curso diseño estructural con sap2000

ANALISIS

DISEO

CURSO DE MANEJO PROGRAMA SAP 2000 DISEO Y ANALISIS POR MEDIO DE ELEMENTO FINITO

Manual enviado por Carlos Humberto Herrera ([email protected]) para

su publicacin en www.construaprende.com 1

Objetivo:

Aprender los fundamentos bsicos para la comprensin y manejo del software SAP2000.

Alcance:

Al terminar el curso el estudiante estar en capacidad de:

Modelar estructuras en el plano utilizando los elementos FRAME y SHELL. Modelar estructuras en el espacio utilizando los elementos FRAME y SHELL. Manejar archivo DXF para importar modelos elaborados en AUTO CAD.

Metodologa

Duracin total: 30 horas. Numero de sesiones: 6. Duracin de cada sesin: 5 horas.

Material entregado

Al finalizar el curso al estudiante se le har entrega de:

Certificado de asistencia expedido por nuestra empresa y aprobado por el CEIC Memorias en formato digital. Instaladores de la versin educativa para 100 nodos.

CONTENIDO DEL CURSO

MODULO 1



1. Introduccin

1.1. Identificacin del programa.

1.2. Aplicaciones: algunos ejemplos.

1.3. Reconocimiento de la interface.

1.4. Diferentes elementos implementados en el programa y sus aplicaciones.

2. Creacin de modelamientos.

2.1. Idealizacin.

2.2. Herramientas utilizadas para la creacin de modelos.

2.2.1. Utilizacin de los modelos predeterminados por el programa (Templates).

Definiciones bsicas.

2.2.2. Creacin del modelo partiendo de cero.

2.2.2.1. Construccin de la malla (grid). Diferentes alternativas.

2.2.2.2. Definicin de los diferentes materiales a utilizar. Opciones del programa.

2.2.2.3. Reconocimiento de los tipos de elementos involucrados en el

modelamiento.

2.3. El elemento FRAME.

2.3.1. Caractersticas.

2.3.2. Aplicacin.

2.3.3. Creacin del elemento.

2.3.3.1. Estudio de las diferentes secciones geomtricas.

2.3.3.1.1. Creacin y asignacin.

2.3.3.2. Restraints.

2.3.3.2.1. Estudio de los tipos de restraints

2.3.3.2.2. Asignacin.

2.3.3.2.3. Aplicacin en estructuras reales.

MODULO 2

2.3.3.3. Releases.

2.3.3.3.1. Definicin.

2.3.3.3.2. Aplicaciones en estructuras reales.

2.3.3.4. Manipulacin de los ejes locales del elemento.



2.3.3.5. Zonas de rigidez.


2.3.3.5.2. Aplicaciones en estructuras reales.

2.3.4. Creacin y asignacin de Cargas.

2.3.4.1. Definicin de cargas estticas.

2.3.4.1.1. Tipos de cargas incorporadas en el programa.

2.3.4.2. Aplicacin de cargas al elemento.

2.3.4.2.1. Cargas de gravedad.

2.3.4.2.1.1. Aplicacin practica.

2.3.4.2.2. Cargas puntuales y uniformemente distribuidas.


2.3.4.2.3. Cargas trapezoidales.

2.3.4.2.3.1. Aplicacin prctica.

2.3.4.2.4. Cargas de temperatura.


2.3.4.3. Aplicacin de cargas en los nodos del elemento.

2.3.4.3.1. Aplicacin de cargas.

2.3.4.3.2. Aplicacin de desplazamientos.

2.3.4.3.2.1. Anlisis.

2.3.4.3.2.2. Aplicacin en casos reales.

MODULO 3

2.3.4.3.3. Joint Pattern

2.3.4.3.3.1. Definicin

2.3.4.3.3.2. Anlisis y aplicacin en casos reales.

2.3.5. Las condiciones de apoyo del elemento.

2.3.5.1. Constraints.

2.3.5.1.1. Estudio de los tipos de constraints.


2.3.5.1.3. Aplicacin en estructuras reales.

2.3.5.2. Springs (resortes).


2.3.5.2.2. Aplicacin en casos reales.



2.3.5.3. Masas.


2.3.5.3.2. Aplicaciones.

2.3.6. Ejemplos de aplicacin del elemento frame y utilizacin de las diferentes

herramientas implementadas en el programa.

