER IN THE  DESIGN PHASE  IN THE  WALL M2. .............................................................................  20 

    F IGURE  1‐22: PROPERTIES TO CONSIDER IN THE  DESIGN PHASE  IN THE  SLAB mezzanine ...........................................................................  20 

    F IGURE  1‐23: P ARAMETERS PATTERN FOR LOADING Cm. .................................................................................................................... 21 

    F IGURE  1‐24: P ARAMETERS PATTERN FOR LOADING LIVE  .................................................................................................................  21 

    F IGURE  1‐25:

     P ARAMETERS PATTERN FOR LOADING LiveUp.............................................................................................................  22 

    F IGURE  1‐26: P ARAMETERS PATTERN FOR LOADING SISMOX. ..........................................................................................................  22 

    F IGURE  1‐27: P ARAMETERS DEFINITION FOR LATERAL LOADS IF  YOU USING RATIOS FOR THE  EARTHQUAKE  IN  Street  address  X. .........................  23 

    F IGURE  1‐28: P ARAMETERS DEFINITION FOR LATERAL LOADS IF  YOU USING RATIOS FOR THE  EARTHQUAKE  IN  Street  address Y. ......................... 23 

    F IGURE  1‐29: E SPECTRO IMPORTED DESIGN FOR MODAL  ANALYSIS BY  SPECTRAL RESPONSE   ASCE   /  SEI 7 ‐10. ................................................ 24 

    F IGURE  1‐30: P ARAMETERS THE  CASE  LOAD "MODAL"  ..................................................................................................................  25 

    F IGURE  1‐31: P ARAMETERS THE  CASE  LOAD "EQXX"  Street  address  X. ...............................................................................................  26 

    F IGURE  1‐32: P ARAMETERS THE  CASE  LOAD "EQYY"  Street  address Y. .............................................................................................. 26 

    F IGURE  1‐33: DEFINING LA M ASA E FECTIVA SÍSMICA ......................................................................................................................  27 

    F IGURE  1‐34: MENU "DRAW " THE  S AP2000. .................................................................................................................................. 28 

    F IGURE  1‐35: MENU CONTEXTUAL TOOL "DRAW  F RAME  /  C  ABLE  /  T Endon". ........................................................................................... 28 

    F IGURE  1‐36: MENU CONTEXTUAL TOOL "QUICK  DRAW  SECONDARY  BEAMS". ........................................................................................ 29 

    F IGURE  1‐37:

     DIBUJO BEAMS ON THE  FIRST  FLOOR ..........................................................................................................................  30 

    F IGURE  1‐38: V ISTA IN 3D BEAMS DRAWN IN THE  FIRST  FOUR FLOORS ................................................................................................  30 

    F IGURE  1‐39: DIBUJO BEAMS ON THE  FOURTH FLOOR ......................................................................................................................  31 

    F IGURE  1‐40: V ISTA IN 3D BEAMS DRAWN IN FIRST  SEVEN FLOORS .....................................................................................................  31 

    F IGURE  1‐41: DIBUJO BEAMS ON THE  SEVENTH FLOOR .....................................................................................................................  32 

    F IGURE  1‐42: V ISTA IN 3D BEAMS DRAWN IN THE  FIRST  TEN FLOORS ..................................................................................................  32 

    F IGURE  1‐43: DIBUJO BEAMS IN THE  TENTH FLOOR .........................................................................................................................  33 

    F IGURE  1‐44: DIBUJO BEAMS IN FIFTEEN FLOORS ............................................................................................................................  33 

    F IGURE  1‐45: DIBUJO COLUMNS IN E  JE  One. ................................................................................................................................... 34 

    F IGURE  1‐46: DIBUJO COLUMNS IN E  JE  Two. ................................................................................................................................... 34 

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    Community for Civil EngineeringCalculation of  Reinforced Concrete Buildings with  List of  Figures

     

    F IGURE  1‐47: DIBUJO COLUMNS IN E  JE  Three. ................................................................................................................................. 35 

    F IGURE  1‐48: DIBUJO COLUMNS IN E  JE  4. ........................................................................................................................................ 35 

    F IGURE  1‐49: DIBUJO COLUMNS IN E  JE  May. .................................................................................................................................. 36 

    F IGURE  1‐50: DIBUJO COLUMNS IN E  JE  Six. ..................................................................................................................................... 36 

    F IGURE  1‐51:

     DIBUJO COLUMNS IN E  JE  7. ........................................................................................................................................ 37 

    F IGURE  1‐52: DIBUJO COLUMNS IN E  JE  Eight. ................................................................................................................................. 37 

    F IGURE  1‐53: V ISTA IN 3D MODEL WITH BEAMS  AND COLUMNS DRAWN ..............................................................................................  38 

    F IGURE  1‐54: DIBUJO WALLS CUTTING IN E  JE  3 ..............................................................................................................................  39 

    F IGURE  1‐55: DIBUJO WALLS CUTTING IN E  JE  Eight. .......................................................................................................................... 39 

    F IGURE  1‐56: DIBUJO WALLS CUTTING IN E  JE  C. ................................................................................................................................ 40 

    F IGURE  1‐57: DIBUJO WALLS CUTTING IN E  JE  F. ................................................................................................................................ 40 

    F IGURE  1‐58: V ISTA IN 3D MODEL WITH BEAMS ,COLUMNS  AND WALLS CUTTING DRAWN .........................................................................  41 

    F IGURE  1‐59: DIBUJO SLAB OF  FLOORS FOR FLOORS 1º  AL 3º .............................................................................................................  42 

    F IGURE  1‐60: DIBUJO SLAB OF  FLOORS FOR FLOORS 4º  AL 6º .............................................................................................................  42 

    F IGURE  1‐61: DIBUJO SLAB OF  FLOORS FOR FLOORS 7 º  AL 9º .............................................................................................................  43 

    F IGURE  1‐62: DIBUJO SLAB OF  FLOORS FOR FLOORS 10º  AL 15º .........................................................................................................  43 

    F IGURE  1‐63:

