UNIVERSIDAD SANTA MARÍA
Manual SAP2000 V.14 Diseño de Estructuras Regulares en Acero y Concreto Armado Aplicando el SAP200 V.14 Realizado por: Ing. Francisco Moya 15 De Mayo de 2012
El SAP2000 es un programa universal de cálculo, que permite obtener un análisis estructural mediante la simplificación simplificación de modelos matemáticos avanzados avanzados y complejos para cualquier tipo de obra civil. Se utiliza para el “Análisis y Diseño de Estructuras Estructuras de Acero y Concreto Armado”… Armado”…
Ejercicio # 1 Sencillo (Viga de Concreto armado y de Acero estructural) File Expediente Expediente Inicializar el modelo de forma predeterminada con las unidades unidade s
Utilizamos la Opción Beam (Vigas) (Vigas) y colocamos las dimensiones dimensiones requeridas.
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Se dividirá en 2 partes de 6 metros cada una.
Definir los materiales
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Agregar Nuevo material (Add new Material) “CONCRETO”
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Agregar Nuevo material (Add new Material) “ACERO DE REFUERZO”
Agregar nuevo material rápido (Add New Material Quick) “Acero-Steel”
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Definir las propiedades de la sección
Propiedades del miembro
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Importar propiedades de una sección
Una vez elegida la sección deseada, se abrirá automáticamente la carpeta donde se instaló el programa “Archivos de Programa”. Seleccionamos cualquiera de la base de datos que ya el programa contiene, en este caso trabajaremos con EURO.PRO, perfiles Europeos.
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Se seleccionó los perfiles I. Se importaron los perfiles IPE 100, 120, 140, 200.
Propiedades del perfil IPE-200
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Una vez importadas las secciones de acero. Definir ahora sección de concreto armado
Añadir una propiedad nueva - Add new property
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Se eligió una sección rectangular
Depth: Altura, Width: Ancho Los datos del acero de refuerzo
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Asignar el miembro de la sección para los 2 lados de la viga, la viga izquierda será de concreto armado de 30x50cm y la viga derecha estará constituida de Acero IPE-100.
Luego se abrirá la ventana de las propiedades previamente definidas, y se le asignará la que se desea para cada caso en particular.
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Definir patrones de carga “Load patterns”
Los patrones de carga son todas aquellas cargas que van a participar en el modelo.
El multiplicador del peso propio será de 1,1 “SUPERPOSICIÓN” 12
Definir casos de carga. “Load cases”
En este caso se borra el caso MODAL, el cual incorpora el análisis sísmico, mediante los espectros de respuesta o de diseño. Vibración y/o frecuencia. 13
Seleccionamos la viga de concreto armado de 30x50cm y le asignamos la carga, que para este caso trabajaremos con una carga distribuida.
Se le aplicará una carga distribuida a lo largo de toda la viga de 150kgf/m por Carga Permanente.
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Seleccionamos la viga de Acero IPE-100 y le asignamos una carga puntual a la mitad de la viga.
Mostrar en pantalla las cargas asignadas
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Seleccionamos el tipo de patrones de carga que deseamos visualizar.
Elegimos el patrón de carga por Carga permanente y se observa la carga distribuida aplicada a lo largo de la viga de concreto armado.
Para el patrón de Carga por peso propio podemos observar la carga puntual aplicada en la mitad de la viga de acero estructural.
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Ahora asignaremos para carga variable, para la viga izquierda una carga triangular y para la viga derecha una carga trapezoidal. Viga izquierda Carga TRIANGULAR
Viga derecha Carga TRAPEZOIDAL
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Elegimos el patrón de carga por Carga variable y se observa las cargas distribuidas en las formas que se le aplico a ambas vigas.
Para correr el modelo <
>
Ejecutar ahora
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Análisis completo
Se puede observar la deformación que obtuvo la viga, en función de las cargas aplicadas.
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Una vez corrido o ejecutado el modelo se puede mostrar las fuerzas aplicada para cada caso de carga en la estructura diseñada. Show Force (Mostrar Fuerza)
En este caso se eligió el caso para carga permanente buscamos el Momento 3-3, Momento 2-2 No debe tener. Debido a que solo está actuando la coordenada 3.
Ahora se tomo el caso para carga variable buscamos el Momento 3-3, Momento 2-2 No debe tener. Debido a que solo está actuando la coordenada 3.