2.3.6.1. Elemento frame en el plano.

2.3.6.1.1. Vigas continuas.

2.3.6.1.2. Cerchas.

2.3.6.1.3. Prticos.

2.3.6.2. Elemento frame en el espacio.

2.3.6.2.1. Vigas continuas.

2.3.6.2.2. Cerchas.

2.3.6.2.3. Prticos.

MODULO 4

2.3.7. Estudio del modulo de anlisis dinmico incorporado en SAP2000.

2.3.7.1. Anlisis modal.

2.3.7.1.1. Espectro de aceleracin.

2.3.7.1.1.1. Definicin.

2.3.7.1.1.2. Creacin.

2.3.7.1.1.3. Diferentes combinaciones.

2.3.7.1.1.4. Aplicacin.

2.3.7.1.2. Modos de vibracin

2.3.7.1.3. Anlisis P - delta.

2.3.7.2. Ejemplo de aplicacin del anlisis modal.

2.4. Elemento SHELL.

2.4.1. Definicin.

2.4.2. Tipos de elemento shell implementados en el programa.

2.4.2.1. Elemento Plate.

2.4.2.2. Elemento Membrana.

2.4.2.3. Elemento Shell.

2.4.3. Creacin de secciones.



2.4.4. Manipulacin de ejes locales.

MODULO 5

2.4.5. Creacin y asignacin de cargas.

2.4.5.1. Definicin de cargas estticas.

2.4.5.1.1. Tipos de cargas incorporados en el programa.

2.4.5.2. Aplicacin de cargas al elemento.

2.4.5.2.1. Cargas de gravedad.


2.4.5.2.2. Cargas uniformes


2.4.5.2.3. Cargas de presin.


2.4.5.2.4. Cargas de temperatura.


2.4.5.2.5. Joint pattern.

2.4.5.2.5.1. Definicin.

2.4.5.2.5.2. Anlisis y aplicacin en casos reales.

2.4.5.3. Ejemplos de aplicacin de los diferentes tipos de elemento Shell.

2.4.5.3.1. Utilizacin de los Templates incorporados al programa.

2.4.5.3.2. Creacin del modelo utilizando las herramientas incorporadas al

programa.

2.4.5.3.2.1. Placa de entrepiso.

2.4.5.3.2.2. Muro de cortante en un prtico.

2.4.5.3.2.3. Viga.

2.4.5.3.2.4. Viga y placa utilizando constraints.

2.4.5.3.2.5. Modelamiento de una piscina.

2.4.5.3.2.6. Modelamiento de un prtico en 3D con muros estructurales y

anlisis dinmico.

MODULO 6



3. Estudio del mdulo de diseo incorporado en SAP 2000.

3.1. Diseo de estructura en acero.

3.2. Diseo de concreto reforzado.



Qu es SAP 2000 ?

Sap2000 es un programa sofisticado y de fcil manejo desarrollado por CSI. Es la primera versin

de SAP integrada completamente con Microsoft Windows.

Qu facilidades ofrece?

A travs de una misma interface es posible crear y modificar un modelo, ejecutar el anlisis del

mismo, as como revisar y optimizar el diseo de cada elemento. Los resultados se presentan de

una manera grfica en tiempo real. Posee una rpida solucin de ecuaciones, esfuerzos y

desplazamientos inducidos por cargas, elemento frame de seccin no prismtica, elemento shell

muy exactos, anlisis dinmicos, mltiples sistemas de coordenadas, varios tipos de constrain,

ofrece la facilidad de fusionar mallas de elementos independientes.

Sap2000 posee un mdulo completo de diseo para acero y concreto reforzado incluido en la

misma interface usada para crear y analizar el modelo.

El mtodo de anlisis de SAP2000 se basa en la teora elemento finito, la cual bsicamente es

dividir el elemento en cuestin en partes pequeas las cuales poseen las siguientes caractersticas:

1. Geometra: sistema de referencia.

2. Material: ley constitutiva.

3. Condiciones de frontera esenciales: apoyos.

4. Condiciones de frontera naturales: cargas.

Elemento Shell



A continuacin se muestran algunas idealizaciones realizadas con elemento frame y shell.

Elemento real apoyo de parasol.

Malla elemento shell

Esfuerzos presentes en el elemento



Patn de soporte para equipo de bombeo.

Malla en elemento shell.



Placa de entrepiso en madera y concreto

Modelo utilizando elemento frame y elemento shell.

Esfuerzos presentes en modelo.



Modelo de piscina.

Esfuerzos presentes en el elemento.



Modelo de casa en tapia pisada

Esfurezos presentes en el modelo.



Cubierta

Esfuerzos presentes en el modelo.



RECONOCIMIENTO DE LA INTERFACE

Interface programa SAP2000.

Los componentes

Unidades: deben definirse antes de comenzar a crear el modelo.

Manual enviado por Carlos Humberto Herrera ([email protected]

su publicacin en www.construaprende.com

Unidades

s) para 15

FILE

New Model: permite crear un nuevo modelamiento.



New Model from template: permite crear un modelo utlizando los tipos predeterminados por el programa.

Viga

- Restraints: asignar apoyos en cada nodo.

- Gridlines: tener en cuenta la malla establecida.

- Number of Spans: numero de luces.

- Span Length: longitud de cada luz.



Prtico en el plano.

- Restraints: asignar apoyos en los nodos pre establecidos por el programa.

- Gridlines: tener en cuenta una malla establecida.

- Number of Stories: nmero de pisos del portico.

- Number of Bays: Nmero de luces del prtico.

- Story Heigth: altura de cada piso.

- Bay Width: longitud de cada luz del prtico.

Prtico rigidizado en el plano.









Muro de cortante.



- Number of Space along X: nmero de espacios a lo largo del eje x.