     V ISTA IN 3D

     

    STRUCTURAL MODEL

     WITH

     FULL

     ITEMS ......................................................................................................  44 

    F IGURE  1‐64: V ISTA MESH FLOOR  ALLOCATED FIFTEEN .....................................................................................................................  45 

    F IGURE  1‐65: L ADO LEFT :OPTIONS FOR  A PERFECT  FITTING ,RIGHT  SIDE :OPTIONS FOR  A FIXED SUPPORT  ........................................................  46 

    F IGURE  1‐66: BRazorlight   ASSIGNED  A RIGID BEAM  JOINTS‐COLUMN BY  DESIGN CAPACITY  BY  ....................................................................  47 

    F IGURE  1‐67: E LESSON TYPE  OF   ANALYSIS .....................................................................................................................................  48 

    F IGURE  1‐68: V ISTA IN 3D MODEL TESTED ....................................................................................................................................  49 

    F IGURE  1‐69: RESULTS GRAPHICALLY  ........................................................................................................................................ 50 

    F IGURE  1‐70: F ORM FOR THE  PRESENTATION OF  RESULTS TABLES .......................................................................................................  50 

    F IGURE  1‐71: RESULTS SHEAR FORCE  ON THE  BASIS OF  FLE  ................................................................................................................  50 

    F IGURE  2‐1: C ORTANTES BY  PISO ................................................................................................................................................  59 

    F IGURE  2‐2: PROFILE  DRIFTING IN BOTH DIRECTIONS FOR FLE  .............................................................................................................  62 

    F IGURE  3‐1: DFOR EFORMADA MODO 1 ‐ T  = 2.11S , AND FOR THE  MODO 2 ‐ T  = 1.94S ......................................................................  79 

    F IGURE  3‐2:

     DFOR EFORMADA MODO 3

     ‐T  = 1.49S , AND FOR THE  MODO 4

     ‐T  = 0.84S ......................................................................  79 

    F IGURE  3‐3: DFOR EFORMADA MODO 5 ‐ T  = 0.73S , AND FOR THE  MODO 6 ‐ T  = 0.63S ......................................................................  80 

    F IGURE  3‐4: DFOR EFORMADA MODO 7  ‐ t  = 0.45S , AND FOR THE  MODO 8 ‐ T  = 0.37 S ......................................................................  80 

    F IGURE  3‐5: DFOR EFORMADA MODO 9 ‐ T  = 0.30S , AND FOR THE  MODO 10 ‐ T  = 0.23S ....................................................................  81 

    F IGURE  3‐6: DFOR EFORMADA MODO 11 ‐ T  = 0.18S , AND FOR THE  MODO 12 ‐ T  = 0.13S ..................................................................  81 

    F IGURE  3‐7: E SPECTRO DESIGN ...................................................................................................................................................  83 

    F IGURE  3‐8: E SPECTRO  ACCELERATION OF  DESIGN ...........................................................................................................................  83 

    F IGURE  3‐9: E SPECTRO SPEED DESIGN ..........................................................................................................................................  84 

    F IGURE  3‐10: E SPECTRO DESIGN OF  TRAVEL ...................................................................................................................................  84 

    F IGURE  3‐11: PROFILE  DRIFTING IN BOTH DIRECTIONS FOR SPECTRAL MODAL  ANALYSIS .............................................................................  98 

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    Community for Civil EngineeringCalculation of  Reinforced Concrete Buildings with  Index of  Tables

    xii

     

    Index of Tables

    T  ABLA 1‐1:

     C OEFICIENTE  DE  SITE   BY   ASCE 

      / 

     SEI

     7 ‐10

     

    FOR C LASS OF  SITE  C. ...................................................................................... 5 

    T  ABLA 1‐2: C OEFICIENTE  DE  SITE   BY   ASCE   /  SEI 7 ‐10 FOR C LASS OF  SITE  C. ...................................................................................... 6 T  ABLA 1‐3: C  ATEGORIES RISK  FOR BUILDINGS  AND OTHER STRUCTURES FOR LOADS FLUIDS ,WIND ,SNOW  ,EARTHQUAKE  , AND ICE  ...........................  6 T  ABLA 1‐4: F  ACTORS RELEVANT  TO RISK  CATEGORIES FOR BUILDINGS  AND OTHER STRUCTURES FOR LOADS FLUIDS ,  WIND ,SNOW  ,EARTHQUAKE  , AND 

    ICE  ................................................................................................................................................................................  7 

    T  ABLA 1‐5: C  ATEGORY  BASED SEISMIC  DESIGN PARAMETER  ACCELERATION RESPONSE  FOR SHORT  PERIODS , ....................................................  7 

    T  ABLA 1‐6: C  ATEGORY  BASED SEISMIC  DESIGN PARAMETER  ACCELERATION RESPONSE  PERIOD 1S , ................................................................  7 

    T  ABLA 1‐7: V  ALUES EFFECTIVE  STIFFNESS OF  INGREDIENTS ,TAKEN FROM  ASCE   /  SEI 41‐06 SUPPLEMENT  NºOne. ......................................... 8 

    T  ABLA 1‐8: V SPECTRAL  ACCELERATION PERIOD  ALUES VS DESIGN SPECTRUM ,BY   ASCE   /  SEI 7 ‐10. ............................................................. 24 

    T  ABLA 1‐9: C  ARGAS  APPLIED TO EACH FLOOR .................................................................................................................................  46 

    T  ABLA 2‐1: V  ALUES PARAMETERS ESTIMATED PERIOD   And   X  ..........................................................................................................  53 T  ABLA 2‐2: C FOR OEFICIENTES LImitate SUperior  CALCULATED IN THE  PERIOD .........................................................................................  53 

    T  ABLA 2‐3:

     C  ARGAS superimposed  ..............................................................................................................................................  54 

    T  ABLA 2‐4: M ASAS ,MASS MOMENTS OF  INERTIA  AND LOCATION OF  MASS CENTERS .................................................................................. 55 

