DISEÑO EN ACERO CON SAP.pdf

DIPLOMADO DE ESPECIALIZACION INTRODUCCION AL ANALISIS AVANZADO

CSi CARIBE - DISEPRO EIRL

INTRODUCCION AL ANALISIS AVANZADO

autor: Ing. Jorge Cabanillas Rodriguez, MSc

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CAPITULO N°01 DISEÑO DE NAVE INDUSTRIAL CON COBERTURA METALICA Y CERRAMIENTO CONTINUOS EN UN AREA DE 20m x 30m En este capítulo vamos a diseñar una estructura cuyo material predominante es el acero A-36, para este fin usáremos el software SAP2000V16, las cargas impuesta será por el peso propio de las secciones computadas desde los materiales; la sobrecarga distribuida sobre las vigas principales y secundarias; así como la acción del viento y sismo. La geometría en planta, y elevación es como se muestra a continuación Usando la herramienta de SAP2000 se procede a realizar este proyecto en cuatro etapas: 1.- Modelo Matemático 2.- Cargas 3.-Análisis 4.- Diseño de elementos que conforman la estructura

1.- MODELO MATEMATICO En esta primera sección se tiene que fijar la disposición y tamaño inicial de los elementos que 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 las unidades en el sistema internacional S.I.; luego generar las grillas de dibujo según la geometría en planos de distribución en planta y elevación; así tenemos:

Selección Selección de Un idades (S.I .)

Selección Selección solo gri ll as y edición de texto

Luego vamos a editar la altura de la grilla en el eje Z; el tamaño de la burbuja que identifica a los ejes, activamos el comando de edición haciendo clic derecho del mouse en cualquier ubicación de la pantalla de trabajo del SAP2000, luego en Modify/Show System corregimos System corregimos la altura de Z2 en 2.50 m, seleccionando la opción por espaciamiento (spacing), se muestra el esquema con los pasos a seguir:















La vista a usar será la seleccionada en view con la opción 2D, buscamos una elevación en la pantalla de la izquierda en el plano XZ y posición Y=0

Comando Vi ew/ Set Set 2D Vi ew vista vista fr ontal sobre eje eje 1-1

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 opción Define/Materials ingresaremos ingresaremos los siguientes datos:

Concreto:

           √             Coeficiente de deformación transversal (coef. poisson)   

Cuadro de dialogo dialogo para defi defi ni r el material Concreto Concreto















Acero A-36:

                 Coeficiente de deformación transversal (coef. poisson)   

Cuadro de dialogo dialogo para defi defi nir el material Acero Acero A -36

Aluminio:

                 Coeficiente de deformación transversal (coef. poisson)   















1.2 Propiedades de Secciones.- vamos a definir las secciones que usaremos en este proyecto; vamos import ar de la base de data del programa las secciones I/Wide Flange; la encontraremos en el archivo Secion.pro















Se define tres secciones: Columnas (list W18x60 a W18x106), Vigas (vigas principales de los pórticos) donde la sección es una lista de perfiles desde la W12x14 hasta la W12x35; del mismo modo hacemos definimos las correas (list W6x9 – W6x9 – W6x25) W6x25)

Columna W18x60 – W18x106 W18x106

Aut o L ist Vi gas W12x14 hasta W12x35

L ist Corr eas W6x9 hasta W6x25

















1.3 Draw/ frame.- En la ventana de la Izq (elevación) vamos a generar las columnas con la seccion definida en el paso anterior.

Generamos Generamos las vigas, seleccionando seleccionando en en Dr aw lin e Section Section V I GAS (Au to Li st) conti nua a momento momento

















La longitud de la Viga podemos observarla haciendo clic derecho sobre el elemento; en nuestro caso es L=10.30m, para dividir este elemento se va a usar la relación entre el primer segmento y el último segmento, la división de este frame obedece a que vamos a generar una correa a 0.30m desde la cumbrera donde colocaremos la primera correa longitudinal. Así la relación será L1=0.30m / L2=10.00m =0.03

Seleccionamos Seleccionamos el eleme elemento nto dividi do y con cl ic izq. del del mouse obs observamos ervamos la lon gitu d 0.30m Luego seleccionamos las dos vigas y las dividimos en 08 segmentos de igual dimensión; esto quiere decir que la relación entre el primer elemento a dividir y el ultimo será = 1, porque tendrán la misma longitud. En estos nudos generados se va a generar las correas longitudinales a lo largo del eje paralelo a Y-Y; estos elementos se conectaran a la viga principal necesario liberarlos

















1.4 Edit / Extrude/Extrude points to frame/cables.- A partir de la selección de nudos producto de la división del frame VIGAS vamos a seleccionar los nudos de la viga derecha e izquierda (serán 16 nudos seleccionado) y vamos a generar con el comando extrude desde point a frame las correas longitudinales del proyecto; como se muestra en el cuadro de dialogo, seleccionamos OK.