- Number of Space along Z: nmero de espacios a lo largo del eje z.

- Space Width along X: longitud de cada espacio a lo largo del eje x.

- Space Width along Z: longitud de cada espacio a lo largo del eje z.

Cilindro.





- Number of Circumferential spaces: numero de divisiones de la circunferencia del cilindro.

- Number of Heigth Spaces: nmreo de divisiones de la altura del cilindro.

- Cylinder Heigth: altura total del cilindro.

- Radius: radio del cilindro.

Prtico excntrico rigidizado







- Gap Width: distancia entre los rigidizadores.

GAP



Portico espacial




- Number of Bays along X: Nmero de luces del prtico en el eje x.

- Number of Bays along y: Nmero de luces del prtico en el eje y


- Bay Width x: longitud de cada luz del prtico en el eje x.

- Bay Width y: longitud de cada luz del prtico en el eje y.

Prtico perimetral.






- Number of Bays along X: Nmero de luces del prtico en el eje x.

- Number of Bays along y: Nmero de luces del prtico en el eje y


- Bay Width x: longitud de cada luz del prtico en el eje x.

- Bay Width y: longitud de cada luz del prtico en el eje y.

Barril



- Number of circumferential spaces: nmero de espacios en los cuales dividir la circunferencia

del cilindro.

- Number of span spaces: nmero de divisiones a lo largo del cilindro.

- Span: longitud del cilindro.

- Radius: radio del cilindro

- Roll down angle: ngulo de barrido para generar el cilindro. (mayor que 0 y menor de 180).



El ngulo de barrido se mide de la siguiente forma:

z

x

ngulo de barrido

Superficie de barril

generado

Domo.



- Number of circumferential spaces: nmero de espacios en los cuales dividir la circunferencia

del domo.

- Number of segments: nmero de segmentos en la altura del domo.

- Radius: radio del cilindro

- Roll down angle: ngulo de barrido para generar el cilindro. (mayor que 0 y menor de 180).



El ngulo de barrido se mide de la siguiente forma:

z

x

ngulo de barridoSuperficie de domo

generado rotando

en torno al eje z

Cercha con inclinacin



- Number of Bays: nmero de luces.

- Heigth of Truss: altura de la cercha.

- Truss Bay Length: longitud de cada luz de la cercha.



Cercha Vertical



- Number of Bays: nmero de luces.

- Heigth of Truss: altura de la cercha.

- Truss Bay Length: longitud de cada luz de la cercha.

Cercha Espacial



- Number of stories: numero de niveles de la cercha.



- Story heigth: altura de cada nivel.

- Top width along x: longitud de la luz en la cabeza de la torre en sentido x.

- Top width along y: longitud de la luz en la cabeza de la torre en sentido y.

- Bottom width along x: longitud de la luz en la base de la torre en sentido x.

- Bottom width along y: longitud de la luz en la base de la torre en sentido y.

Top width

bottom width

Piso



- Number of Spaces along x: nmero de espacios en sentido x.

- Number of spaces along y: nmero de espacios en sentido y.



- Space Width along x: longitud de cada espacio en sentido x.

- Space Width along y: longitud de cada espacio en sentido y.

- Middle Strip width alongx:

- Middle Strip width alongx:

Space width along X

Space width along y

Middle strip width along X



Puente



- Number of spans: nmero de luces del puente.

- Number of girders: nmero de vigas.

- Number of columns: nmero de columnas.

- Span lengths: longitud de cada luz.

- Girders spacing: distancia entre vigas.

- Column sapacing: distancia entre columnas.

- Column heigth: altura de las columnas.

- Skew angle: ngulo de sesgo en el estribo.

Open: permite abrir un archivo existente.

Save: salva el archivo de trabajo actual.

Save as: salva un archivo con un nombre establecido por el usuario.



Create Video:

- AVI File Name: nombre con el cual se guardar el archivo.

- Required duration: duracin del video (segundos).

- Number of cycles in duration: numero de ciclos en los cuales se presentar la deformada.

- Frame Size: tamao de la imagen de video.



Print Setup:

- No Page Ejects: imprime el total de hojas selecionadas.

- Color Printer (Graphics): selecciona impresin a color o en escala de grices.

- Default: selecciona el nmero de lineas por pina en la impresin.

- User Defined: define el nmero de lineas por pgina en la impresin.

- Project: titulo del projecto.

- Data: fecha que se quiere salga en la impresin.

Print Graphics: da la orden de impresin.



Print Input Tables

Ofrece las diferentes opciones de impresin para los datos de entrada que conforman el modelo.

Print Output Tables

Ofrece las diferentes opciones de impresin para los datos de salida.



Print Design tables Muestra los diseos realizados para cada elemento frame del modelo dependiendo si es de

concreto o de acero. Se mostrar con ms detalle en el capitulo referente a diseo.

EDIT

Undo: Deshace el comando anterior.

Redo: Anula el comando undo.



Cut: Corta los elementos seleccionados para despus ser pegados en otro espacio del modelo que

se est trabajando.