    T  ABLA 2‐5: M ASAS ,MASS MOMENTS OF  INERTIA  AND LOCATION OF  CENTER MASS CALCULATED BY  E TABS ....................................................  55 

    T  ABLA 2‐6: F UERZAS BASE  SHEAR IN CASH  AND CALCULATED BY  WEIGHT  S AP2000. ................................................................................... 57 

    T  ABLA 2‐7: F UERZAS BASE  SHEAR IN CASH  AND CALCULATED BY  WEIGHT  E TABS .......................................................................................  57 

    T  ABLA 2‐8: F SIDE  SEISMIC  UERZAS ,DUMP  AND CUTTING MOMENTS  APPLIED TO EACH FLOOR ......................................................................  58 

    T  ABLA 2‐9: F  APPLIED TO SEISMIC  UERZAS DIAPHRAGMS ,RESULTS TABLE  E TABS ........................................................................................  58 

    T  ABLA 2‐10: DERIVAS BY  FLE  FOR EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X CALCULATED BY  E TABS .....................................................................  60 

    T  ABLA 2‐11: DERIVAS BY  FLE  FOR EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  And CALCULATED BY  E TABS .................................................................  60 

    T  ABLA 2‐12: DERIVAS FLOOR BY  FLE  IN THE  DIRECTION  X. ................................................................................................................  61 

    T  ABLA 2‐13: DERIVAS FLOOR BY  FLE  IN THE  DIRECTION Y. .............................................................................................................. 61 

    T  ABLA 2‐14:  A XAMINATION R AYLEIGH FOR PERIODS OF  VIBRATION IN THE  STEERING  X. ...........................................................................  63 

    T  ABLA 2‐15:

      A XAMINATION R AYLEIGH FOR PERIODS OF  VIBRATION IN THE  STEERING Y. .......................................................................... 63 

    T  ABLA 2‐16: C  ALCULATION STABILITY  COEFFICIENT  FOR  ADDRESS  X, FOR FLE  ........................................................................................  64 

    T  ABLA 2‐17: C  ALCULATION STABILITY  COEFFICIENT  FOR  ADDRESS Y, FOR FLE  ........................................................................................  65 

    T  ABLA 3‐1: PERIODOS  AND CUMULATIVE  PERCENTAGES OF  INVOLVEMENT  WITH MODAL MASS CALCULATED E TABS ..........................................  73 

    T  ABLA 3‐2: PERIODOS  AND CUMULATIVE  PERCENTAGES OF  INVOLVEMENT  WITH MODAL MASS CALCULATED S AP2000. ..................................... 74 

    T  ABLA 3‐3: C OMPARING RESULTING PERIODS  AN  ANALYSIS R AYLEIGH  AND VECTORS RITZ  .........................................................................  74 

    T  ABLA 3‐4: P And  ERIODOS F FOR RECUENCIAS S AP2000  AND E TABS ...................................................................................................  74 

    T  ABLA 3‐5: C  ALCULATION PARTICIPATION FACTORS FOR THE  FIRST  MODE  .............................................................................................  76 

    T  ABLA 3‐6: C  ALCULATION PARTICIPATION FACTORS FOR SECOND MODE  ...............................................................................................  76 

    T  ABLA 3‐7: C  ALCULATION PARTICIPATION FACTORS FOR THE  THIRD WAY  ..............................................................................................  76 

    T  ABLA 3‐8: F  ACTORS MODAL SHARE  ............................................................................................................................................  77 

    T  ABLA 3‐9: PORCENTAJES MODAL MASS PARTICIPATION ...................................................................................................................  77 

    T  ABLA 3‐10:

     F  ACTORS OBTAINED WITH MODAL SHARE  E TABS ............................................................................................................  77 

    T  ABLA 3‐11: F  ACTORS OBTAINED WITH MODAL SHARE  S AP2000. ......................................................................................................... 77 

    T  ABLA 3‐12: PORCENTAJES INVOLVEMENT  WITH MODAL MASS OBTAINED E TABS ...................................................................................  78 

    T  ABLA 3‐13: PORCENTAJES INVOLVEMENT  WITH MODAL MASS OBTAINED S AP2000. ............................................................................... 78 

    T  ABLA 3‐14: V  ALUES OF   ACCELERATION ,SPECTRAL  AND TRAVEL SPEEDS FOR PERIODS OF  FORMS SO85  .. . 

    T  ABLA 3‐15: V  ALUES SPECTRAL  ACCELERATION OF  THE  PERIOD FOR EACH CALCULATED BY  E TABS ...............................................................  85 

    T  ABLA 3‐16: V  ALUES SPECTRAL  ACCELERATION OF  THE  PERIOD FOR EACH CALCULATED BY  S AP2000. ........................................................... 85 

    T  ABLA 3‐17: DDisplacement  of  the  piston FIRST  LEVEL MANAGEMENT   X, EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ...................................................  86 

    T  ABLA 3‐18: DDisplacement  of  the  piston SECOND LEVEL MANAGEMENT   X, EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ...............................................  87 

    T  ABLA 3‐19: DDisplacement  of  the  piston THIRD LEVEL IN THE  DIRECTION  X, EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ..............................................  87 

    T  ABLA 3‐20: DESPLAZAMIENTO LEVELS  AND TURNS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ............................................................................  87 

    T  ABLA 3‐21: DESPLAZAMIENTO LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION Y. .......................................................................................... 88 

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    T  ABLA 3‐22: DESPLAZAMIENTO LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X USING E TABS ............................................................................  88 

    T  ABLA 3‐23: DESPLAZAMIENTO LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X USING E TABS ............................................................................  88 

    T  ABLA 3‐24:  AMODAL deceleration FIRST  LEVEL MANAGEMENT   X, EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ..........................................................  89 

    T  ABLA 3‐25:  AMODAL deceleration SECOND LEVEL MANAGEMENT   X, EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. .......................................................  90 

    T  ABLA 3‐26:

      AMODAL deceleration THIRD LEVEL MANAGEMENT   X,

     

