GUIA DE USUARIO SAP2000V18
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
2
”
CAPTITULO I. INTRODUCCION 1.1. MODELO ESTRUCTURAL EN SAP2000
SAP2000 es un programa de cálculo estructural que analiza y diseña una estructurara estructurara usando un modelo que se puede definir en la interface gráfica de usuario, el modelo estructural consiste consiste básicamente de los siguientes componentes: componentes:
1. Units (Unidades) 2. Objects (Objetos) 3. Groups (Grupos) 4. Coordinate Systems and Grids (Sistema de Coordenadas y Cuadricula) 5. Properties
(Propiedades)
6. Functions (Funciones) 7. Load Patterns (Patrones de Carga) 8. Load Cases (Casos de Carga) 9. Load Combinations (Combinaciones de Carga) (Configuraciones de Diseño) 10. Design Settings (Configuraciones
11. Output and Display Definitions (Definiciones de salida y
visualización)
1.1.1. UNITS (Unidades ) SAP2000 trabaja trabaja con cuatro unidades unidades básicas: fuerza, longitud, longitud, temperatura temperatura y tiempo. El programa programa ofrece diferentes conjuntos compatibles de fuerza, longitud y temperatura para elegir como “Kgf, m, C°” o “Kip, in, F” Una importante distinción distinción debe ser identificada identificada entre masa y peso. Masa (mass) (mass) es usado solamente para para calcular inercia dinámica y para cargas resultantes de la aceleración del suelo. El peso (weigth) es una fuerza que que puede ser aplicado como cualquier otra fuerza fuerza Cuando un nuevo modelo es iniciado, SAP2000 va a preguntar al usuario, especificar un conjunto de unidades. Estas unidades se convierten en “unidades base” para el modelo. Aunque las unidades unidades pueden ser definidas una vez en el modelo, estos valores son siempre el resultado de la conversión desde a unidades base del modelo definidas inicialmente.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-2-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
3
”
La medida angular siempre usa el siguiente formato:
- Geometría, tal Como orientación de eje, es siempre medido en grados sexagesimales (C°). - Los desplazamientos laterales son siempre medidos en radianes - La frecuencia es siempre medida en ciclos/segundo (Hz) 1.1.2. OBJECTS OBJECTS (Objetos y Elementos ) Los miembros físicos estructurales en el modelo están representados por objetos (objects). Usar al interface para dibujar la geometría de un objeto, y luego asignar las propiedades y cargas al objeto para definir completamente completamente un modelo del miembro físico. Los siguientes tipos están disponibles, listados en orden de geometría dimensional.
1.1.2.1.
a.
Objetos Objetos Punto (dos tipos )
automáticamente creados creados en las esquinas esquinas o partes finales de de todos los objetos objetos y ellos Joint Objects: son automáticamente pueden ser explícitamente agregados a los apoyos del modelo u otro comportamiento localizado.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-3-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
4
”
b. Grounded (One-joint) link objects: Son usados para apoyos con comportamientos especiales, tales como aisladores, amortiguadores, resortes (springs), y mucho más.
1.1.2.2.
Objetos Línea (dos tipos)
a. Frame/Cable/Tendo objetcs: Son usados Son usados para modelar vigas, columnas, cerchas, cables y tendones.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-4-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
5
”
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-5-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
6
”
b. Connecting (two-joint) link objects: Son usados para modelar comportamientos de miembros especiales, tales como aisladores, amortiguadores, resortes, y mucho más. Al igual que los objetos frame/cable/tendón, estos objetos pueden tener longitud cero. Un objeto tipo “Link”, en SAP2000 tiene hasta tres comportamientos diferentes: lineal (linear), no lineal (nonlieanr) y dependiente de la frecuencia (Frequency dependent).
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-6-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
”
7
1.1.2.3. Objetos Área (Shells): Son usados para modelar, membranas, membranas, plateas, muros, muros, pisos y otros objetos parecidos, así como solidos bidimensionales.
1.1.2.4.Objetos 1.1.2.4.Objetos Solidos (Solids): Son usados para modelar solidos tridimensionales. Como regla general, general, la geometría geometría del objeto debe debe ser corresponder a la de miembro físico. físico. Esto simplifica
la
visualización del modelo y ayuda con el proceso de diseño. SAP como programa de elementos finitos, tiene la opción de dividir modelos físicos en elementos finitos (meshing) para propósitos de análisis.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-7-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
”
8
GRUPS (Grupos ) 1.1.3. GRUPS
Un grupo es una colección específica específica de objetos. Puede contener un cierto cierto número de objetos de cualquier cualquier tipo. Los grupos tienen muchos usos, incluyendo:
-
Rápida selección de objetos para edición y asignación
-
Definición de secciones de corte a través del modelo.
