SAP - 2000 NIVEL: BASICO BASICO
Ing° Carlos E. Ramos Brast
SAP: PROGRAMA DE ANALISIS ANALISIS ESTRUCTURAL Este Programa Programa efectua análisis Estatico, como Dinamico, así como como Analisis No-lineal, el análisis de de las estructuras estructuras las analiza mediante mediante El Metodo de Elementos Finitos. Para el análisis de toda estructura se se deben definier previamente: -) Pro Propi pied edad ades es de dek k Ma Mate teri rial al.. -) Los Elementos Elementos tipo tipo barra barra o Fram Frame: e: Vigas, Vigas, columnas, columnas, armadur armaduras as -) Elementos Elementos tipo cáscar cáscara a o Shell Shell:: muros, muros, losas. losas. -) Nudos que representan conexiones conexiones de los elementos. -) Restricciones y resortes que soportan los nudos. -) Cargas; peso propio, sismo y otros. -) Después del análisis, el modelo incluirá desplazamientos, desplazamientos, esfuerzos y reacciones.
Pantalla de Incio del programa, solo solo se han activado los los comando: -) File y Help
DESCRIPCION DEL PROGRAMA PROGRAMA SAP - 2000
Tipo de sistema de Ejes Coordenados Unidades
-) Abre Abre un un Modelo Modelo Nuev Nuevo o (Ctrl (Ctrl + N) -) Abre Abre un archiv archivo o ya existe existente nte (Ctrl (Ctrl + O) -) Permite Permite guarda guarda la Estructu Estructura ra (Ctrl (Ctrl + S) -) Permite Permite Impri Imprimir mir la Gra Grafica fica (Ctrl (Ctrl + g) (Ctr trll + w) -) Permite actualizar la ventana cuando hay Modificaciones (C
-) Lo Lock ck-U -Unl nloc ock k (P (Per ermi mite te cer cerra rarr y ab abri ri el arc archi hivo vo pro proce cesa sado do)) -) Ejecutar (F5) -) Permiten ampliar o reducir la vista y así obtener mayor detalle de la estructura. -) Rub ubb ber Ban and d Zo Zoon (F (F2 2) -) Restore Full View ( F3 F3) -) Zoom In One Step (Shift + F8) -) Zoom Ou Out on one St Step (Shift + F9 F9)
-) Pan: Mueve dinámicamente la estructura alrededor de la ventana exhibida. (F8) -) Permite ver la estructura en diferentes planos, así como 3D. -) Permite moverse en diferentes planos. -) Permite ver las propiedades de las secciones, etiquetas, ejes locales etc Reshaper(Reformar): Se usa para revisar las formas, con esta opción es posible mover los elementos. Dibujo Especial de un nudo(draw spacial joint): Se agrega un nudo extra o especial. Dibuje el Elemento Frame: Dibuja el elemento Frame localizando sus Puntos. Dibujo Rapido elemento Frame Un elemento Shell Cuadrangular(Losa, muros, etc) Un elemento Shell Rectangular(Losa, muros, etc) Dibujo rápido del Elemento Shell
HERRAMIENTAS SNAP: Controlan el movimiento del cursor, colocándolo cerca de la ubicació del punto sobre el modelo que se quiere dibujar. Puede ser encendido o apagado durante el dibujo. Existen 5 opciones del Snap: a) Snap de nudos y puntos grid: Esta opción se encarga de encontrar y capturar los nudos o intersecciones de Gridlines. b) Snap de Puntos medios y finales: Encargada de encontrar y capturar los puntos medios de los elementos Frame y Shell. c) Snap de intersecciones de elementos: Encargada de encontrar y capturar la intersección de los elementos Frame o de un elemen to Frame con un elemento Shell. d) Snap de Perpendicular: Encargada de encontrar y capturar los puntos de intersección de una linea perpendicular a elemento Frame y Shell e) Snap de líneas y bordes: Encargada de encontrar y capturar cualquier línea de elemento o línea de guía.