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Haciendo click derecho en el frame o miembro que se desee, podemos observar los diagramas de corte, momento fuerza axial y deflexión de dicha barra.
Diseño de miembro de Acero <>
LA Norma Venezolana es Compatible con la LRFD 93
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La especificación AISC (American Institute of Steel Construction) para el diseño de edificios en acero, desde una primera versión realizada el año 1923, basada en el método en «Tensiones Admisibles» (ASD) ha evolucionado a lo que hoy se denomina el método de diseño basado en «Cargas y Resistencias Facturadas» (LRFD) La definición de estados límites asociados a un modo de falla es un concepto introducido en forma explícita en las disposiciones AISC con el método LRFD. Sin embargo, es preciso señalar que en especificaciones ASD anteriores, puede encontrarse el mismo concepto en forma implícita en diferentes situaciones.
Iniciar el diseño
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Con esta función podemos observar si el elemento en cuestión está o no fallando en el diseño, haciendo click derecho en el miembro podemos entrar a una ventana que nos refleja una serie de valores para los casos de cargas más desfavorables y nos permite mostrar los detalles del elemento seleccionado. <>
Falla); Porque la demanda es mayor que la capacidad;
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D/C limite 0,95 El programa considera que falla a un 5%.
El Programa trabaja a Flexo compresión bioxial. Una vez chequeado y detallado el diseño, se debe buscar algún otro perfil de mayor dimensión para que pueda chequear considerando la relación demando capacidad e ir probando hasta encontrar un perfil optimo que chequee y pueda usarse sin ningún inconveniente para la cual se está realizando el diseño. Es importante destacar que es aconsejable utilizar perfiles que estén trabajando a plenitud, llegando a estar muy cerca del valor de 1 con la prioridad de no sobre diseñar e incrementar los gastos de materiales, mientras utilizamos perfiles más grandes el costo aumentaría. Para ello se puede utilizar la opción Auto Select List, dentro de esa lista incorporamos varios perfiles y asignamos esta lista a la barra, para que el programa escoja automáticamente el perfil que chequee, es decir no falle.
Diseñ o de miembro de Concreto
Con esta función podemos observar el área de acero requerida, el porcentaje de acero que se requiere, etc. Haciendo click derecho en el miembro podemos entrar a una ventana que nos refleja una serie de valores para los casos de cargas más desfavorables y nos permite mostrar los detalles del elemento seleccionado. <>
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Refuerzo requerido excede el máximo permitido , se recomienda aumentar la sección. FIN EJERCICIO #1 Nota: Antes
de empezar el diseño verificar las unidades en que se trabajará el modelo, elegir el de su preferencia generalmente se trabaja en Kgf,m,C. Este primer Ejercicio práctico se realizó paso a paso con la finalidad de permitir al usuario conocer de manera sencilla varias funciones del Menú de inicio que nos presenta el programa SAP2000. A medida que vamos avanzando ya se presentará de una manera más directa los procedimientos a seguir para el análisis y diseño del elemento estructural, de igual forma explicar otras funciones que son necesarias para un buen y eficaz diseño elaborado con este programa de cálculo. Para Guardar el archivo se recomienda crear una nueva carpeta y en esa carpeta guardar el documento, debido que el programa genera unos archivos basuras por defecto. De no ser así el programa automáticamente generara múltiples archivos en el lugar donde se halla guardado. 25
Ejercicio # 2 (Losa de fundación) New Model I nicializar el modelo a partir de un archivo existente, nos permite inicializar un modelo de un archivo de SAP, en donde ya tendremos incorporados los materiales asignados en ese documento guardado. <> (Solo cuadricula).
Tomaremos el archivo con el nombre de Ejercicio #1, que fue el nombre que se le asigno al ejercicio anterior de la viga en donde ya están definidos los materiales, en este caso nos interesa el del concreto y el acero de refuerzo.
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Línea rápida de cuadrilla
Losa de fundación de 25m2 Plano XY
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Definir un sección de Área
Seleccionar el tipo de sección para agregar “Shell ” (Concha) <>
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Mostrar los parámetros de diseño de Co ncha
Shell-thin (Concha-delgada)
Two Layers (Dos capas) “Sup- Inf”
Dibujar un Shell Dibujar un elemento de área rápido
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Seleccionar la losa y colocarles los resortes con la finalidad de asignarles vínculos elásticos que simulan la rigidez del suelo a través del modulo de Balasto.