-
Agrupar objetos objetos que van a compartir compartir el mismo mismo diseño.
Tantos grupos como sean necesarios pueden ser definidos. Usar grupos es una poderosa forma de manejar modelos de gran tamaño.
COORDINATE SYSTEMS SYSTEMS AND GRIDS (Sistem a de Coorden adas y Cuadri cul a) 1.1.4. COORDINATE
En SAP2000, los ejes (Grids), pueden pueden ser definidos con Coordenadas Cartesianas Cartesianas o Cilindradas. No hay límite para la cantidad de ejes definidos definidos en un modelo y pueden pueden ser rotados en cualquier cualquier dirección o modios a cualquier lugar en el modelo. Todas las ubicaciones en el modelo están básicamente definidas con respecto a un solo sistema de coordenadas global. Esto es es un sistema de coor coordenadas denadas cartesiano cartesiano tridimensional tridimensional que cumple con la regla de la mano derecha. Los tres ejes, denotados como X, Y y Z, son mutuamente perpendiculares entre sí. SAP2000 siempre considera considera la dirección global +Z como hacia arriba. Por defecto, la gravedad actúa en la dirección –Z.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-8-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
”
9
Sistemas de coordenadas adicionales adicionales pueden ser definidos para asistir en el desarrollo y visualización del modelo. Los sistemas son definidos con origen y orientación medidos con respecto al sistema global. Por cada sistema de coordenadas (sistema (sistema global o adicional), los usuarios pueden definir definir un sistema de cuadricula tridimensional que consiste en la intersección de líneas usadas para localizar objetos en el modelo. Cada cuadricula puede ser del sistema cartesiano, cilíndrico o de tipo general. Las operaciones de dibujo tienden a tener “imanes” para guiar al usuario al menos menos que esta opción este apagada. Los imanes facilitan una construcción precisa del modelo. Cuando una línea de la cuadricula es movida, una opción puede ser usada para especificar que los puntos en el modelo se mueve con ella. Cada objeto en el modelo (punto, línea, área, etc.) tiene su propio sistema de coordenadas coordenadas usado para definir sus propiedades, cargas cargas y respuesta por ese objeto, los ejes de cada sistema de coordenadas local son denotados por 1, 2 y 3. El sistema de coordenadas local no tienen una cuadricula asociada.
1.1.5. PROPERTIES PROPERTIES (Propiedad es) Las propiedades son asignadas a cada objeto para determinar determinar el comportamiento estructural estructural de ese objeto en el modelo. Algunas propiedades, tales como material y sección, son definidas antes de asignar a los objetos. Por ejemplo, un modelo puede tener las siguientes propiedades: Una propiedad de m aterial como concreto de 210kg/cm2. Una propiedad de sección como por ejemplo una sección rectangular llamada V-201 (25x40) con una propiedad de material de concreto de 210 kg/cm2 Otras propiedades, propiedades, tales como liberaciones liberaciones de punto o condiciones de apoyo, apoyo, son asignados directamente directamente a los objetos. Estas propiedades pueden ser solamente cambiadas por el usuario.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-9-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
”
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
10
-10-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
11
”
FUNCTIONS (Funci (Funci ones ) 1.1.6. FUNCTIONS
Esta opción está disponible para describir describir como una carga varía como una función función de periodo o tiempo. Las funciones son necesarias para ciertos tipos de análisis solamente. No son usados para análisis estático. Una función es una serie de datos de un par de coordenadas digitaliz digitalizadas adas abscisa-ordenada. Cuatro tipos de funciones están disponibles:
Response-spectrum functions: functions : Aceleración Pseudo-espectral vs. Periodo para uso en análisis de Espectro de respuesta.
Time-history functions: functions : Magnitud de Carga Vs tiempo para uso en análisis tiempo-historia.
Funciones Steady-State: Magnitud de Carga Vs frecuencia para uso en an álisis steady-state.
Funciones de Power-Spectral-density: Magnitud de Carga al cuadrado por la frecuencia vs frecuencia para uso en análisis power-spectral-density.