    EARTHQUAKE  IN

     THE 

     DIRECTION

      X. .........................................................  90 T  ABLA 3‐27:  ADecelerations LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ................................................................................................  90 

    T  ABLA 3‐28:  ADecelerations LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION Y. .............................................................................................. 91 

    T  ABLA 3‐29:  ADecelerations LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X, CALCULATED BY  E TABS ...................................................................  91 

    T  ABLA 3‐30:  ADecelerations LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION Y, CALCULATED BY  E TABS ...................................................................  91 

    T  ABLA 3‐31: F UERZAS  AND MOMENTS IN THE  LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ..........................................................................  92 

    T  ABLA 3‐32: F UERZAS  AND MOMENTS IN THE  LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION Y. ......................................................................... 92 

    T  ABLA 3‐33: F Orce base shear  ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. .......................................................................................................  93 

    T  ABLA 3‐34: F Orce base shear  ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION Y. ..................................................................................................... 93 

    T  ABLA 3‐35: F Orce base shear  ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X CALCULATED BY  E TABS ...........................................................................  94 

    T  ABLA 3‐36: F Orce base shear  ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  And CALCULATED BY  E TABS .......................................................................  94 

    T  ABLA 3‐37: F UERZAS CUTTING BY  LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. ........................................................................................  94 

    T  ABLA 3‐38:

     F UERZAS CUTTING BY  LEVELS ,EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION Y. ....................................................................................... 95 

    T  ABLA 3‐39: F UERZAS CUTTING BY   A FACTOR LEVELS OF  CLIMBING 1.40, EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION  X. .................................................  96 

    T  ABLA 3‐40: F UERZAS CUTTING BY   A FACTOR LEVELS OF  CLIMBING 1.42, EARTHQUAKE  IN THE  DIRECTION Y. ................................................. 96 

    T  ABLA 3‐41: DERIVAS FLOOR FOR SPECTRAL MODAL  ANALYSIS IN THE  DIRECTION  X. .................................................................................  97 

    T  ABLA 3‐42: DERIVAS FLOOR FOR SPECTRAL MODAL  ANALYSIS IN THE  DIRECTION Y. ................................................................................ 97 

    T  ABLA 3‐43: C  ALCULATION STABILITY  COEFFICIENT  FOR  ADDRESS  X, FOR MODAL  ANALYSIS ...................................................................... 99 

    T  ABLA 3‐44: C  ALCULATION STABILITY  COEFFICIENT  FOR  ADDRESS Y, FOR MODAL  ANALYSIS ...................................................................... 99 

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    modeling 

      building   irregular 15

     flats with

    SAP2000  

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    2

     

    1.  Modeling of  Irregular Building 15 Floors with Sap2000 

    Irregular fifteen‐story building of  reinforced concrete  is presented consists of  resistant moment 

    frames and shear walls. For analyzing the structure of  the following two methods are carried out: 

      Analysis by Equivalent Lateral Force. 

      Modal Analysis of  Spectral Response Tri‐Dimensional. 

    The analyzes were performed using  the  SAP2000  (version 15),  the  results of   this program are 

    evaluated  with  Etabs  and  spreadsheets.  The  Sap2000  and  Etabs  are  analysis  and  design  programs 

    developed by Computers and Structures, Inc., Berkeley, California. 

    1.1.  Description of  Structure 

    The building has 15  levels to calculate,  it  is  irregular  in plan and elevation. The first  level has a 

    height of  5 meters calculation, the remaining floors are 4 feet tall. The overall building height is 61 meters. 

    The  lateral  force  resisting system consists of  a dual system of  special moment‐resisting  frames 

    reinforced concrete shear walls and reinforced concrete, connected by reinforced concrete beams also. The 

    compressive strength of  concrete is 350 Kg / cm 2, and 

    yield strength of  reinforcing steel is 4200 Kg / cm2. 

    Mezzanine  slabs  are  considered  solid  slabs  that  guarantee  behavior  as  rigid  diaphragm.  The 

    overall  dimensions  and  size  of   the  elements  can  be  seen  in  the map  accompanying  this  document.  In 

    Figures 1‐1 to 1‐4, you can see the distribution plan of  the building, and in Figure 1‐5 there are two 3D views 

    conducted with Etabs. 

    In the case of  a modeling  foundation  is considered,  for practical purposes considering the soil‐

    structure interaction, such as shoes connected surface. 

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    3

     

    Figure 1‐1: Plant  the  first  and  third   floors. 

    Figure 1‐2: Ground   from  fourth to sixth  floor. 

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    4

     

    Figure 1‐3: Plant  of  the seventh to the ninth  floor. 

    Figure 1‐4: Plant  of  the tenth to the  fifteenth  floor. 

    Figure 1‐5: 3D views of  the building to be 

    calculated. 

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    5

     

    1.2.  Development of  Seismic Design Loads and Requirements 

    1.2.1.  Seismicity 

    To continue with the proposed methodology, in line with recent guidelines (ASCE / SEI 7‐10), the 

    city of  Berkeley in California will be chosen as the place where the building is located. You can use the "Java 

    Ground Motion Parameter Calculator"  tool  for obtaining  the  relevant parameters  for  the assessment of  

    seismic  hazard  and  seismic  design  spectrum,  available  on  the  website  of   US  Geological  Survey 

    (http://earthquake.usgs.gov/hazards/designmaps/buildings.php). 

    The parameters of  spectral acceleration for short periods and periods to 1 second,  andAre 

    1.923 and 0.739 respectively. The condition of  the soil is very dense, accounting for a Class 

    Site C, then for values of   corresponds to a value of   And for values of  

    corresponds to a value of (See Tables 1‐1 

    and 1‐2). Below is presented the summary of  the calculations for the basic ground motion: 

    Table 1‐1: Coefficient  of  Site  according to  ASCE   /  SEI  7 ‐10   for  Site Class C. 

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    6

     

    Table 1‐2: Coefficient  of  Site  according to  ASCE   /  SEI  7 ‐10   for  Site Class C. 