Copy: Copia los elementos seleccionados para despus ser pegados en otro espacio del modelo que

se est trabajando.

Paste: Pega los elementos, cortados o copiados, en un sitio definido por los incrementos en los tres

ejes de coordenadas.

- Delta X: diferencia en el eje X entre la posicin inicial y la posicin de pegado del elemento.

- Delta Y: diferencia en el eje Y entre la posicin inicial y la posicin de pegado del elemento.

- Delta Z: diferencia en el eje Z entre la posicin inicial y la posicin de pegado del elemento.

Delete: Borra los elementos seleccionados previamente.

Add to model from template: Incorpora un modelo predeterminado (template).



Merge Joints: Permite unir nodos que se encuentran prximos a una distancia que se especifica en el

siguiente cuadro de dialogo.

se quiere unir los nodos 16 y 17.

La distancia entre los dos nodos es de 0.62 metros.

Distancia = [(Xf-Xi)2+(Yf-Yi)2+(Zf-Zi)2]1/2

Procedimiento:

1. Seleccione los nodos a unir. Seleccionamos los nodos 16 y 17.

2. Escoja la opcin merge joints. Aparecer el siguiente cuadro de dialogo:



En el cuadro merge tolerence asigne un valor mayor que la distancia entre los nodos a unir.

Aspecto de los nodos unidos.

Move: Permite mover un elemento a un sitio en el sistema de coordenadas del modelo.

1. Seleccione los elementos a mover.

2. Elija la opcin

3. Despus asigne la diferencia de coordenadas en el cuadro de dialogo.



Replicate: Permite copiar los elementos seleccionados en cualquier lugar del sistema de coordenadas. Es

la unin de los comandos Copy y Paste.

1. Seleccione los elementos a copiar.

2. Aparecer el siguiente cuadro de dialogo:

- linear :permite crear un array de elementos distanciados segn los valores asignados en X, Y

y Z.

Number: permite definir el numero de veces que sern copiados los elementos

elemento a ser replicado.



Seleccionamos el elemento y asignamos los siguientes valores en el cuadro de dialogo de

replicar:

En la siguiente figura podemos observar el resultado.



- Radial :permite crear un array de elementos rotndolos alrededor de uno de los ejes del

sistema de coordenadas global.

Elemento a replicar alrededor del eje Z.

Se necesita crear 4 elementos ms con un ngulo de 45 entre cada uno de ellos es decir:

Z

Y

45

Vista superior de los elementos.



Seleccionamos el elementos y asignamos los siguientes valores en el cuadro de dialogo:

El resultado de es el siguiente:

- Mirror :permite crear copiar elementos utilizando la herramienta espejo.

1. Seleccione los elementos a reflejar.



Ordinate: distancia entre el elemento original y la copia.

Join Frames: Une elementos Frame que sean colineales en uno solo.

Observamos dos elementos frame, los cuales se agruparn en uno solo.

1. Seleccionamos los elementos Frame a unir.

2. Elegimos del men Edit la opcin Join Frame.

El resultado ser el siguiente:



Disconnect: Todos los elementos unidos entre s comparten un nodo comn. Al utilizar el comando

desconectar se rompe este vinculo y se crean nodos independientes para cada elemento.

1. Seleccione los nodos y elementos que se desconectarn.

2. Sobre el men Edit seleccione Disconnect.

Este comando es muy utilizado para condiciones de modelamiento especial. Adiciona nodos

independientes a los elementos que comparten nodos comunes. Despus de que el nodo es

desconectado se pueden adicionar constrain especiales a cada nodo. Por ejemplo, usted puede

usar este comando para especificar la liberacin de momentos entre los dos ejes adyacentes de

elementos Shell.

Connect: Conecta de nuevo los elementos separados por medio del comando Disconnect.

Show Duplicates: Este es un comando utilizado para seleccionar duplicados de nodos, Frame, Shell, Asolid y

Solid de la estructura total. Si el duplicado es innecesario puede ser eliminado o unificado

utilizando el comando Merge.

1. Seleccione el nodo y/o los elementos.

2. En el men Edit elija Show Duplicates.

3. Nodos y elementos duplicados sern dibujados con un color diferente.

Change Labels: Los rtulos en SAP 2000 son alfa numricos. Es posible seleccionar algunos nodos y

elementos para cambiar sus rtulos asignndole otro esquema.

1. Seleccione los elementos o nodos a los cuales se les quiere cambiar el rtulo.

2. En el men Edit elija Change Labels. Se tendr el siguiente cuadro de dialogo:



- Prefix: prefijo alfanumrico.

- Next number: nmero inicial del esquema de rotulado.

- Increment: incremento del rotulado.

- Selects element: se indica que clase de elementos sern afectados por el nuevo esquema de

rotulado.

- Relabel Order: orden en el cual se rotularn los elementos seleccionados.



VIEW

Set 3D View: Permite ajustar la presentacin del modelo en 3 dimensiones



- Plan: ngulo de rotacin en el plano.

- Elevation: ngulo de elevacin del modelo.

- Aperture: ngulo de abertura de la perspectiva.