El modulo de Balasto es un dato proveniente del estudio de suelo, y se refiere a la propiedad mecánica que se obtiene al estudio de suelo, para obtener la tensión para que el deforme 1 cm. Se utilizará en este caso 4,5kgf/cm2el cual le corresponde 2,25 El suelo solo responde a compresión
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Seleccionamos el Shell para dividirla (Malla de elementos finitos)
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Vamos a considerar las “Cargas Nodales” Seleccionamos el nodo del medio, para considerar las cargas que se aplicaran.
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Y asignamos una carga de 5000kgf en carga permanente en el plano Z, se pone negativo porque se asume que va hacia abajo.
El mismo procedimiento para carga variable, en este caso la carga será de 2500kgf
Run Analysis <>
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Mostrar las fuerzas en las áreas (Shell)
Plano XY
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Sección de corte
Para observar la forma del diagrama de momento
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Está asociado a la cara del área de acero requerida Ast1 Se refiere al área de acero en el eje local 1 Ast2 Se refiere al área de acero en el eje local 2
El resultado que arroja es una cuantía de cm2 /cm Lo difícil en diseñar es ver su comportamiento
Se debe aumentar el espesor ya que supera demasiado el admisible (cm2 /cm)*100 para obtener el área de acero.
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Definir y agregar un grupo para realizar el corte en una sección Seleccionamos todas las áreas y los nodos en donde queremos evaluar el corte.
Definir el grupo
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Asignamos y definimos el corte de la sección una vez seleccionada el área y asignado el grupo.
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Para poder visualizar Esto se hace una vez corrido o ejecutado el modelo.
No existen valores ya que se selecciono un área de un extremo y la carga esta aplicada en el centro.
F3 Fuerza en Z, M1 Mx, M2 My Se estudia en ambos sentidos y se hacen varios cortes hasta encontrar los valores máximos. (Más desfavorable). FI N EJERCI CIO #2 39
Ejercicio # 3 (Zapata de fundación). Se realizará el diseño de una zapata de 4 m2
De igual manera que en el ejercicio anterior, vamos a inicializar un nuevo modelo desde un archivo existente. En este caso tomaremos el archivo con el nombre de ejercicio #2. Ok!
Cuatro líneas en X, cuatro líneas en Y y dos líneas en Z. Luego se modificará el espaciamiento.
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Haciendo click derecho en el boton derecho en cualquier sitio de la pantalla del programa. Modificar los datos de grilla
Plano 3D
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Definir las propiedades del sólido
Agregar nueva propiedad <>
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“Extrucciones” Se modifica la sección de área preestablecido en el ejercicio anterior para una zapata con espesor de 30cm
Una vez modificada se selecciona el área y se divide en varias partes para trabajar como elementos finitos Nos ubicamos en el plano XY para un valor de Z=0, generar unas áreas y seleccionamos el área que deseamos dividir, el cual se dividirá en 4 x 4
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Así quedara divida el aérea seleccionada con la finalidad de realizar una extrusión de un área a un sólido. Para crear el pedestal de 1 metro. Plano XY
Se vuelve a seleccionar el área generada y se procede a extruirla con el menú
Edit>Extrude>Areas to Solids…
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0,14m*10veces = 1,4m (Altura del pedestal)
Podemos observar que el elemento se convirtió en un sólido, muy útil esta herramienta para trabajar en elementos finitos. Plano 3D
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La función <> (Establecer la opción de la pantalla)
Activamos el Extrude View (Extrusión de vista) “3D”
Podemos observar el pedestal y la zapata de 2m x 2m creados.
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De igual forma las áreas que están involucradas en la zapata deben ser divididas. En este caso se dividirá en 6x6. Para ello se debe seleccionar las áreas que conforman la zapata y realizar el mismo procedimiento anterior para dividir las áreas respectivas.
El siguiente paso es establecer los casos de carga, las cargas de análisis y luego los vínculos elásticos que simulan la rigidez del suelo.
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Nos ubicamos en el plano XY para un valor de Z=0 y seleccionamos todo el área
Asignar resorte a la cara de un objeto sólido
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Colocar fuerzas axiales Seleccionamos todos los nodos del cuadro central en el plano XY para Z=1,4 Las cargas que se aplicarán son las siguientes: CP=6.000kgf CV=4.000kgf
Asignar las cargas en los nodos seleccionados
Asignamos el valor de carga permanente divido entre el número de nodos seleccionado.