    The  is  the  period  where  the  horizontal  part  of   the  design  response  spectrum  intersects  the 

    descending portion (constant speed or acceleration inversely proportional to T) spectrum. 

    1.2.2.  Structural Design Requirements 

    According to ASCE / SEI 7‐10, the building will be classified as Risk Category III, as the failure of  

    the building may have a substantial risk to human life and is not designed as an essential facility (See Table 

    1‐3 ). Therefore shall have one Seismic Importance Factor ( ) Of  1.25 (See Table 1‐4). 

    The Seismic Design Category D will be, according to ASCE / SEI 7‐10 (See Tables 1‐5 and 1‐6), as 

    , And . 

    Table 1‐3: Risk  categories  for  buildings and  other  structures  for   fluid  loads, wind, snow, earthquake, and  ice. 

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    Table 1‐4: Factors of  importance  for  the risk  categories  for  buildings and  other  structures  for   fluid  loads, wind, 

    snow, earthquake, and  ice. 

    Table 1‐5: Seismic  Design Category  based  on the  parameter  response acceleration  for  short   periods, 

    Table 1‐6: Seismic  Design Category  based  on the  parameter  of  acceleration response  periods 1s  . 

    The seismic force resisting system is formed in both directions by a dual system 

    porches and walls. Table 12.2.1 of  ASCE / SEI 7‐10 provides the design coefficients and factors for various 

    systems resistant to seismic forces. Section D‐3 of  the table, have walls Reinforced Concrete Special Court, 

    which belong to the dual systems with special moment resisting frames to be able to withstand at least 25% 

    of  prescribed seismic forces, which correspond the following values: 

    building

    Response Modification Coefficient, R: 7.0 

    Sobreresistencia Factor,  : 2.5 

    Deflection  Amplification Factor,  : 5.5 

    Resistant to seismic forces such system does not have restrictions on the height of  the 

    1.3.  Material Properties and Elements 

    1.3.1.  Properties of  Concrete 

    The modulus value for normal density concrete can be taken according to the ACI 318‐08 / 8.5.1, 

    as follows: 

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    √The concrete used in the superstructure columns, structural walls, beams, slabs 

    mezzanines, has the following properties: 

     Density: 2400 kg / m 3 . Compressive Strength of Concrete: 350 Kg /

     cm 2 . Steel Effort Creep: 4200 Kg / cm 2 . 

     Modulus: 280 624.30 Kg / cm 2 . 

    Cutter Module: 0.417 x EC 117 = 020.33 Kg / cm 2 .

     

     Poisson's ratio : 0.20. 

    1.3.2.  Properties of  Components 

    1.3.2.1.  Stiffness 

    The rigidities of  the components should take into account the behavior bending, cutting and axial 

    deformations slip reinforcement. According to the ASCE / SEI 41‐06 Section 6.3.1.2, the following values for 

    the linear calculation of  the building will be taken: 

    Table 1‐7: Values of  the effective stiffness of  the components, taken  from the  ASCE   /  SEI  41‐06 

    Supplement  No.1. 

    They  work with  the  values  presented  for  effective  rigidities  in  Table  1‐1,  only  the  following 

    changes are made: 1) The flexural stiffness of  beams prestressed not, according to the ATC‐40, will be taken 

    as  ; and 2) The shear stiffness in cracked walls will  . 

    1.3.2.2.  Sections Columns 

    Four  types  of   columns,  one  of  which  is  square  and  the  rest  are  circular  columns  have.  The 

    properties for each type are listed below: 

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    Column C1 (square) 

    Cant gross : 60 cm. 

    Width : 60 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 6 cm. 

     Flexural Stiffness : 0.70 . 

    Shear Stiffness : 0.40 . 

    Torsion Rigidity : Will not be considered. 

    Column C2 (loop) 

     Diameter : 60 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 6 cm. 

     Flexural Stiffness : 0.70 . 

    Shear Stiffness : 0.40 . 

    Torsion Rigidity : Will not be considered. 

    Column C3 (loop) 

     Diameter : 80 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 6 cm. 

     Flexural Stiffness : 0.70 . 

    Shear Stiffness : 0.40 . 

    Torsion Rigidity : Will not be considered. 

    C4 column (loop) 

     Diameter : 90 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 6 cm. 

     Flexural Stiffness : 0.70 . 

    Shear Stiffness : 0.40 . 

    Torsion Rigidity : Will not be considered. 

    1.3.2.3.  Sections Beams 

    Two types of  beams have. The properties for each type are listed below: 

    Beam V1 (30x60) 

    Cant gross : 60 cm. 

    Width : 30 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 9 cm. 

     Flexural Stiffness : 0.50 . 

    Shear Stiffness : 0.40 . 

    Torsion Rigidity : Will not be considered. 

    Beam V2 (30x80) 

    Cant gross : 80 cm. 

    Width : 30 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 9 cm. 

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     Flexural Stiffness : 0.50 . 

    Shear Stiffness : 0.40 . 

    Torsion Rigidity : Will not be considered. 

    In Figure 1‐6 you can see the summary table of  sections for beams and columns. 

    Figure 1‐6:

     Picture

     of 

     columns

     and 

     beams

     to

     be

     used 

     in

     the

     

    model. 

    1.3.2.4.  Sections in Muros 

    Considering the thickness of  the shear walls, there are two types of  walls. The properties for each 

    type are listed below: 

    Wall M1 

    Thickness : 30 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 6 cm. 

     Flexural Stiffness : 0.50 . 

    Shear Stiffness : 0.50 . 

    M2 Wall 

    Thickness : 35 cm. 

    Coating + bracket + rod / 2 : 6 cm. 

     Flexural Stiffness : 0.50 . 

    Shear Stiffness : 0.50 . 

    1.3.2.5.  Mezzanine sections Slabs 

    You only have one type of  mezzanine slab, a flat slab which by its length / width ratio could be 

    considered as one way slab. Its properties are as follows: 

    Solid Slab (evaluate to two‐way) 

    Thickness : 17.5 cm. 