Set 2D View: Permite ajustar la presentacin del modelo por planos.



Set Limits: Permite ajustar la presentacin del modelo en 3 dimensiones a los rangos de valores

asignados para cada eje de coordenadas. Se visualizarn solo los elementos que estn

ubicados en este sector generado.

Set Elements:



Permite seleccionar las condiciones de presentacin de cada uno de los elementos que

componene el modelo.

- Hide: oculta los elementos.

- Shrink elementos: presenta los elementos separndolos de sus nodos.

Boton asociado .

- Show Extrusions: permite ver las secciones de los elementos. Este comando es til para

verificar la corrrecta disposicin de las secciones de los elementos frame.

- Fill elements: permite ver las superficies positiva y negativa de los elementos shell.

- Show Edges: permite ver las lineas de contorno de los elementos.

Rubberband Zoom: (tecla asociada F2) Permite ampliar el sector seleccionado de la pantalla picando con el botn izquierdo del Mouse

el punto inicial, mantenindolo oprimido y liberando en el punto final.

Restore Full View: (tecla asociada F3). Permite ver el modelo totalmente.

Previous Zoom: Permite ver la vista anterior.

Zoom in One Step: (tecla asociada Shift + F8). Permite ampliar la imagen paso a paso.

Zoom Out one Step: (tecla asociada Shift + F9). Permite reducir la imagen paso a paso.



Pan: (tecla asociada F8). Permite desplazar la imagen a travs de la pantalla.

Show Grid: ( tecla asociada F7) Permite ver la malla o grilla.

Show Axes Permite ver los ejes de coordenadas.

Show Selection Only: (tecla asociada Ctrl + H) Permite ver solamente los elementos seleccionados previamente.

Show All: Permite ver todos los elementos que forman el modelo.

Save Named View: Permite guardar con un nombre especifico una vista del modelo.

Save Named View: Permite ver una vista del modelo previamente guardada.

Vistas en 3D y por planos (botones incorporados)



- 3-d : permite ver el modelo en 3 dimensiones.

- XY: muestra el plano XY.

- XZ: muestra el plano XZ.

- YZ: muestra el plano YZ.

- Lentes: Muestra el modelo en perspectiva o en Isomtrico.

permite desplazamiento por los planos. No se activa en vista 3D.



DEFINE



Materials: Permite definir los materiales que sern utilizados en el modelamiento.

Dos materiales estn predeterminados, es decir, son definidos previamente por el programa, ellos

son: concreto y acero.

Cuadro para definir los materiales a utilizar.



Cuadro de dialogo para el concreto.

- Material Name: nombre del material a definir.

- Type of material: los materiales pueden ser:

Isotropic: material isotrpico. Es un material en el cual las propiedades fsicas no presenta

variaciones en sus tres ejes principales.

Orthotropic: material ortotrpico. Es un material en el cual las propiedades fsicas varan en

sus tres ejes principales. A continuacin vemos el cuadro de dialogo referente a este tipo de

material.



1

2

3

- Mass per Unit Volume: masa por unidad de volumen.

Masa por unidad de volumen = peso por unidad de volumen/gravedad.

- Weight per unit Volume: peso por unidad de volumen.

- Modulus of Elasticity (E): Mdulo de elasticidad del material en cada una de las

direcciones. Ejemplo de un material ortotrpico es la madera.

- Poissons Ratio (): relacin de Poisson.

- Coeff of Thermal Expan: Coeficiente de expansin trmica.

- Shear Modulii (G): mdulo de cortante o de rigidez del material.

G=[E]/[2*(1+)]

- Type of Design: tipo de diseo ya sea en concreto o acero.

- Design Property Data: propiedades del material para disear.

Propiedades mecnicas del acero y del concreto.



ELEMENTO FRAME

El elemento Frame es utilizado para modelar vigas y columnas.

El elemento se compone de un nodo inicial y un nodo final y posee ejes locales que se presentan a

continuacin.

El eje 1 siempre va del nodo inicial al nodo final y es axial al elemento.

El eje 2 es ortogonal al eje1 y por defecto tiene la misma direccin del eje Z.

El eje 3 resulta de implementar la regal de la mano derecha



Frame Sections: Define la seccin a utilizar de los elementos Frame del modelo.

- Import I / Wide Flange: permite importar secciones preestablecidas en una base de datos. Al

seleccionar una seccin para importarla se deben buscar los archivos que se encuentran en

el directorio principal SAP2000. Los archivos de secciones son: Aisc.pro, Cisc.pro, Euro.pro,

Sections.pro.

- Add I / Wide Flange: permite adicionar una seccin. Las siguientes son las secciones que se

pueden adicionar.



- Section Name: nombre de la seccin a adicionar.

- Section Properties:

presenta las caractersticas y propiedades de la seccion creada.

- Cross Section (Axial) area: rea de seccin transversal para esfuerzos axiales.

- Torsional Constant: momento polar de inercia de la seccin.

- Moment of inertia about 3 axis: momento de inercia alrededor del eje 3 de la seccin.