Tantas funciones como sean necearías necearías pueden ser definidas; las funciones funciones no son asignadas a los objetos o elementos, sino que son usados en la definición de casos de carga (load cases). (Patro nes de Carga) 1.1.7. LOAD PATTERNS (Patro
Las cargas representan acciones acciones sobre la estructura, tales como fuerza, presión, presión, desplazamientos de apoyos, efectos térmicos, aceleraciones aceleraciones del suelo, entre otras. Una distribución espacial de cargas cargas sobre la estructuras estructuras es llamada patrón de carga (load pattern). Tantos patrones de carga específicos como sean necesarios pueden ser definidos; típicamente los patrones de carga separados pueden ser definidos así se tiene Carga Muerta (Dead (Dead Load), Carga Viva (Live Load), Load), Carga Carga de Viento (Wind Load), Carga de Nieve (Snow Load), Carga Térmica (Thermal Load), etc. Las cargas que necesitan variar independientemente, independientemente, ya sea para propósitos propósitos de diseño o porque porque como estas serán aplicadas a la estructura, estas deben ser definidas como patrones de carga diferentes. Los patrones de carga pueden ser definidos de forma automática o por el usuario: Los patrones como por ejemplo Sismo (Seismic), Viento (Wind) y Cargas Móviles (Moving Loads), son definidos de forma automática por el programa. Pero también pueden ser ingresados por el Usuario.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-11-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
12
”
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-12-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
13
”
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-13-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
14
”
Las cargas definidas definidas por el usuario usuario pueden ser definidas y aplicadas aplicadas de varias maneras, maneras, como por ejemplo ejemplo Fuerzas puntuales y distribuidas, distribuidas, momentos, desplazamientos, desplazamientos, temperatura, esfuerzos y presión.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-14-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
15
”
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-15-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
16
”
Después de definir un patrón de de carga especifico, lo siguiente siguiente es asignar el valor de la carga a los objetos o elementos como parte de ese patrón de carga. carga. Los valores de carga asignados a un objeto o elemento específico el tipo de carga (fuerza, desplazamiento, temperatura), su magnitud y dirección (es aplicable). Cargas diferentes pueden ser asignadas a diferentes diferentes objetos objetos como parte parte de un solo patrón de carga. Cada Cada objeto o elemento se le puede asignar múltiples patrones de carga.
1.1.8. LOAD CASES (Casos de Carga) Un caso de carga define define como las las cargas serán aplicadas aplicadas a la estructura y como la respuesta respuesta estructural estructural va a ser calculada. Varios tipos de carga están disponible. Brevemente los casos de carga están clasificados como lineales o no lineales dependiendo como la estructura responde a las cargas aplicadas.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-16-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
17
”
Los siguientes tupos de casos de carga están disponibles en SAP2000
Static (Estático): El tipo más común de análisis. Las cargas son aplicadas sin efectos dinámicos.
Eigenvector o Ritz-vector. Las Modal: Calculo de los modos dinámicos de la estructura usando el método Eigenvector cargas no son de hecho aplicadas, aunque ellas pueden ser usadas para generar vectores Ritz.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-17-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
”
18
Response-Spectrum (Espectro-Respuesta): Calculo estadístico de la respuesta causada por cargas de aceleración del suelo. Requiere Funciones de Espectro-Respuesta (Response-Spectrum Functions).
Requiere Funciones Funciones de TiempoTiempoTime-Histo Time-Histo ry (Tiempo Historia): cargas variantes con el tiempo son aplicadas. Requiere Historia (Time-History (Time-History Functions). La solución solución puede ser supersticiones supersticiones modales o métodos directos.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-18-
de integración
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
19
”
Buckling: cálculo de modos de estructuras al borde del colapso bajo la aplicación de cargas.
autoequilibrantes. Hyperstatic: Calculo de fuerzas secundarias debido a fuerzas de preesfuerzo y otras cargas autoequilibrantes.
severa causada por cargas vehiculares vehiculares en movimiento a lo largo Moving Load: Calculo de la respuesta más severa de caminos en la estructura. Usa cargas de vehículos definidas y caminos definidos en lugar de patrones de carga usado en otros tipos de análisis.
Multi-Step Static: Análisis Static: Análisis estático estático lineal lineal para casos casos de carga multi-stepped. multi-stepped.
harmónicamente son aplicadas en una o más frecuencias. frecuencias. Requiere funciones Steady State: cargas que varían harmónicamente de steady-state.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-19-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
20
”
Power Spectral Density: cargas que varían harmónicamente son aplicadas de acuerdo a especificaciones probabilísticas de cargas sobre un rango de frecuencias, y el valor esperado de la respuesta es determinado. Requiere funciones de power-spectral-density. power-spectral-density.