    1.4.  Definitions in Sap2000 

    The first thing to do is to define the Sap2000 materials, sections, load pattern, design cases, 

    design spectrum, and seismic effective mass. Once it enters the program creates a 

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    new model from the menu "File / New Model", or by clicking the tool, or with the key combination "Ctrl + 

    N". Access the form "New Model" for the creation of  a model will be based on a program template, or start 

    from scratch a model (see Figure 1‐7). 

    In  item  you must  choose  the units  that will work,  those  that may  change  at any  time  according  to  the 

    required results. The initial units for the model will be. 

    Figure 1‐7: Form New  Model. 

    Figure 1‐8: Form Quick  Grid  Lines. 

    In  the "Select Template"  section choose "Grid Only", and  the  form opens, "Quick Grid Lines", 

    verify that the tab selected  is "Cartesian" to work with a grid of  coordinate axes based on Cartesian axes 

    (See Figure 1‐8). In "Number of  Grid Lines" we enter the 

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    number of  axes to be used  in each direction, "X direction" will have 8 axes "Y direction" will have 8 axes, 

    and "Z direction" will have 16 axles (number of  floors  including ground  level) . In "Grid Spacing" we enter 

    wheelbases  (distances  can  then  be  edited  if   different  values  are  taken,  as  is  usual),  in  "X  direction"  is 

    entered 8 "Y direction" 4 is entered, and "Z 

    direction "is entered 4 Once you have entered the values we click on the (See Figure 1‐8) button. And the 

    program presents the main window with the grid axes in three dimensions (see Figure 1‐9). 

    The Etabs Sap2000 and have the advantage of  working well with cylindrical axes or a mixture of  

    Cartesian  and  cylindrical  axes  (see  Figure  1‐

    10). 

    Figure 1‐9: Mesh created  coordinate axes. 

    Figure 1‐10: Mesh Mix  Cartesian‐cylindrical  shafts in Etabs. 

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    To edit wheelbases, name, colors, etc., double click with the left mouse button anywhere on the 

    mesh created axes, or by clicking the right mouse button on any open area on the sales and context menu 

    choose "Edit Data Grid" or we enter the menu, "Define / Gride Coordinate Systems". We are presenting the 

    "Coordinate  / Grid Systems",  in  that  form  can generate a new mesh  coordinate axes or edit an already 

    created form. We verified that the system of  axes "GLOBAL" is selected and click on the button 

    , Which we will open a new form, "Define Data Grid Systems", where we can edit the axis 

    properties. Checking with the plane model, the distances between the axes in the X and Y directions are OK, 

    the only change will be  in the Z direction (floors) and the height of  the first floor  is 5 meters; then  in the 

    "Display as Grids" section select 

    , Then the "Z Grid Data" row "1" and column "Spacing" section we enter the value "5" (see Figure 

    1‐11). We click on the button twice to exit the forms used and 

    we edited the mesh axes. 

    Figure 1‐11: Form "Define Grid  Data System"   for  editing mesh coordinate axes. 

    The next step is to define the material to be used. 

    1.4.1.  Definition of  Material 

    With the material properties listed in Section 1.3.1, we proceed to create the material Sap2000. 

    Through the menu, "Define / Materials" or the tool, you have access to the form 

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    "Define Materials", you can see that by default materials generated by the program, we click on the button 

    to  generate  a  new material with  properties  as  shown  in  Figure  1‐12.  Clicked  the  button  to  create  the 

    material. 

    Figure 1‐12: Creating the material  to be used  in the model. 

    At any time you can use the calculator program, placing in a text box you need a numeric value 

    and pressing the "Shift + Enter" keys. 

    You click OK and exit the form "Define Materials" with new material created and ready to use in 

    the following phases. 

    The next step is to create the sections, and their properties for use in the model drawing. 

    1.4.2.  Define Sections "Frame" 

    For  the  creation  of   one‐dimensional  elements  "Frame"  is  entered  using  the menu:  "Define  / 

    Section Properties / Frame Sections", or also by the tool. Access the form "Frame Properties" Then will from 

    which we can import, create 

    Copy  Amended  , And 

    delete sections. 

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    1.4.2.1.  Columns 

    From the form "Frame Properties" create a new section by clicking on the button 

    In the following form "Add Frame Section Property" choose "Concrete" in "Frame 

    Section Property Type" section and then "Rectangular" is selected in the "Click to Add to Concrete Section" 

    section (see Figure 1‐13) , so we have access to the form "Rectangular Section". 

    Figure 1‐13: Creating a new  section  for  columns. 

    Create column C1,  in the form "Rectangular Section" we enter the  initial properties such as the 

    name  of   the  section,  the  material  used,  and  the  dimensions  (see  Figure  1‐14).  We  click  on  the  "Set 

    Modifiers ..." button to modify the stiffness of  the section, as shown in Figure 1‐

    15,  we  click  on  the  button  to  return  to  form  "Rectangular  Section".  We  click  on  the  "Concrete 

    Reinforcement" button and  in the  form "Reinforcement Data" define the properties for the reinforcement 

    section for both the longitudinal reinforcement to the cross, at this stage of  the calculation is not necessary 

    to indicate the number or diameter of  the "real" bars, as you will be asked the program to give us the design 

    later  in  the  review phase of  design  should create  sections with  "real"  reinforcements  for  the program  to 

    check whether or not it meets the design requirements. 

    We entered  the data as  seen  in Figure 1‐16 and  click on  the button  to  return  to  the  form  "Rectangular 

    Section" and click the button again to return to the form 

    "Frame Properties", so we have created the C1 column. The same procedure is performed for the 

    missing  sections,  circular  sections  choosing  changing  the  parameters  for  varying  the  gross  stiffness  and 

    perform the calculation with the effective stiffness, and specifying the circular reinforcement columns. Figure 

    1‐17 can be seen the initial properties, variations in stiffness and reinforcement for the circular column C2. 

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    Figure 1‐14: Initial   properties  for  the C1 column. 

    Figure 1‐15: Properties to modify  all  columns to consider  actual  rigidities. 