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De la misma manera se realiza para la carga variable, para ello es útil el comando (Get previous selection). El cual selecciona automáticamente lo último que se haya seleccionado valga la redundancia en el programa, en este caso seleccionara los 25 nodos ubicado en el plano XY, Z=1,4, para aplicarle la carga correspondiente a carga variable.
Ahora vamos a incorporarle el momento Seleccionamos un lado en el plano XY, Z=1,4 y asignamos el valor de la carga correspondiente, aplicando el mismo procedimiento anterior. 3500(Fuerza) / 0,40(Brazo) / 5(Número de nodos)=1750kgf Carga permanente 4000(Fuerza) / 0,40(Brazo) / 5(Número de nodos) = 2000kgf Carga variable Para los nodos del extremo derecho se le asignará los mismos valores pero consigo contrario para poder incorporar el momento, es decir para Carga permanente el valor será de -1750kgf y para la carga variable es de -2000kgf. Plano XY para un valor de Z=1,4. Cara superior del pedestal
Para el diseño preferiblemente trabajar con S 12 que son las Cortantes. Ejecutar el modelo y modificar los casos d carga en NO LINEAL, siempre cuando se trabaje con modulo de Balasto el análisis será NO LINEAL. Interacción suelo estructura. <> 50
Colocar viga de riostra Seleccionar todo con la función Select All
(Control + A).
Replicar a una distancia de 5 m en plano X
Podemos ver como se replico la zapata con su respectivo pedestal inicial a la distancia requerida.
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Con la funciones podemos dibujar elementos de áreas en el programa. En este caso dibujamos un área y colocamos la sección que queremos establecer, particularmente para este modelo no se requiere alguna en especifico. Nos ubicamos en el plano XY, Z=1,4 y con la función de dibujar un elemento de área rectangular dibujamos un área seleccionando los extremos superior de la parte interna del pedestal, el cual tendrá una distancia de 4,6 metros en el plano X.
L = 4,6m
Seleccionamos el área que acabamos de crear y procedemos a extruirlo a un sólido con la función Edit > Extrude > Extrude Area to Solids.
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Seleccionar el sólido para dividirlo
Con la función Extrude View podemos visualizar la viga de Riostra incorporada al modelo.
Nota: Lo más importante en una zapata es el volcamiento, corte y punzonado. FI N EJERCI CIO #3 53
Ejercicio # 4 (Galpón metálico). Características de la cubierta del galpón a construir
Inicializar Nuevo modelo (New Model) Seleccione la plantilla (Select template) 2d Truss (Cerchas 2D)
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Cercha tipo Pratt, una de las más comunes en la actualidad.
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Define (Definir) > Materials (Materiales) Add new material (Agregar nuevo material) Material name (Acero) Material type = Steel
Weight and Mass (Peso y masa) Weight per unit volume (Peso por unidad de volumen) = 7.850kg f /m 3 Isotropic Property Data (Los datos de la propiedad isotrópica) Modulus of Elasticity, E (Modulo de elasticidad) = 2.100.000kgf / cm 2 Poisson´s Ratio, U (Relación Poissons) = 0,3 en el Acero. Coefficient of thermal expansion, A (Coeficiente de expansion térmica)= 1,17*10 -5 Modulo de Corte =807.692,308
Other properties for steel Materials (Otras propiedades de los materiales de acero) Minimum yield stress, Fy (Límite elástico mínimo) =4.200kgf / cm2 Minimum tensile stress, Fu (Resistencia a tracción mínima) =5.900kgf / cm 2 Effective Yield stress, Fye (Fluencia efectiva) = 4.200kgf / cm 2 Effective tensile stress, Fue (Resistencia a la tensión efectiva) = 5.900kgf / cm 2
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Define (Definir) > Section properties > (Propiedades de la sección ). Frame section > Import new properties (Importar nuevas propiedades). Para los cordones superiores e inferiores utilizaremos IPE-200. Para los montantes y diagonales utilizaremos angulares dobles. Select property type (Seleccionar el tipo de la propiedad) = Steel. Click to import a steel section (Haga click para importar un perfil de acero).
Se abrirá la carpeta donde se encuentra el archivo del programa, en este caso “Archivos de programa>>Computers and Structures>>SAP200 14. Y buscamos la carpeta que deseamos obtener; el cual será EURO.pro. Abrir! Elegimos varios perfiles que podemos utilizar a lo largo del diseño. Select sections to import (Seleccione sección para importar).
