Tutorial (Csi Sap2000 v14)

ESTRUCTURAS II

UNIVERSI AD RAFAEL URDANETA

ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTUR AL (CSI SAP2000 V14)

¿Qué es el SAP2000? ETABS es una propuesta espec ial de un Programa de diseño y análisis sofisticad , pero fácil de usar, y desarrollado específicamente p ara los sistemas de Edificación. La versión 9 de ET ABS ofrece un interfaz gráfico intuitivo y de gran alca nce unido incomparables los procedimientos de m odelar, analíticos, y de diseño, que han sido integrad os usando una base de datos común. Aunque es rápido y sencillo para estructuras simples, ETABS pu de ser usado en los modelos de edificaciones má s grandes y complejas, incluyendo un amplio rango de comportamientos no lineales, que lo hacen la herr mienta de opción para los ingenieros estructurales en l sector de la industria de la construcción. ETABS es un sistema complet mente integrado. Detrás de una interface intuitiv a y simple, se encajan poderosos métodos numérico , procedimientos de diseño y códigos internaci nales de diseño, que funcionan juntos desde una ba se de datos comprensiva. Esta integración significa que usted crea solo un sistema de modelo de piso y istemas de barras verticales y laterales para anali ar y diseñar el edificio completo.

EJE PLO DE VIVIENDA APORTICADA DE 2 PLANTAS: A continuación se muestran los pasos a través de cajas de diálogo del SAP2000 V1 , para la creación de la data de un pórtico tridimension l de dos plantas a través del Modeling Gráfico (ver Fi gura 1).

ING. XIOMARA OROZCO

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Figura 1. Geometría del Pórtico a crear. Al abrir el SAP2000, aparece la ventana del programa, donde se deben seleccionar las unidades a trabajar que se encuentra en la parte inf erior derecha. Seleccionamos (Kgm-m-C).

El siguiente paso es crear un nuevo modelo, haciendo un click en el icono de New Model o en File seleccionar el comando New M del.

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Figura 1. Geometría del Pórtico a crear. Al abrir el SAP2000, aparece la ventana del programa, donde se deben seleccionar las unidades a trabajar que se encuentra en la parte inf erior derecha. Seleccionamos (Kgm-m-C).

El siguiente paso es crear un nuevo modelo, haciendo un click en el icono de New Model o en File seleccionar el comando New M del.

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Aparecerá el siguiente cuadro e dialogo, que nos indica la creación del New Model, donde se encuentra una serie de modelos que trae e l SAP2000, escogemos 3D Frames ya que es la config uración que se adapta a nuestra estructura.

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En el siguiente cuadro de dial go se diseña el modelo donde se introduce los d tos necesarios para el dimensionamiento de nuestra structura, sin modificar las propiedades establecid as por defecto ni crear ningún tipo de sección de los

iembros ya que esta opción nos permite crear solo un tipo de sección para

las vigas y columnas, nuestra configuración establece dos tipos de vigas, por es a razón crearemos las propiedades de las secciones m s adelante.

Tenemos nuestro modelo listo ara aplicarle propiedades y evaluar su comportamie nto aplicándoles cargas a sus miembros. ING. XIOMARA OROZCO

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Para definir las propiedades del material seleccionamos (Define, Material). Esto nos permite darle propied des según las especificaciones técnicas del material que vamos a utilizar, en nuestro caso concreto, ya que t da la estructura es de concreto armado.

Nos aparecerá un cuadro de dialogo que nos indica los material que trae por def ecto el SAP2000. Estos materiales los podemos modifi car o simplemente crea uno nuevo. El SAP2000 no s proporciona tipos de material por defecto. Nosotros eleccionaremos el concreto que trae el SAP200 por defecto el cual tiene las siguientes especificaciones. ING. XIOMARA OROZCO

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Para definir las secciones de lo s miembros seleccionamos (define


>

secction prope rties > frame sections),

el cual nos permite crear las sec ciones que tendrán las columnas, las vigas de carga

las vigas de amarre de

la estructura.

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Nos aparecerá un cuadro de dia logo que al hacer click en add new property nos permite crear las secciones nuevas de los miembros de la estructura, seleccionaremos una sección rectangul ar de concreto ya que nuestra estructura tiene seccion es rectangulares de distintas medidas. Crearemos 3 t ipos de secciones:

Columnas: 0.40 x 0.40 m. Vigas de Cargas: 0.50 x 0.30 m. Vigas de Amarre: 0.40 x 0.30 m. Especificando en cada unas de e llas las medidas y el material que en nuestro caso es l concreto.

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Ya tenemos nuestros miembros definidos, procedemos a aplicarles las propiedades

los miembros, cuando

nosotros definimos la estructu ra 3D Frames, esta genera por defecto propieda es y secciones en los miembros, para cambiar estas ropiedades simplemente seleccionamos primero las columnas y asignamos una nueva sección (assign > Frames > Frames Sections), en el cuadro de dialogo sel ccionamos Columnas y le damos OK, de esta manera cambiamos las propiedades de las columnas y establecemos las secciones requeridas por nuestra estructu ra.

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Repetimos el mismo proceso sel eccionando las vigas de carga.

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Repetimos el mismo proceso sel eccionando las vigas de amarre.