    Figure 

    1‐

    16: 

    Reinforcement  

    to 

    consider  

    in 

    the 

    design 

     phase 

    in 

    column 

    C1. 

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    Figure 1‐17: Properties to be considered  in the design  phase in column C2. 

    1.4.2.2.  Beams 

    After creating the four kinds of  columns, the two types of  beams choosing rectangular sections 

    with  the  same procedure  for defining  columns  are  created.  Figure 1‐18  can be  seen  the  forms used  to 

    create the beam V1. 

    Once the 04 columns and the two beams are taken, we click on the button on the form "Frame 

    Properties", and we will have created the sections used in the model drawing. The next step is to create the 

    sections used in the shear walls. 

    1.4.3.  Sections Definition "Area" 

    We  entered  through  the menu,  "Define  /  Section  Properties  /  Area  Sections",  or  the  tool  to 

    define sections we will use in shear walls and floor slabs. The program we 

    will display the "Area Sections" form in which we can add  Copy 

    Amended  and clear  one section. 

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    Figure 1‐18:

     Properties

     to

     be

     considered 

     in

     the

     design

      phase

     in

     V1

     beam. 

    1.4.3.1.  Walls Court  

    In the form "Area Sections" select "Shell" in the "Select Section Type To Add" section, then we 

    click on the button  to create a section with the parameters 

    suitable for use in shear walls. Two types of  shear walls which are distinguished by having its 

    thickness. 

    In the form "Shell Section Data" we enter the properties as seen in Figure 1‐19. We click on the 

    button  to adjust  the properties  to use  the effective  stiffness  in  the walls  (see  Figure 1‐20). We  click on 

    button to return to the form "Shell" Section Data "and click the button again to return to the form" Section 

    Area ". 

    With the same procedure to create the M2 section wall. Forms 

    M2 for the wall can be seen in Figure 1‐21. Being in the "Area Section" form, we click on the button  to 

    return to the main program screen having 

    defined sections to be used in shear walls. 

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    Figure 1‐19: Properties to be considered  in the design  phase in the M1 wall. 

    Figure 1‐20:

     Properties

     to

     change

     at 

     all 

     walls

     to

     consider 

     actual 

     rigidities. 

    1.4.3.2.  Slabs Entrepisos 

    To define  the  sections  to be used  in  slabs entrepisos  the  same procedure  for  the  shear walls 

    continues. 

    Forms and values each property can be seen in Figure 1‐22. No reduction in the calculation of  the 

    effective stiffness is not applied, as a slab is considered infinitely stiff  and calculated holding it in mind that 

    works as a rigid diaphragm. 

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    Figure 1‐21: Properties to be considered  in the design  phase in the M2 wall. 

    Figure 1‐22: Properties to be considered  in the design  phase in the slab mezzanine. 

    1.4.4.  Definition of  Pattern Loads (Load Patterns) 

    In  addition  to  its  own  weight  loads  (which  comes  by  default  in  the  program,  "DEAD")  five 

    additional loads generated pattern: superimposed loads (CM), live loads reduced in mezzanine (LIVE), loads 

    on roofs (LiveUp) and seismic building for analysis by the method of  the equivalent lateral force (FLE) loads, 

    seismic loads are generated in each direction (SISMOX and SISMOY). 

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    The standard loads are defined in the form "Define Load Patterns", entering the menu, "Define / Load 

    Patterns", or tool  . 

    In the form "Define Load Patterns" can be added  Amended 

    Amended  (Patterns of  lateral loads), and delete load 

    patterns. 

    1.4.4.1.  Superimposed  Loads, CM 

    Inside the form "Define Load Patterns" is has a default DEAD load in the "Self  Weight Multiplier" 

    column is the value of  "1" (100%), which tells the program to calculate the weight of  structural components 

    are drawn in the model, if  you wanted to include a percentage of  own weight can vary the value of  "1" to 

    the right. In any case load may include the weight, but it is advisable to have an independent pattern. 

    Generate  loads superimposed pattern where all dead load will enter (finishing, mechanical, etc.), 

    charging parameters can be seen  in Figure 1‐23. Once the values are entered click on the button to create 

    the new load. 

    Figure 1‐23: Parameters  for  the CM loading  pattern. 

    1.4.4.2.  Reduced  Loads Vivas, LIVE  

    The process of  creating the reduced live load is equal to the superimposed load, the parameters 

    can be seen in Figure 1‐24. 

    Figure 1‐24: Parameters  for  loading  pattern LIVE. 

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    1.4.4.3.  Roof  Loads Vivas, LiveUp 

    The process of  creating roof   loads  is similar to the  loads created above, the parameters can be 

    seen in Figure 1‐25. 

    Figure 1‐25:

     Parameters

      for 

     loading

      pattern

     LiveUp. 

    1.4.4.4. 

    Seismic  Loads  for  FLE, SISMOX  and  EARTHQUAKE   AND 

    In  seismic  loads  for  static  lateral  force by  the  equivalent  analysis,  the  change  from  the  loads 

    created  above  is  that  by  choosing  it  as  a  "Quake"  (earthquake  or  earthquake)  the  "Lateral  Auto  Load 

    Pattern" column will be activated; from said column we can generate a lateral load regulations introducing 

    loads directly applied to the center of  mass, or by the ratio of  base shear seismic ("User Coefficient"). 

    In Figure 1‐26 you can see the parameters for the lateral load in the direction X. Once 

    side loading created by clicking the button  proceed to edit, in Figure 1 to 27 

    the input values are observed. Then click on the button  to return to the form 

    "Define Load Patterns". 

    The process  is  similar  to  the  lateral  load  generated  by user  coefficients  seismic  load  in  the  Y 

    direction in Figure 1‐28 may be seen the load parameters in the Y direction 

    Once the six  loads pattern (including DEAD) you have, you click on the button to close the form 

    "Define Load Patterns" and accept the patterns defined. 

    The next step to define the load cases for spectral modal analysis. 

    Figure 1‐26: Parameters  for  loading  pattern SISMOX. 