FILE
Importar datos desde Access Importar datos desde Excel Importar datos $2k File
Importar archivo de Autocad
Crear Video(Mayormente del Analisis Dinamico) Comandos para Imprimir tanto graficas como Tablas
Modifica y agrega comentarios al Proyecto Da Archivos de Entrada y Salida de Datos
EDIT
Permite Cortar los elementos Copia Elementos señalados Pega los Elementos copiados o cortados Elimina Elementos Puede Adicionar Modelos Extras. Interacción con la Base de Datos Efectua Replicas de los elementos. Extrude los elementos Shell, y los Convierte en Solidos. Mueve los Elementos Alinea puntos. Divide Frame(tanto en el numero de divisiones, como Intersecciones) Mesh Areas(Permite dividir los elementos Shell)
DEFINIR Materials: Materiales(sea de Concreto, Acero, Albañileria, etc) Frame-Cable Sections: Seccion de las Barras y tipos(por ejemplo define ,columnas, vigas, si son de acero de concreto, etc) Area Section: Sección de los Muros o Losas. Solid Properties: Define las Propiedades de los Solidos Link Properties: Define Propiedades de los Elementos Link(esto se usa, para casos de contacto). Hinge Properties: Define las propiedades de las Rotulas plasticas, se usa para el análisis Pushover. Mass Source: Permite que el programa calcule la Masa. Joint Constraints: define si los puntos pertenecen a Diafrag, o a elementos de cuerpo. Join Patterns: Se usa para modelamientos de Tanques, cisternas, etc. Groups: Se asigna una nomenclatura a un grupo de elementos. Load Cases: Define el tipo de Caso a analizar( Carga, muerta viva, sismo, viento nieve, etc) Bridge Loads: Se usa para el analisis de Puentes. Functions: Se define las diferentes funciones para el analisis Dinamico (Espectro de Respuesta, o una Señal sísmica) Analysis Cases: Se ven los casos a Analizar Combination: Se asignan las combinaciones de carga(ejem: 1.4CM + 1.7CV
SELECT
Permite seleccionar por Grupos. Permite seleccionar elementos por sus Secciones Selecciona elementos Shell Por sus Secciones Seleccina los Solidos por sus Propiedades Selecciona los elementos Link por sus propiedades Selecciona cualquier elemento por su Nombre.
Se Asignan las Restricciones en los Apoyos. Se Asignan las respectivos Diafragmas, o Body Se Asignan los resorte en los nudos, para modelar el suelo Se Asignan la correspondiente Masa a las estructura para el análisis Dinamico Se Asignan a las Barras su respectiva Seccion. Se Asignan a los elementos Shell su respectiva Seccion. Se Asignan cargas en Puntos. Se Asignan las cargas en los Marcos(Frame) Se Asignan las Cargas a los elementos Shell(w\m²) Su Usa para asignar la carga Hidraulica en tanque. Se Asigna un respectivo grupo.
RESTRICCIONES
Space Frame: Marco en el Espacio Space Frame: Marco en el Espacio Plane Frame: Marco en el Plano. Plane Frame: Marco en el Plano. Plane Grid: Parrillan en el Plano. Plane Grid: Parrillan en el Plano. Space Truss: Braguero Espacial Space Truss: Braguero Espacial
Muestra la Estructura sin Deformacion. Permite ver la cargas que le hemos asignado a los puntos y elementos(ejem, frame, shell point). Permite ver las propiedades de los elementos
Nos muestra la Deformacion de la estructrura. Muestra las Fuerzas Internas debido a la aplicaón de las Cargas. Show Response Spectrum Curves Show Plot functions Show Static Pushover Curve
Se usan para Analisis Dinamico, Tiempo Historia Asi como Analisis Pushover. Nos Permite ver los Resultados en tablas, tanto Para el analisis modal, fuerzas en los elementos, Propiedades de los elementos, periodos de vibración, etc)
Stell Frame Design
Diseño de Elementos de Acero Diseño de Elementos de Concreto
Opciones del Programa
En el Sap usamos elementos tales: Frame, Shell y Solidos.