Dimensions Out side height (t3): (Altura exterior). Top flange width (t2): (Ancho de ala superior). Top flange thickness (tf): (Espesor de ala superior). Web thickness (tw): (Espesor). Bottom flange width (t2b): (Ancho de ala inferior). Bottom flange thickness (tfb): (Espesor de ala inferior). 57
Vamos a crear una lista y en este lista incorporaremos varios perfiles y el programa automáticamente elegirá el perfil inmediato que este chequeando. Define (Definir) > Section properties (Propiedades de la sección). Add new property (Agregar nuevas propiedades). Auto select list (Selección automática de la lista). Agregamos los perfiles que deseamos incorporar en la auto lista.
Lista creada
Definir el angular doble que se será utilizado en los montantes y diagonales del galpón metálico. Define ( Definir) > Section properties (Propiedades de la sección) > Frame section Add new property (Añadir una propiedad nueva).
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Outside depth (Profundidad de afuera) Outsude width (Anchura externa) Horizontal leg thickness (Espesor de la pierna horizontal) Vertical leg thickness (Espesor de la pierna vertical). Back to back distance (Espalda con espalda Distancia). Defi ni r las patrones de cargas
Define (Definir) Load Patternes (Patrones de Carga)
Para las columnas utilizaremos HEA-300 Define ( Definir) > Section properties (Propiedades de la sección) > Frame section Import new property (Importar nueva propiedad) > Select property type (Seleccionar el tipo de la propiedad) = Steel. Click to import a steel section (Haga click para importar un perfil de acero). 59
Seleccionamos varios perfiles HEA, que puedan ser aplicados en las columnas. Podemos de igual manera crear una lista para que el programa elija automáticamente el perfil, pero en este caso lo asignaremos de forma manual sin necesidad de crear la lista o añadir los perfiles HEA en la lista que ya ha sido creada.
Doble click encima de la grilla y agregar una nueva grilla: Grird Z3
Ordinate -6
Line Type Primary
Visibility Show(Mostrar)
Buble loc END
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Se observa la nueva grilla incorporada en el plano Z, 6 metros hacia abajo.
Seleccionamos los nodos de los extremos
Assign (Asingar) > Joint (Conjunto) > Restraints (Restricciones)
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Con la function Draw frame (Dibujar miembro) Se abrirá la siguiente ventana
Se selecciona el perfil HEA300 para las dibujar las columnas del pórtico central
Properties of object (Propiedades de un objeto) Line object type (Línea tipo de objeto) Straight frame (Bastidor recto). Section (Sección) HEA300 Moment release (Momento de liberación) Continuos (Continuo). XY Plane offset Normal =0 Drawing Control type (Dibujo de tipo control) = None (Ninguno). Y se coloca haciendo click en la parte superior del nodo seleccionado y luego otro click en el punto más alejado a una distancia de 6 metros por debajo en el plano Z.
Seleccionamos los nodos inferiores de las columnas que acabamos de crear para realizarle las restricciones correspondientes, en este caso será empotrada porque van directamente a la infraestructura. (Al suelo). Un a vez defi ni da las propiedades a uti li zar en la cu bierta y en l as column as, asign arl a antes de repli car l a estructur a para asegur ar y facil itar los procedimi entos. 62
Assign (Asingar) > Joint (Conjunto) > Restraints (Restricciones)
Select all (Seleccionar todo) > Edit (Editar) > Replicate (Replicar)
Se replico la estructura 5 metros en el plano Y 5 veces.
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Draw frame (Dibujar miembro)
para dibujar las correas utilizaremos IPE-100.
Se dibujaran en el mismo sentido manteniendo uniformidad para cada correa, si es de izquierda a derecha todas tendrán ese sentido y viceversa si es en el otro sentido. Y se dibujaran desde cada nodo del cordón superior entre la primera hasta la última cercha.
Display (Mostrar) > Show misc assigns (Mostrar miscelaneos asignados) > Frame
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Muestra los ejes locales
Show Unreformed shape
(Mostrar la forma sin deformar) “Limpiar el modelo”
Select (Seleccionar) > Properties (Propiedades) > Frame section (Sección) > IPE100
Assign (Asignar) > Frame > Insertion point (Punto de inserción).
No altera el cálculo, porque están simplemente apoyadas. 65
Vamos a inclinar las correas
Seleccionamos un lado Assign (Asignar) Frame Local axes
Seleccionamos el otro lado, el mismo procedimiento “signo contrario” (26,56) Con la finalidad de que las correas queden perpendicular a la cubierta.