Nonlinear Static: las cargas son aplicadas sin efectos dinámicos. Puede ser usado para un Análisis Pushover.
Nonlinear Nonlinear Staged Staged Construc tion
Nonlinear Time-History
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-20-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
21
”
1.1.9. LOAD COMBINATIONS (Combinaciones de Carga) También llamadas “Combo”, es denominada combinación combinación de carga al resultado resultado de una o más casos de carga u otras combinaciones. Cuando Cuando una combinación es definida, esta aplica aplica los resultados para cada objeto en el modelo. modelo. Hay 5 tipos de combinaciones de carga;
Linear type (de tipo lineal): Resultado de los casos de carga incluidos y combinaciones que son lineales.
Absolute type (de tipo absoluta): absoluta): Los valores absolutos del resultado de casos de carga y combinaciones agregadas.
SRSS type (de tipo SRSS): la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los resultados de los casos de carga y combinaciones.
Envelope Type (de tipo envolvente): Los resultados de los casos de carga y combinaciones son alternados para encontrar los valores máximos y mínimos.
positivos son agregados agregados para el máximo máximo y valores negativo negativo es agregado para el Range Add Type: valores positivos mínimo para las casos de cargas y combinaciones incluidas en el modelo, eficientemente genera las respuestas máximas y mínimas para el patrón de carga establecido.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-21-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
22
”
1.1.10. DESING SETTINGS (Configuraciones de Diseño) Las características características de diseño son usadas usadas en elementos elementos tipo barras barras (frame) cuyas propiedades propiedades de sección
usan
materiales tales como concreto, concreto, acero o aluminio. Muchas configuraciones configuraciones pueden pueden ser hechas que afecta el diseño de un modelo particular:
Un código de diseño se puede usar para cada tipo de material, AISC-360-10 para acero, EUROCODE EUROCODE 2-2004 para concreto, AA-ASD 2000 para aluminio.
Configuraciones Configuraciones específicas Como los códigos antes descritos pueden ser aplicadas al modelo.
Combinaciones para la cual el diseño debería ser chequeado.
Grupos de objetos o elementos que podrían compartir el mismo diseño.
Para el diseño de barras de acero acero y aluminio, el programa programa puede automáticamen automáticamente te seleccionar una sección óptima desde la lista previamente definidas definidas por el usuario. La sección también puede ser cambiada cambiada manualmente manualmente durante el proceso de diseño. Como un resultado Aunque no haya una configuración configuración explicita para objetos “Shell” de concreto, el programa muestra un diseño por esfuerzo y el contorno reforzado necesario para soportar el componente de fuerza de tensión desde la pareja resuelta resuelta de tensión – comprensión. Esta información se accede desde menú Display para
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-22-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
23
”
Elementos Shell. She ll. El área d e reforzamiento requerido es calculado usando el material de refuerzo especificado por el usuario desde el menú Define.
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-23-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
24
”
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-24-
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
25
”
1.1.11. OUTPUT AND DISPLAY DEFINITIONS (Definiciones de Salida y Visualización) La definición del modelo en SAP2000 SAP2000 y los resultados del diseño y análisis pueden ser vistos vistos y guardados de diferentes maneras, incluyendo:
Vistas 2D y 3D del modelo
Vista de plantas y elevaciones elevaciones son automáticamente automáticamente generados con relación relación a cualquier eje eje definidos para una rápida navegación del modelo. Los usuarios también pueden definir su propia sección o elevación usando el comando Developed ELevation.
CERSA ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-25-
SAP V 18.1.1
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
26
”
Tablas de valores, hojas de cálculo o en formato de base de datos (Interactive Database Editing).
Documentos con formato que contienen contienen tablas de valores con gran descripción textual y formato HTML.
Reportes creados por el usuario usando un solo comando
Reportes personalizados usando características avanzadas avanzadas de reporte, tipo Memoria de Cálculo.
CERSA ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-26-
SAP V 18.1.1
Exportación a otros programas de diseño y dibujo AutoCad-SAP2000, Revit-SAP2000 Revit-SAP2000 y Excel.
“
SAP 2000 V 18.1.1 SAP
28
”
ING. ELMER BUSTAMANTE VALDIVIA
-28-