1.5 Edit lines/join frames.- Antes de replicar los pórticos a los demás ejes, vamos a unir las vigas principales; esto solo sirvió para generar las correas a lo largo de Y-Y, en el siguiente cuadro se esquematiza esta opción.

















1.6 Edit / Replicate/ Linear.- Con el comando Replicate/linear, vamos a generar los pórticos en las posiciones finales; equidistante 6m paralelo al eje Y-Y 5 veces sin eliminar los objetos seleccionados

Luego vamos a ubicar 02 nudos por debajo de los extremos de la viga principal a una distancia de 1.00m por debajo de la posición inicial de la viga; con esto lograremos hacer las vigas de conexión longitudinal, en algunos proyectos esta viga se denomina viga carril y puede ser diseñada para cargas de un puente grúa con una carga móvil.

















1.7 Section Properties.- en este comando vamos a definir la cobertura de aluminio usando la opción membrana para transferir las cargas sobre los elementos de apoyo; correas y vigas. Después de definir la sección usaremos la opción extrude desde cobertura total de este proyecto

las vigas principales para generar la



















1.8 Extrude / Extrude Lines to Areas.- para generar la cobertura seleccionamos los frame viga; a partir de ellos realizamos la extrusión de líneas a áreas; escogiendo la sección definida en el punto anterior (cobertura) con un intervalo de 6m y un número de repeticiones de 5; sin eliminar los objetos fuente que nos sirve de apoyo para generar el techo.



















1.10 View/ Set Display Options.- activar la opcion General / Extrude View

Vi sta de la nave en en 3d con extru sión Se observa que las correas tienen orientación en dirección de la gravedad; lo que deseamos es que las correas sean perpendicular a las vigas principales; es decir tenemos que hacer paralela los ejes locales de 1 y 3 de las vigas principales y las correas, respectivamente.



















1.11 View/ Set Display Options, se va a seleccionar en una vista 3D View X-Z con apertura 0; esta vista permitirá ver todas las correas solapadas en un nudo; es decir al seleccionar estos nudos to das las correas que están detrás en cada posición quedaran marcadas; haciendo un cross windows vamos a tomar todas las correas de la izquierda y le asignaremos un grupo; del mismo modo deben de realizar estos pasos para las correas que se ubican al lado derecho del pórtico.

Selección Selección de correas ubicadas a la i zqui zqui erda del del pórt pórt ico



















1.12 Select/ Groups…, este comando es usado para seleccionar por grupos todos los elementos que se han nombrado dentro de un determinado grupo; en nuestro caso seleccionaremos las correas del grupo de la izquierda (grupo: Correa Izq)

1.13 Assign/Frame/ Local Axes, con las correas de la izquierda seleccionada vamos a igualar los ejes de las correas y las vigas principales de tal manera que estos quedaran perpendiculares entre si. (Hacer estos pasos con los elementos de la correa de lado derecho).



















Se obse obser va que los local axes 1(de la viga) y el el 3(de las correas der) der) son son par alelas; por lo t anto ambos elementos ser ser án perpendi cul ares ar es entr e sí sí; hacer los mi m i smo pasos par a l as corr eas de la derecha.

1.14 Edit/Move, vamos a incluir pedestales en la parte inferior de las columnas; estas están a 1.50m de la ubicación Z=0 . En una vista 3DView en el plano YZ apertura 0 vamos a seleccionar todos los nudos de la base de la columna





















1.15 Edit Lines/ Divide Frames, seleccionamos las columnas y dividimos con el grid plane XY visibles en Z























































Tensor es en la n ave



















2.0 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.

2.1 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 que se encuentran adheridas a ellas como tuberías, conductos de aire, luminarias, acabados, cielo raso suspendido, etc será definida como SUPERDEAD. En la práctica los Reglamentos vigentes proporcionan tablas que ayudan al diseñador a cuantificar estas magnitudes.





















2.2 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 = 30kg/m2





































C4 = -0.60-(0.3)=-0.9 ó C4=-0.6-(-0.3)=-0.3

C4=-0.9

C5 = -0.70-(0.3)=-1.0 ó C5=-0.7-(-0.3)=-0.4

C5=-1.0

PRESIONES

















































































































































































































































































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