- Moment of inertia about 2 axis: momento de inercia alrededor del eje 2 de la seccin.



- Outside height (t3): altura total de la seccin.

- Top flange width (t2): ancho patin superior.

- Top flange thickness (tf): espesor del patin superior.

- Web thickness (tw): espesor del alma de la seccin.

- Bottom flange width (t2b): ancho del patin inferior.

- Bottom flange thickness (tfb): espesor del patin inferior.

- Outside depth (t3): altura total de la seccin.

- Outside flange width (t2):ancho total de la seccin.

- Flange thickness (tf): espesor de los patines.

- Web thickness (tw): espesor del alma de la seccin.



- Outside stem (t3): altura total de la seccin.

- Outside flange (t2):ancho total de la seccin.

- Flange thickness (tf): espesor de los patines.

- Stem thickness (tw): espesor del alma de la seccin.

- Outside vertical leg (t3): altura total de la seccin.

- Outside horizontal leg (t2):ancho total de la seccin.

- Horizontal leg thickness (tf): espesor del elemento horizontal.

- Vertical leg thickness (tw): espesor del elemento vertical




- Outside width (t2):ancho total de la seccin. No incluye la separacin de los ngulos.

- Horizontal leg thickness (tf): espesor del elemento horizontal.

- Vertical leg thickness (tw): espesor del elemento vertical.

- Back to back distance: separacin de los elementos verticales


- Outside width (t2):ancho total de la seccin. No incluye la separacin de los ngulos.

- Flange thickness (tf): espesor del elemento horizontal.

- Web thickness (tw): espesor del elemento vertical.



- Outside diameter (t3): dimetro exterior de la seccin.

- Wall thickness (t2): espesor de la pared.

- Depth (t3): altura de la seccion.

- Width (t2): ancho de la seccin



- Diameter (t3): dimetro de la seccin.

- Cross section (axial) area: area de la seccin

- Torsional constant: constante de torsin = Ixx+Iyy.

- Moment of inertia about 3 axis: momento de inercia alrededor del eje 3 del elemento

Frame.

- Moment of inertia about 2 axis: momento de inercia alrededor del eje 2 del elemento

Frame.

- Shear area in 2 direction: rea de cortante en direccin del eje 2 del elemento frame.



- Shear area in 3 direction: rea de cortante en direccin del eje 3 del elemento frame.

- Section modulus about 3 axis: modulo de seccin alrededor del eje 3 del elemento frame.

- Section modulus about 2 axis: modulo de seccin alrededor del eje 2 del elemento frame.

- Plastic modulus about 3 axis: modulo plstico alrededor del eje 3 del elemento frame.

- Section modulus about 2 axis: modulo plstico alrededor del eje 2 del elemento frame.

- Radius of gyration about 3 axis: radio de giro alrededor del eje 3 del elemento frame.

- Radius of gyration about 2 axis: radio de giro alrededor del eje 2 del elemento frame.

Una seccion muy importante es la no prismtica, la cual explicaremos utilizando el siguiente

ejemplo:

la viga se modelar con un solo elemento frame de la siguiente forma:



para asignar la seccion variable procedemos de la siguiente forma:

1. Identificamos los tipos de seccion que conforman la viga

x=0 seccin 0.70 x 0.30. x=2.0 seccin 0.30 x 0.30. x=5.0 seccin 0.30 x 0.30. x=7.0 seccin 0.70 x 0.30.

2. creamos estas secciones en el men Define frame section.



3. despus de crear las secciones rectangulares anteriores procedemos a crear las seccin

variable.

Del men Define frame Section elegimos Add Non Prismatic, y veremos el siguiente cuadro de dialogo:

Nonprismatic section Name: nombre de la seccin. Asignaremos el nombre de VIGA. Start Section: section inicial del tramo. End Section: seccin final del tramo. Length: longitud del tramo variable. Type EI33 Variation: tipo de variacin de la seccin en el tramo en el sentido del eje 3 del

elemento frame. Puede ser lineal, Parablica o Cbica.

Type EI22 Variation: tipo de variacin de la seccin en el tramo en el sentido del eje 2 del elemento frame. Puede ser lineal, Parablica o Cbica.

En nuestro caso la viga consta de 3 tramos:

Tramo 1 Tramo 2 Tramo 3



Tramo 1

Longitud: 2.00m opcin absoluta

2.00/7.00= 0.29 opcin relativa

Seccin inicial: 70x30

Seccin final: 30x30.

Variacin EI33: lineal.


Tramo 2







Tramo 3









como vemos la seccion viga quedo con tres tramos.

Start section y end section tienen cuadros despleglables en los cuales se escogen las respectivas

secciones. Cada vez que se crea un tramo se oprime Add. Cuando se han creado los tres tramos

se oprime OK.

Asignamos la seccin y la presentacin con la opcin de extrusin se ver asi:

RESTRAINT (APOYOS)

Existen diferentes tipos de apoyos que se pueden asignar a una estructura de acuerdo a la

idealizacin y a tipo que se utilizar en la estructura real.