Assign Frame Insertion Point Seleccionamos todas las correas y modificamos los puntos cardinales y lo ponemos por encima de la cubierta superior.
No altera el cálculo porque están simplemente apoyadas.
Parte inferior central
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Romper los miembros para que el programa entienda que estén unidos en un nodo. Seleccionamos todo Edit Edit lines Divide frame
Así interrum pimos las correas… Seleccionamos la primera columna y la última en ambos lados. Romper las columnas y dividirlas en dos partes iguales. Edit Edit lines Divide Frame
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Los arriostramientos se harán con “V” invertida. Seleccionamos cualquier de los puntos de las columnas que dividimos y los extruimos a líneas. Edit Edit lines Extrude Points to frame. O con la función de dibujar (Draw frame) asignar una viga de IPE 200 para el arriostramiento en ambos lados del galón metálico. Volvemos a interrumpir los miembros para que estén separados por nodos, seleccionamos varias vigas y las dividimos para colocarle la “V” invertida con la función (Draw frame) para finalizar el arriostramiento del galpón, el cual también se hará con un IPE 200. En el dibujo siguiente se muestra el arriostramiento adoptado en el diseño de la estructura, separado a una distancia de 5 metros.
Diseñ o del Depósito (5m* 5m)
5m
Completar el plano de Grillas Doble click encima de la grilla.
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Nos ubicamos en el plano XX, para Y=0 y Y=5 y seleccionamos el punto de la columna izquierda con la finalidad de extruirlo para colocar el depósito en esta área como está establecido en el diseño mostrado anteriormente.
Ahora seleccionamos los extremos (puntos) de las vigas que acabamos de extruir y de igual manera se tienen que extruir a unas líneas que serán las columnas para ello se utilizaran HEA-300.
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Completamos con una viga de 5 metros que una los puntos seleccionados en donde se realizó las extrucciones de las columnas para el depósito. Ahora incorporamos la grilla Z=-4; para realizar las correas de la mezanina o depósito, Ya sabemos grillas se editan haciendo doble click en cualquier grilla del sistema de grilla. Las vigas principales que son las vigas de cargas están sobre las columnas. Las correas son secundarias. Conexiones
Momento o Rigidez Empotrado Corte o Flexible Articulado
Correas para el depósito. Nos situamos en el plano XY, Z=-3 Draw frame
Display (Mostrar) Show Misc (Mostrar misceláneos) Frame Release / Parcial Fixity (Lanzamiento / inmovilidad parcial)
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Para un puente grúa lo que diseñamos es la viga carrilera o Polipasto. Define Section properties Frame section Add new properties
Tomamos la columna donde estarán ubicadas las ménsulas y la dividimos entre 2, ese punto medio lo vamos a extruir. Select point Edit Extrude Extrude Points to frame.
Igualmente del otro lado 72
Seleccionamos las ménsulas Assign Frame Insertion Point
Parte superior central Volvemos a seleccionar las ménsulas
Desplazamiento de los extremos de longitud
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Viga carrilera IPE-200 Draw Frame
Seleccionamos las dos vigas carrilera Assign Frame Insertion Point
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Definir un material que no tenga peso Add new Material Name = Peso cero Weight per unit volume = 0
Define section properties Area section
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Draw Poly Area, con esta función podemos seleccionar un área para ambos lados del techo, luego seleccionar esas áreas y replicarlas.
Asignar las cargas
Seleccionamos esas áreas que acabamos de crear Assing (Asignar) Area Loads (Carga de la zona) Uniform to frame (Shell) Para Carga Permanente
Para carga variable
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Para la carga de viento asignaremos el valor mínimo según la Norma 2003-89 “Acciones
del viento sobre las construcciones” ese valor es 30 kgf/m.
Display (Mostrar) Show load assign (Mostrar la carga asignada) Area Uniform load to frames resultants (Carga uniforme a mimebros resultants) Seleccionamos arriba el patrón de carga que deseamos visualizar. Load Pattern: Viento, Carga Permanente, Carga Variable
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Podemos visualizar la distribución y orientación de las cargas aplicadas para cada patrón de carga
Nuevamente seleccionamos las 10 áreas Assign Area Local Axes
Con la finalidad de colocar los ejes perpendiculares a las correas. Display show load assign Uniform load to frames Resultants
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Plano XY, Z=-3 Draw Rectangular Element(Dibujar un elemento de área rectangular)de un extremo a otro. Seleccionamos esa Área Assign Area Loads Uniform to frame Carga Permanente 350Kgf/m2 (Losa cero o sofito metálico). Carga Variable 300kgf/m2 (Depósito).