Elemento Frame (Columna o Viga)
Estructura Modelada con Elementos Solidos
Estructura Modelada con Elementos Shell
Dichos Elementos tienen un sistema de coordenados locales (axes Local), dichos ejes Estan dados de diferente color: Celeste: Eje 3(Z) Rojo: Eje 1(X) Blanco: Eje2(Y)
EJEMPLO # 1: Se tiene la siguiente viga de concreto, determinar los diagramas de Fuerza Cortante, Momento Flector, reacciones de los apoyo. Despreciar el peso propio de la estructura. Para el efecto de la solucion asumir los valores faltantes.
1.2 Tn-m-1 2.5 Tn
0.5 Tn-m-1
1.5 m
3m
6m
3.5 m
Paso # 1: Definir Unidades Seleccionar las unidades que desea trabajar. Esta opción se encuentra en la parte inferior derecha de la pantalla principal del Sap-2000
Modificar las Unidades, colocarlas a Ton, m ,C.
Paso # 2: File New Model - Beam
Numero de Paños: 3 Longitud de Paños: 6.0 OK
3D
XZ
Paso # 3: Hacer click en el plano XZ, con el boton derecho entrar a: Edit Crid Data. Señalar Global y entrar a Modify-Show System
Modificar X Location: -9 -------- 0.0 -3 -------- 3.0 3 ------- 9.0 9 ------- 12.50
Y activar “ Glue Joints to Grid Line” OK-OK
Ir a la Ventana en 3D y sombrear toda la estructura, luego ir a : Edit Divide Frames Break at intersections With Selected Frames and Joints
OK
Paso # 4: Hacer click en el plano XZ, y seleccionar los apoyos que van externos. Assign Joint - Restraints
Apoyo o soporte fijo (“fixed”) que restringe desplaz. y rotaciones en todas las direcciones (Empotrado). Soporte Articulado (“Pin”) que restringe desplaz. en dos direcciones. Soporte de rodillo(“roller”) que restringe desplaz. En una dirección. Junta Libre de soporte
OK
Paso # 5: Ir a: Set Display Options
En Joints, activar: Labels OK
Paso # 6: Señalar el apoyo en la ubicación # 4 y especificar un apoyo articulado
Paso # 7: Especificar el material: Define. Materials Conc – Modifi\Show Material
Mass per unit Volume: 0.0 Weight per unit Volume: 0.0
Propiedades para el Diseño
OK-OK
Paso # 8: Especificar una sección: Define. Frame\Cable Sections Choose Property Type for Add: Add Rectangular Click to: Add New Property llenar los siguientes datos: Section Name: VIGA25x40 Material : CONC Depth(t3): 0.40 ----- Peralte With(t2):0.25 ----- Ancho. Concrete: Reinforcement: Design Type: Beam OK-OK-OK
OK-OK-OK
Paso # 9: Seleccionar la Viga, entrar en: Assign – Frame Cable – Section Type in property to find: VIGA25X40
OK
Paso # 10: Seleccionar el tramo “12” Asignar la Carga puntual de 2.5 TN Assign Frame Load – Point Load Case Name: Dead Load Type and Direction: Force Coord Sys: Global Direction: Gravity Point Loads: Distance: 1.5 m Load : 2.5 Especificar: “Absolute Distance from End-I”
OK
Paso # 11: Seleccionar el elemento “34” Frame Loads – Distributed\ Uniform Load: 0.5
OK
Paso # 12: Seleccionar el elemento “42” Frame Loads – Distributed: Trapezoidal Load: 1 2 Distance: 0.0 3.5 Load: 1.2 0.0 Especificar: Absolute Distance From End-I Uniform Load: 0.0
Paso # 13: Define: Load Cases Load Name: Dead. Type: Dead. Self Weight Multiplier: 0
OK
Paso # 14: Analyze: Set Analyse Options – XZ Plane
OK
Paso # 15: Run Analysis (F5). Desactivar analisis Modal
Run Now
OK
Paso # 16: Display Show Forces\Stress – Joints - OK
OK
Paso # 17: Display Show Forces\Stress Frames\Cables Moment 3 – 3 Options: Show Values on Diagram
OK
Paso # 18: Display Show Forces\Stress Frames\Cables Shear 2 - 2 Options: Show Values on Diagram
EJEMPLO # 2: Se tiene la siguiente viga de acero de sección W16x45, la viga consiste de dos luces Con extemo fijo y dos soportes internos tipo rodillo. La viga tienen en el soporte de al medio un desplazamiento de 10 cm hacia arriba. Determinar los diagramas de Fuerza Cortante, Momento Flector, reacciones de los apoyo. Considerar el peso propio de la estructura. Para el efecto de la solucion asumir los valores faltantes.