Para asignar restricciones es necesario seleccionar primero los nodos a restrigir y despus elegir el

men que se presenta a continuacin:



boton de comando asociado

Empotramiento total.Restringe los seis grados de libertad existentes.

Articulacin. Restringe los tres grados de libertad correspondientes a las traslaciones.

Articulacin con desplazamiento. Restringe el grado de libertad correspondiente al

desplazamiento en el eje 3 (eje Z por defecto).

Nodo libre. Libera los seis grados de libertad, es decir, no existen restricciones.



RELEASES

Los releases son una herramienta utilizada para modelar condiciones especiales en los elemento

Frame como por ejemplo articulaciones en las cuales no deben existir momentos.

Para asignar un releases debe seleccionarse con anterioridad el elemento al cual se le asignar el

releases correspondiente.

A continuacin presentamos el men de asignacin del release:

Al seleccionar releases aparece el siguiente cuadro de dialogo:



Los releases estn referenciados a los ejes locales del elemento Frame al cual se asignarn.

A continuacin presentamos el caso ms comn para la utilizacin de Releases.

el pasador funciona como una rotula que permite rotacin de los elementos frame alrededor del

eje local 3.

Cuadro de asignacin para los dos elementos



al ejecutar el anlisis del modelo obtenemos el siguiente diagrama de momentos:

Podemos observar que el momento en el perno es cero (0).

MANIPULACION DE LOS EJES LOCALES DEL ELEMENTO FRAME Consideremos el siguiente ejemplo:



Tenemos columnas de 0.70 m en sentido X y 0.30 m en sentido Y.

Modelamos el portico de la siguiente forma:

Seccin de las columnas.

A continuacin presentamos el modelo:

Como vemos las columnas no estan orientadas correctamente. Para corregir esto procedemos de

la siguiente manera:

1. Seleccionamos las columnas a rotar.



2. Seleccionamos el menu Assign

3. Al seleccionar el men anterior aparece el siguiente cuadro de dialogo:

asignamos el valor de 90 en la rotacin de los ejes y obtenemos



ZONAS DE RIGIDEZ

iOFF: longitud de la zona de rigidez en el nodo inicial del elemento.

jOFF: longitud de la zona de rigidez en el nodo final del elemento.

Son los segmentos de las vigas y columnas que estan embebidas dentro del nodo de unin de

estos elementos. Esta longitud normalmente no se tiene en cuenta en el modelamiento puesto que

los elementos se idealizan por medio de los ejes neutros de los mismos.

Para activar esta opcin procedemos de la siguiente manera:



Activada esta opcin aparece el siguiente cuadro de dialogo:

- Define Lengths: se define la longitud de la zona de rigidez para cada nodo del elemento

Frame seleccionado.

- Update Lengths from Current Connectivity: el programa calcula automticamente las zonas

de rigidez para cada elemento dependiendo de las propiedades geomtricas de cada

elemento.

- Rigid Zone factor: factor de rigidez de la zona. Cero (0) indica que no hay rigidez en la

zona. Uno (1) indica que hay una rigidez total.

CARGAS ASIGNADAS AL ELEMENTO FRAME



- Tipos de cargas:

Cargas de Gravedad

Se utiliza para asignar multiplicadores gravitacionales a los elementos frame seleccionados.

Cargas puntuales y uniformes



Load Type and Direction: determina si se quiere asignar fuerzas o momentos.

Direction: Direccin en la cual estar actuando la carga asignada.

Point Load:

los valores asignados en cargas puntuales eligiendo la opcin Relative Distance from End-i sern:

donde:

Distancia 1=1.00/4.50 = 0.22

Distancia 2=1.80/4.50 = 0.40

Distancia 3=2.50/4.50 = 0.56



Distancia 4=3.80/4.50 = 0.84

los valores asignados en cargas puntuales eligiendo la opcin Absolute Distance from End-i sern:

Uniform Load: es una carga uniforme a lo largo de todo el elemento Frame. Esta dada en

unidadesde fuerza dividida en unidades de longitud.

Trapezoidal

Load Type and Direction: determina si se quiere asignar fuerzas o momentos.

Direction: Direccin en la cual estar actuando la carga asignada.



Cuadro de asignacin



Temperatura

La carga de temperatura genera una tensin en el elemento Frame. Esta tensin es obtenida por el

producto del coeficiente de expansin trmica del material y el cambio de temperatura del

elemento.

Pueden definirse tres tipos de cargas de temperatura.

1. Temperatura t la cual es constante sobre la seccin transversal del elemento y produce tensin axial.

2. Gradiente de temperatura 2-2 la cual vara linealmente en el eje local 2 y produce flexin en el

plano 1-2.

3. Gradiente de temperatura 3-3 la cual vara linealmente en el eje local 2 y produce flexin en el

plano 1-3

Analicemos el siguiente ejemplo tomado del libro MECANICA DE MATERIALES DE BEER.



La variacin de temperatura es asignada al elemento LATON30. Esta variacin de temperatura es

de 30 centigrados.



asignacin de la carga de temperatura

Si comparamos el valor arrojado por Sap2000 tenemos 28.36 KN y la respuesta del libro es

Rb=28.5 Kn.