Selecta ll Edit Edit lines Divide frames 2da O pción <> RUN
Design (Diseño) Steel frame design (Diseño del acero del miembro) Start design / check of structure (Comenzar el diseño / verificación de la estructura). Set display (Configurar la pantalla) Area Not in view (No a la vista) *Para que no confunda, ya que el área se enmarca de color rojo y tiende a confundir. Y revisar los perfiles que no chequeen y cambiarlos por un perfil mayor. Para que el diseño pueda ser aceptable
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POLIPASTO
Establecer la carga móvil Dando valores Click derecho en las vigas carrilera donde se apoyará el Polipasto, se abre una ventana donde aparecen algunas propiedades del miembro y el número de etiqueta correspondiente.
Define Moving Loads Path Add new Path Name (Recorrido o Trayectoria) O Define Bridge Loads Lanes (REC1)
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Define Moving Loads Vehicles Add new vehicles (NAME POLI1) O Define Bridge Loads Vehicles Add new vehicles (NAME POLI1) Choose vehicle type to add Add General vehicle
Define moving clases Add new clases Clases del vehículo (Name POLIPASTO) POLI1 (carga que definimos) Define vehicle clases Add new clas..
Ya tenemos definido Ruta, carga y vehiculo. Define Load cases Add new load cases Y agregar el Polipasto en los casos de carga del modelo
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Define Load combination Add new combo (1,2CP + 1,6 CV)
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( CP + CV + 1,2POLI) No se consideran las cargas variables (solo por mantenimiento o colocación)
Design Steel frame design Select design combos Add CP + V + 1,2POLI
RUN POLI Afecta a la columna y a la viga carrilera. Por lo general las vigas carrileras son bastante pesadas y de gran tamaño. FI N EJERCI CIO #4 83
Ejercicio # 5 (Edificio concreto armado). El edificio constará de 6 niveles
Sistema de grilla (Gird Only)
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Doble click encima de la grilla para editarla.
Gird data: Cuadriculas de datos. Definimos los materiales: Concreto Concrete Refuerzo Rebair Define materials Add new material (Agregar Nuevo material) Weigth per Unit Volume (Peso por unidad de de volumen) = 2.500kgf/cm 2
E = 15.100(f’c)1/2
U = 0,2 (en concreto)
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Define (Definir) Section properties (Propiedades de la sección) Frame section Vamos elegir varias secciones tanto para vigas como para columnas.
Viga 30*50, el mismo procedimiento para cada una de las vigas que vamos a definir para el diseño.
Depth Altura, Width Anchura 87
Columna 40*40, el mismo procedimiento para cada una de las columnas que vamos a definir para el diseño.
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Definir los patrones de carga Define Load patterns (Patrones de carga)
Realizar el espectro considerando que estamos ubicado en Barcelona capital del Estado Anzoátegui. Zona sísmica (1, 2, 3, 4, 5, 6 ó 7) - Zona geográfica en el cual se admite que la máxima intensidad esperada de las acciones sísmicas, en un período de tiempo prefijado, es similar en todos sus puntos.
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-
Ao = Coeficiente de aceleración horizontal, dependerá de la zona en donde se encuentre la edificación, en este caso está ubicada en Barcelona zona # 5 según lo establecido en la tabla 4.2 de la norma COVENIN 1756.
Obtenemos el valor de Ao=0,30 por ser zona 5. -
-
Selección de la forma espectral φ Dependerá del material del suelo y su profundidad del estrato blando, se hará con arreglo a la tabla 5.1 de la Norma mencionada anteriormente.
Selección del factor de importancia (α): Su selección será establecida de acuerdo a
la tabla 6.1 y dependerá de la clasificación de la edificación según su uso. Grupo A, grupo B-1, grupo B-2…
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Selección del nivel de diseño: 1. Nivel de diseño 1: El diseño en zonas sísmicas no requiere la aplicación de requisitos adicionales a los establecidos para acciones gravitacionales. 2. Nivel de diseño 2: Requiere la aplicación de requisitos adicionales para el diseño en zonas sísmicas establecidos en las normas COVENIN MINDUR. 3. Nivel de diseño 3: Requiere la aplicación de todos los requisitos adicionales para el diseño en zonas sísmicas establecidos en las normas COVENIN MINDUR. -
Selección del factor de reducción de respuesta (R):
Los máximos valores del factor de reducción R, para los distintos tipos de estructuras y niveles de diseño, están dado en la tabla 6.4, la cual debe ser aplicada en concordancia con la sección 6.2.