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    Figure 1‐27: Parameters definition  for  the case of  lateral  loads using user  coefficients  for  the earthquake in the  X  

    direction 

    Figure 1‐28: Parameters definition  for  the case of  lateral  loads using user  coefficients  for  the earthquake in the Y  

    direction 

    1.4.5.  Definition of  Case Design (Load Cases) 

    1.4.5.1. 

     Join Spectrum Design 

    To define the spectrum of  design is through the menu, "Define / Functions / Response Spectrum" 

    or by clicking the tool  ; you have a choice of  design spectra according 

    regulations, file income or income spectrum values manually. "From File" will be chosen 

    from the "Choose Function Type to Add" section and then click on the button, the file of  the spectrum  is 

    located, verified that it has checked, and clicking the button you will see the design spectrum. 

    In Figure 1‐29 you can see the form "Response Spectrum Function Definition" with 

    values chosen. If  desired, you can click the button to change the data manually or to share the model without 

    the need of  imported file 

    spectrum. You click on the button to return to the form "Define / Functions / Response 

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    Spectrum ", again click on the button  will be generated and the design spectrum for use in 

    modal analysis of  spectral response. 

    In Table 1‐8 the values for the definition of  the design spectrum are appreciated. 

    Figure 1‐29: Spectrum imported   for  the modal  analysis of  spectral  response according to  ASCE   /  SEI  7 ‐10  design. 

    T  Sto  T  Sto  T  Sto 

    0.00  0.0916 0.50  0.2287 4.00  0.0286

    0.02  0.1191 0.60  0.1906 5.00  0.0229

    0.04  0.1466 0.70  0.1634 6.00  0.0191

    0.06  0.1741 0.80  0.1430 7.00  0.0163

    0.08  0.2015 0.90  0.1271 8.00  0.0143

    0.10  0.2289 1.00  0.1144 9.00  0.0113

    0.20  0.2289 1.50  0.0762 10.00  0.0091

    0.30  0.2289 2.00  0.0572  0.40  0.2289 3.00  0.0381

    Table 1‐8: Values vs  period  spectral  acceleration of  the design spectrum, according to  ASCE   /  SEI  7 ‐10. 

    1.4.5.2. 

    Load  Case  for  Modal   Analysis of  Spectral  Response 

    Once  you  have  the  design  spectrum  load  cases  for  the modal  analysis  of   spectral  response  is 

    created. We entered through the menu, "Define / Load Cases" or by clicking the tool,  in the  form "Define 

    Load Cases" we can add, edit, copy and delete load cases. In that 

    can be seen form the six patterns loaded with a load type "Linear Static", further 

    have a case "MODAL" the program is automatically generated and made the case that the modal analysis 

    (eigenvalues and characteristic, modal participation, etc.). 

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    Select the event "MODAL" and click on the button on the form "Load Case Data  ‐Modal" changed 

    the method of  evaluation of  eigenvalues and eigenvectors  type "Ritz Modes"  from  the "Type of  Modes" 

    section. The remaining parameters to enter are 

    It can be seen in Figure 1‐30. We click on the button to accept the changes and return to the form "Define 

    Load Cases." 

    By clicking  the button define  the earthquake  in  the X direction, values and parameters can be 

    seen in Figure 1‐31, the scale value is equal to 9.81 (value of  the acceleration of  gravity) in the X direction, 

    the design  spectrum does not have  its  values multiplied by  this  constant, and  thus  the program will be 

    considered for the calculation. In the Y direction the scale value is equal to 2,943 and to be considered for 

    the analysis in the X direction 30% 

    contribution  in the transverse direction (Y). We click on the button and you will have created the case for 

    modal analysis of  spectral response in the direction X. The same procedure is applied to generate the load 

    case in the Y direction (see Figure 1‐32). Back in the form "Define Load Cases" 

    we click on the button to return to the main screen with dynamic analysis cases created. 

    1.4.6.  Definition of  Effective Mass Seismic 

    The seismic effective mass is entered from the menu: "Define / Mass Source" or tool 

    . According  to  the ASCE / SEI 7‐10 considered 100%  load  its own weight and dead  loads, but as  the 

    building is not a store will not be considered a percentage of  live loads. In Figure 1‐33 you can see the form 

    "Define Mass Source" with the chosen parameters, you click on the button 

    to accept the changes and return to the main screen Sap2000. 

    Figure 1‐30: Parameters  for  the case of  "MODAL"  charge. 

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    Figure 1‐31: Parameters  for  load  case "EQXX"  direction  X. 

    Figure 1‐32: Parameters  for  load  case "EQYY"  direction Y. 

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    Figure 1‐33:

     Definition

     of 

     Effective

     Seismic 

     Ground. 

    1.5.  Drawing Model in Sap2000 

    1.5.1.  Display in Plan, Elevations and 3D 

    To draw the model must Sap2000 tools are helpful for viewing from different angles of  view and 

    in plan, elevation or 3D. Below are presented the most important: 

    Tools movement: 

    "Move Up in List" and "Move Down in List" with the first of  the tools you can move, for 

    example, an elevation view on Axis A Axis B immediately, or plan view 6th floor to floor plan view 

    7 The second of  the tools meets 

    with the same function but in reverse. Only activated in elevation and plan views. 

    Tools Views: 

    "Pan" tool to perform panning motion model in a given view,  "Set Default 3D View" 

    shows a 3D view of  the model by default. 

    : "Set XY View" tool that shows plan views or views in the XY plane. 

    : "Set XZ View" tool that shows elevation views or views  in the XZ plane.  : "Set YZ 

    View" tool that shows elevation views or views  in the YZ plane.  "Rotate 3D View" tool 

    that serves to rotate the 3D view. 

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    1.5.2.  Drawing of  Frame Objects 

    From the menu "Draw" you have access to the tools with which the elements "Frame", "Area", 

    etc. will be drawn (See Figure 1‐34). The most important tools will be developed. 

    Figure 1‐34: Menu "Draw"  the Sap2000. 

    "Draw  Frame  /  Cable  /  Tendon",  this  t