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De esta manera cambiamos las ropiedades que nos generó al principio y lo podemo s apreciar en la vista 3D la cual nos especifica el nombre del tipo de sección para cada miembro. El siguiente paso es cambiar lo s apoyos de la estructura, ya que al principio gene ó apoyos articulados y nuestra estructura requiere ap oyos empotrados, para esto nos posicionamos en

l plano XY en la parte

inferior de la estructura y selecc ionamos los nodos donde van ubicados los apoyos.

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Luego vamos al comando (Assign


>

Joint

>

Restraints) y cambiamos los apoyo seleccionando el tipo

empotrados el cual si apreciam s en la figura activa todas las restricciones y le damo OK.

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De esta manera cambiamos los poyos y tenemos listo nuestro modelo para aplicarle cargas. Vamos a definir los tipos de car gas que sobre las cuales va a estar sometida la estru ctura, con los comando (Define > Load Patterns) cream s dos tipos de cargas, la carga muerta y la carga viva.

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Para asignar las cargas primarias dada la configuración del pórtico espacial, se def inen losas nervadas en una sola dirección. El criterio d la dirección del armado de las losas sigue la direc ión de la luz más corta entre los pórticos ortogonales. s por ello que anteriormente se definió el grupo “ _V ARGA”, ya que en este caso las vigas son de 8.00 metro s de luz y las losas quedan de 6.00 metros de luz. La carga que se transmite de la losas a las vigas corresponden al peso de una losa e e=30 cm., cuyo peso unitario estimado corresponde a 360 Kg. /m². Las losas de techo serán nervadas c n e=25 cm., cuyo peso unitario estimado corresponde

315 Kg. /m².

La carga variable en el nivel d entrepiso será tomada para el uso de Edificación de Apartamentos, que según el “Manual para Estruct ras de Concreto Armado para Edificaciones” corre sponde a 175 Kg. /m², distribuidos en toda el área de iso. La carga variable en nivel de techo es especifica a como 100 Kg. /m², la cual corresponde a la carga vari ble mínima en una azotea con losas horizontales. Las cargas de piso se distribuye en las Vigas de Carga aplicando el criterio de áreas t ibutarias. Para asignar las cargas a los mi embros, nos vamos a la vista en 3d y seleccionamo las vigas de carga y le aplicamos las siguientes cargas

uertas:

Vigas laterales de entrepiso: 10 0 kg/m². Viga central de entrepiso: 2160 g/m². Vigas de techa laterales: 945 kg m². Viga central de techo: 1890kg/ ².

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De esta manera generamos las tras cargas muertas repitiendo el proceso para cada una de las cargas.

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Hasta los momentos hemos cr ado la Carga Muerta en el Modelo, para las Carga Viva aplicaremos a los miembros las siguientes cargas: Vigas laterales de entrepiso: 52 kg/m². Viga central de entrepiso: 1050 g/m². Vigas de techa laterales: 300 kg m². Viga central de techo: 600/m².

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Repetimos el proceso para todas las cargas para obtener.

Para la asignación de las comb inaciones de las cargas primarias el objetivo es crea r las combinaciones de cargas entre las cargas vivas y muertas. Esta operación se realiza con el co ando (Define

>

Load

combinations). Como las combinaciones de carga del presente ejemplo son sólo verticale

se crearán sólo las

Combinaciones de Cargas U1 y 2 especificadas por las Normas venezolanas COVENI .

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En la propuesta de SOCVIS COV ENIN 1753:2002, en el Capítulo #9 se especifica los actores de mayoración de las cargas “U1” y “U2” como: U1 ൌ 1.4 ∙ CP

U2 ൌ 1.2 ∙ CP ൅ 1.6 ∙ CV

CP: Carga Permanente (Muerta) . CV: Carga Variable (Viva).

En el cuadro de dialogo se crea l a nueva carga U1 = 1.4 CP.

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Seguidamente repetimos el pro eso para la siguiente combinacion de cargas , U 2 =1.

⋅CP

+ 1.6CV, se siguen

los mismo pasos de la carga U1.

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Para comenzar el análisis de la estructura, utilizamos el comando ( Analyze, Run Analysis) o simplemente presionar F5 el cual despliega u n cuadro de dialogo que nos permite configurar el a nálisis, desactivamos el

Case Modal y seleccionamos Run Now.

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Al correr el análisis, se observa n la vista 3d, las deformaciones de las vigas.

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Para observar los resultados del análisis, con el comando (Display, Show Tables) obs rvamos todos los cálculos de la estructura en una tablas.

En el siguiente cuadro de dialog o seleccionamos lo que queremos observar, en la pa rte de Analysis Results, tenemos:

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En “Analysis Results” se podrán observar los resultados del análisis estático de la est uctura:

DESPLAZAMIENTOS DE NODOS

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REACCIONES EN SOPORTES

Para el diseño del concreto, s leccionamos (Desing, Concrete Frame Desing

>

Start Desing / Check Of

Structure).

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Para observar el diseño y los de alles de cada miembro, se selecciona un miembro y con el click derecho del mouse emerge un cuadro de

ialogo, donde se especifica el diseño y cada una de las propiedades del

miembro seleccionado.

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