2.5 Tn
1.5 Tn-m-1 10 cm
6.00 m
1.5 m
5.50 m
Paso # 1: Definir Unidades Seleccionar las unidades que desea trabajar. Esta opción se encuentra en la parte inferior derecha de la pantalla principal del Sap-2000
Modificar las Unidades, colocarlas a Ton, m ,C.
Paso # 2: File New Model - Beam
Numero de Paños: 2.0 Longitud de Paños: 6.0 OK
3D
XZ
Paso # 3: Hacer click en el plano XZ, con el boton derecho entrar a: Edit Crid Data. Señalar Global y entrar a Modify-Show System
Modificar X Location: -6 -------- 11.50 Y activar “ Glue Joints to Grid Line” OK-OK
Ir a la Ventana en 3D y sombrear toda la estructura, luego ir a : Edit Divide Frames Break at intersections With Selected Frames and Joints
OK
Paso # 4: Hacer click en el plano XZ, y seleccionar el primer apoyo. Joint - Restraints
De Igual manera se cambia el tercer apoyo por su respectivo “rodillo”
OK
Paso # 5: Ir a: Set Display Options
OK En Joints, activar: Labels
Paso # 6: Especificar el material: Define. Materials Steel – Modifi\Show Material
OK-OK
Paso # 7: Seleccionar la Viga, entrar en: Assign – Frame Cable – Section Choose Property Type for Add: Import\Wide Flange – Add New – W16x45
OK-OK
Paso # 8: Seleccionar el tramo “23” Asignar la Carga Distribuida 1.5 TN-m-1 Assign Frame Load – Distributed Load Case Name: Dead Unifomed Load: 1.5
OK
Paso # 9: Seleccionar el tramo “31” Asignar la Carga puntual de 2.5 TN Assign Frame Load – Point Load Case Name: Dead Load Type and Direction: Force Coord Sys: Global Direction: Gravity Point Loads: Distance: 1.5 m Load : 2.5 Especificar: “Absolute Distance from End-I”
OK
Paso # 10: Seleccionar el Nudo “3” Asignar la Carga puntual de 2.5 TN Assign Joint Loads – Displacements Traslation Global Z: 0.10m
OK
Paso # 11: Analyze: Set Analyse Options – XZ Plane
OK
Paso # 12: Run Analysis (F5). Desactivar analisis Modal
Run Now
OK
Paso # 13: Display Show Forces\Stress – Joints - OK
OK
Paso # 14: Display Show Forces\Stress Frames\Cables Moment 3 – 3 Options: Show Values on Diagram
OK
Paso # 15: Display Show Forces\Stress Frames\Cables Shear 2 - 2 Options: Show Values on Diagram
Paso # 16: Display Show Deformed Shape
OK
EJEMPLO # 3: Obtener las Fuerzas Axiales en las barras y las reaccione debido a los siguientes estados: a) Carga Muerta. b) Carga Viva. c) Combinación de carga Pu = 1.2 D + 1.6 L d) Combinación de carga ; 1.2D + 1.5E + 0.5L
