Analisis Estructural Con Sap2000 v18

CENTRO INTEGRAL DE CAPACITACION Y PROYECTOS DE INGENIERIA

ANALISIS ESTRUCTURAL CON SAP2000 En este capítulo vamos a analizar y diseñar una estructura cuyo material predominante es concreto armado usáremos el software SAP2000V18.1.1, las cargas impuesta será por el peso propio tomados desde los elementos estructurales que el programa computa por la edición de los materiales; la sobrecarga sobrecarga viva estará asignada a las losas de entrepiso. La geometría en planta, y elevación es como se muestra a continuación: Usando la herramienta de SAP2000 se procede a realizar este proyecto en tres etapas: 1.- Modelo Matemático 2.- Cargas 3.-Análisis y Diseño Sísmico Estático

1.- MODELO MATEMÁTICO En esta primera sección se tiene que fijar la di sposición y tamaño inicial de los elementos que configuran configuran la estructura principal, de tal manera que después de incluir las cargas nos permita iniciar un análisis interactivo hasta la optimización de los elementos en el proceso de Diseño.

Seleccionar Seleccionar las unidades en el sistema internacional S.I.; luego l uego generar las grillas de dibujo según la geometría en planos de distribución en planta y elevación; así tenemos:

Defi ni ción de Gril Gr il l as

Cli Cl i ck der der echo para editar las gri ll as según gún l a planta plan ta a modelar modelar

La planta es irregular, el edificio tiene 8 niveles y se ha modelado el cuarto de máquinas de la caja del ascensor.

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ANALISIS ESTRUCTURAL CON SAP 2000


Cuadr o de edici ón de gril gri l las por espaciamiento espaciamiento Editamos los valores de la grilla por espaciamiento, las etiquetas paralelas paralelas al eje X -X está definido por letras mayúsculas y las paralelar al eje Y-Y son identificadas por números.

Cuadr o de edici ón de gril gri l las por espaciamiento espaciamiento

1.1 Definir Materiales.- Después de guardar el archivo con un nombre vamos a la definición de materiales a usar; en el menú desplegable con la opción Define/Materials Define/Materials ingresaremos los siguientes datos:

Concreto:



 ′  = 280   = 15100 √ 280 280 /2 = 252671.328/2 252671.328/2  = 2400 2400 / /33  = 0.20 Coeficiente de deformación transversal (coef. Poisson)

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Cuadr o de edici ón de gril gri l las por espaciamiento espaciamiento Editamos los valores de la grilla por espaciamiento, las etiquetas paralelas paralelas al eje X -X está definido por letras mayúsculas y las paralelar al eje Y-Y son identificadas por números.

Cuadr o de edici ón de gril gri l las por espaciamiento espaciamiento

1.1 Definir Materiales.- Después de guardar el archivo con un nombre vamos a la definición de materiales a usar; en el menú desplegable con la opción Define/Materials Define/Materials ingresaremos los siguientes datos:

Concreto:



 ′  = 280   = 15100 √ 280 280 /2 = 252671.328/2 252671.328/2  = 2400 2400 / /33  = 0.20 Coeficiente de deformación transversal (coef. Poisson)

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Cuadro de dialogo para defi defi ni r el m ateri ateri al Concreto

Albañilería:



 = 45   = 500 50045 45 = 2250 225000 / /2 2  = 180 1800 / /33  = 0.25 Coeficiente de deformación transversal (coef. Poisson)

AceroG60:

 = 6300 6300 / / 22  = 6300 6300 / /2 2  = 7.85 7.85 / /3 3 3



2. Definición de Secciones.2.1 Elementos tipo frame.- vamos a definir las secciones que usaremos en este proyecto; las columnas serán: C1: 60x60 cm con una cuantía mínima de acero aprox. = 40cm2 C2: columnas circular R=60 cm área de acero aprox. = 40cm2 V1: viga rectangular bxh = 30x60 cm Vb: viga de borde bxh= 20x20 cm

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2.2 Elementos tipo Área.- Se define la losa aligerada con una sección equivalente para capturar el peso de un aligerado cuya altura es h=25cm, en sección equivalente será una losa maciza cuya altura es h=12cm; se ha definido un área tipo membrana para transmitir las cargas a los elementos horizontales (vigas). El área de los volados será definido por una sección en concreto macizo cuyo espesor es 25cm y definido como elemento tipo Shell, donde se asignara una malla de elementos finitos. El área de la escalera será modelado por una área tipo Shell y cuyo espesor de garganta es =15cm y una malla interna congruente. Sobre el área de la losa se definirán áreas nulas donde los ductos de ventilación será parte del modelo. Los muros de concreto armado tendrá un espesor de =20cm para todos los casos y los muros de albañilería confinada será en un espesor de 15cm, aparejo de soga.

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2.3 Definición de muros de concreto y albañilería.- el muros será e=20cm en concreto armado tipo s hell; el muro de albañilería es de espesor h=15cm, área tipo shell.