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Toda edificación será clasificada como regular e irregular. Se considera regular la edificación que no esté incluida en ninguno de los apartados de la sección 6.5.2.
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T*: Valor máximo del período en el intervalo donde los espectros normalizados tienen un valor constante, en segundos. (Artículo 7.2).
β: Factor de magnificación promedio. ρ: Exponente que define la rama descendente del espectro. Estos valores se elegirán de la tabla 7.1 y dependerá únicamente de la forma espectral (S1, S2, S3 Y S4). To: Período a partir del cual los espectros normalizados tienen un valor constante. Las ordenadas Ad de los espectros de diseño, quedan definidas en función de su período T, tal como se indica:
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Ad: Ordenada del espectro de diseño, expresada como una fracción de la aceleración de gravedad. Con la ayuda del trabajo especial de Grado elaborado por Ebert Sangrona guiado por el ingeniero estructural Luis Bilotta, el cual realizó un programa para la elaboración del espectro de diseño en Excel.
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Y así sucesivamente hasta llegar a un tiempo de 5 sg.
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Copiamos todos estos valores de T y Ad y lo pegamos en un block de notas, para luego pasarlo al programa y que esté reconozca el espectro diseñado.
Ahora vamos a definir el espectro. Define (Definir) respuesta).
Functions (Funciones) Response
Spectrum (Espectro de
98
99
Ok
Volver a entrar
100
Ya está definido el espectro en el archivo. 101
Define Load cases (Definir casos de carga) Modify (Modificar) Modal
F=m.a m= Masa sísmica entre la gravedad. a= Aceleración en función del período Ts. “Agregar modos de vibración hasta llegar al 90% de la masa total de la estructura
según Norma”
Combi nación de efectos
a) (Sx2 + Sy2 )1/2 b) │Sx│+ 0,3 │Sy│ c) El criterio CQC3 El programa de cálculo SAP2000 está programado para el casa a).
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Define Load cases (Definir casos de carga) carga ) Add new load cases (Agregar Nuevo caso cas o de carga).
En la combinación modal se puede tomar CQC ó SRSS (Cualquiera de las dos). Define (Definir) Materials Materials (Materiales) Add Add new material (Agregar Nuevo material)
Para el predimencionamiento tanto de las vigas como de las colu col u mnas mn as,, debe debemos mos re r egir gi r n os por l o es establ ecido ci do en en el capítul tu l o 18 de 2006 “Proyectos y Construcción de 2006 la Norma COVE COVE NI N 1753- 1753- obras en concreto estructural”. 103
Define (Definir) Section Section properties (Propiedades de la sección) Area Area section (Área de la sección) Add Add new section (Agregar nueva sección)
Empezar a dibujar las vigas y columnas con la función Draw Dr aw Frame. Ubicándonos en los planos respectivos para facilitar la ejecución. Plano XY; Z=4 y empezamos a colocar las vigas.
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Para el predimencionamiento tanto de las vigas como de las colu col u mnas mn as,, debe debemos mos re r egir gi r n os por l o es establ ecido ci do en en el capítul tu l o 18 de 2006 “Proyectos y Construcción de 2006 la Norma COVE COVE NI N 1753- 1753- tructural”. tructural”. obras obr as en concr eto es Plano XZ, Y=0 y empezamos a colocar las columnas para cada valor de Y asignamos las columnas que se requiera colocar en el diseño. Selecta ll (Seleccionamos todo) Edit Edit (Editar) frames (Dividir miembros).
Edit Edit
lines (Modificar líneas)
Divide Divide
Ruptura en las intersecciones con uniones seleccionadas, s eleccionadas, marcos y bordes de la zona y bordes sólidos.
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Losas armadas en una sola dirección, en el sentido de la luz más corta.
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Seleccionamos las áreas
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Assign (Asignar) Area Loads (Zona de carga) Uniform to frame
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M uy importante decir le al pr ograma qu e es un diagr ama rígido.
Select all (Seleccionar todo) Constraints (Limitaciones).
Assign (Asignar)
Joint (Conjunto)
Otr o punt o impor tante la f uente de masa.
Define (Definir) Mass Source (La masa de origen).
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