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Generación del Modelo.-

3.1 Draw de elementos tipo viga, usando el comando Quick/Draw/frame y seleccionamos una región.

3.2 Dra w de columnas, que se generan a partir de la extrusión de nudos

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3.3 Asig namo s las áreas para las losa

3.4 Draw de nudos, para ayudarnos a modelar los volados (X=1.5m, Y=1.5m)

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Draw de nudos, para ayudarnos a modelar los muros de la caja del ascensor; el otro apoyo será dibujar elementos tipo frame para poder generar la extrusión de line a área que representa el muro de la caja del ascensor.

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3.5 Draw de nudos, para ayudarnos a modelar la escalera, tomaremos ancho de paso de 1.20m, desarrollo de la escalera de 2.70m y descanso de 1.20m , nos apoyaremos con nudos y luego con áreas según ubicación.

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3.6. Restricción en la Base; Se asigna un sistema de empotramiento en la base.

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4.0 CARGAS Se tiene que pensar, ante todo, que la determinación de las Cargas que actúan no pueden ser exactas en magnitud y en ubicación, aun cuando se conozca la exacta posición de las mismas y su magnitud, la interrogante es como se trasmiten las cargas a los apoyos de los elementos; muchas veces son necesarias las suposiciones que ponen en duda el sentido de la exactitud buscada, de esta manera vamos a definir solo algunas de las cargas más conocidas.

4.1 Carga Muerta, es una carga de gravedad cuya magnitud y ubicación podemos considerarlas fijas; se usara en este proyecto las cargas permanentes tomadas desde los pesos de los elementos que conforman la estructura definida como DEAD y para las cargas de acabado que se encuentran adheridas sobre los pisos de la estructura será definida como SUPERDEAD. En la práctica los Reglamentos vigentes proporcionan tablas que ayudan al diseñador a cuantificar estas magnitudes. Para la Súper Carga Permanente SUPERDEAD usaremos = 130kg/m2 y será aplicada a la todos los pisos, incluyendo el techo.

4.2 Carga Viva, es aquella carga de gravedad que actúa sobre la estructura cuando esta se encuentra en servicio; puede variar en ubicación como en magnitud a lo largo de la vida útil. Live de entrepiso = 250kg/m2

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Cargas en losas membrana:

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Cargas en losas shell:

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Cargas en losas shell de ESCALERA:

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Ir a una vista 3D Set XZ (apertura 0)

Seleccionar de superior derecha a izquierda

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4.3 Fuente de Masa.El programa tomara la fuente de masa desde los elementos que componen la estructura y las fuerzas externas de gravedad que se han asignado.

4.4 Análisis Modal.Para capturar las formas de modo de la estructura usaremos la resolución matricial a partir de los eigen vectores.

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4.5 Inclusión de placas de concreto.Para disminuir la torsión que el ascensor genera, y la flexibilidad que la estructura pueda presentar se incluyen placas de concreto siguiendo el procedimiento siguiente: No olvidar que una vez incluido el muro, empotrar en su base.

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4.6 Carga de Sismo, los terremotos producen movimientos horizontales y verticales; los movimientos horizontales son los que generan en las estructuras los efectos más significativos; cuando la interacción suelo estructura se activa, la inercia de la masa de la estructura tiende a resistir este movimiento; la filosofía de este análisis sísmico tiende a estimar la fuerza a partir de un porcentaje del peso de la estructura; este porcentaje es llamado coeficiente basal y la fuerza dependerá de la ductilidad o liberación de energía que se estime o se asigne a este tipo de estructura (según norma Peruana R=6); realizaremos el diseño sísmico basado en dos metodología, análisis símico estático y análisis sísmico dinámico a partir de un análisis espectral-modal.

Datos para realizar un Análisis Dinámico: Coeficiente Basal 

=

 

Z=0.45 U=1 C=2.5 29


CENTRO INTEGRAL DE CAPACITACION Y PROYECTOS DE

S=1.05

INGENIERIA

R=7 Tp=0.6 TL=2

4.6 Casos de Carga:

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En unidades de: ton – m , revisar la reacción en la base: 31



DIRECCIÓN X-X PESO DE LA ESTRUCTURA: Vbase= Vdiseñ= Vdinámica:

4112 ton 0.2194 x 811.95552 ton

4112 =

902.1728 ton

630.99 ton

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FE=

1.286796177

Similar SY-Y

4.7 Asignar Diafragmas Rígidos: Asignar el diafragma rígido seleccionando solamente las áreas de todos los pisos, sin considerar los volados

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4.8 Valores de Desplazamiento: Seleccionar 8 nodos (1 por piso) para realizar el análisis de desplazamientos:

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Exportar a Excel: y realizar el cálculo de drift

Si los resultados no son los óptimos, usar criterios estrcuturales y aplicarlas para obtener desplazamientos menores al dado por la Norma E030.

CaseType Combinati on Combinati on Combinati on

StepTy pe

U1

R3

DRIFT X-X

DRIFT Y-Y

U2

U3

R1

R2

Max

0.0068 78

0.0100 95

0.0003 38

0.0042 05

0.0028 56

0.0000 36 1

0.002

0.003

Max

0.0196 79

0.0297 67

0.0006 57

0.0060 66

0.0039 98

0.0001 18 2

0.004

0.007

Max

0.0363 53

0.0555 99

0.0009 44

0.0074 11

0.0048 84

0.0002 25 3

0.006

0.009

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