JOINT PATTERN Los nodos modelo (pattern) pueden ser utilizados para describir cargas y propiedades que tengan

una variacin en el espacio complicada. Estos valores son opcionales y no son requeridos en

problemas simples.

Un joint pattern consiste en un conjunto de valores escalares numricos, un valor para cada nodo

de la estructura. Un pattern puede ser utilizado para describir, de una manera verdadera, como

varan las cargas o propiedades de la estructura:

- Resortes en nodos y propiedades de masa.

- Fuerzas en nodos y cargas de desplazamiento.

- Cargas de presin.

- Cargas de temperatura.

Los joint pattern presentan la siguiente ecuacin:

Valor= AX+BY+CZ+D

Donde:

A: valor de la constante que describe la variacin a travs del eje de coordenadas X.

B: valor de la constante que describe la variacin a travs del eje de coordenadas Y.

C: valor de la constante que describe la variacin a travs del eje de coordenadas Z.

D: valor de la constante.

Presin: *Z: 1000 kg/m3

Un ejemplo de joint pattern lo tenemos en la variacin de la presin hidrosttica.



La presin del lquido vara solamente con la altura, es decir, con el eje Z.

Valor = 1000*Z+D

A=0

B=0

D = se despeja teniendo el valor de la altura del muro.

SPRING Se utiliza para modelar resortes que son tiles en el modelamiento de las condiciones de apoyo

de estructuras en las cuales se conoce el valor de Ka de un suelo, este valor es el que se asume

como la constante se un resorte. A continuacin presentamos un ejemplo tomado del libro

ANALISIS ESTRUCTURAL de Jeffrey P. Laible pgina 686.

K del resorte: 24000 pulg-klb/rad.



Geometra del ejemplo.

Como podemos observar el apoyo inferior izquierdo no presenta la rotacin del ejemplo, para

lograrlo procedemos de la siguiente forma.

1. Seleccionamos el nodo donde se encuentra el apoyo.

2. Elegimos el men Assign.



3. Al elegir la opcin Local Axes tendremos la siguiente ventana:

4. La rotacin es de 60 alrededor del eje global Y.

5. Obtenemos la posicin del apoyo de la siguiente manera:

6.



Para asignar el resorte en el apoyo superior derecho procedemos as:

1. Seleccionamos el apoyo donde esta localizado el resorte.

2. Seleccionamos el men Assign:

3. Seleccionado el men anterior tenemos la siguiente ventana:



4. Como el resorte estar impidiendo la rotacin alrededor del eje Y asignamos el valor de 24000

pulg-klb/rad en el cuadro Rotation About 2.

5. La estructura s ver de la siguiente forma:



Asignamos las cargas:

para simular la restriccin de 1 pulgada que se presentar el nodo 3, ubicamos en este nodo un

apoyo y asignamos un desplazamiento de 1 pulgada de la siguiente forma:

1. Seleccionar el nodo al cual se le asignar el apoyo y desplazamiento.

2. Seleccionar el men Assign y ejecutar lo siguiente:



3. Al seleccionar Displacements tenemos el siguiente cuadro de dialogo:

asignamos el valor de -1 pulgada en sentido Z puesto que la restriccin que plantea el problema

se encuentra por debajo del nodo. La presentacin quedar de la siguiente forma:



corremos la estructura y obtenemos los siguientes resultados:

La solucin del problema tomada del libro es la siguiente:



CONSTRAIN Los constraint son utilizados para modelar cierto tipo de comportamiento de cuerpo rgido para

conectar diferentes partes de la estructura y/o imponer algunas condiciones de simetra.

Un constraint consiste en un grupo de dos o ms nodos restringidos. El desplazamiento de los

nodos restringidos se rige por las ecuaciones de constraint. Los tipos de constraint que el programa

incluye son:

- Body: permite que los nodos restringidos se comporten como un cuerpo rgido, es decir, los

desplazamientos son relativos. Se utiliza para:

Modelar uniones rgidas entre columnas y vigas. Unin entre vigas modeladas con elemento Frame y placas modeladas utilizando el

elemento Shell.

- Diaphragm: permite que los nodos restringidos se muevan como un diafragma plano y que no

permite deformaciones de membrana. Se utiliza para:

Modelar entrepisos de concreto en estructuras de edificios. Modelar diafragmas en superestructuras de puentes.

- Plate: permite que todos los nodos restringidos se muevan como un plato plano que es rgido

ante deformaciones de flexin, es decir, se tiene en cuenta rotaciones en torno a los ejes X y

Y, y traslacin en el eje Z. Se utiliza para:

Unir elementos Frame o Shell a elementos Solid



Este es un ejemplo de donde es posible idealizar utilizando el constraint Plate. Consta de una

viga de madera (elemento Frame), la cual estaincrustada en un muro de mampostera

(elemento Solid), pero existe un desplazamiento de la viga puesto que se encuenra apoyada

sobre unos rodamientos, obviamente la viga debe poseer un apoyo que le de estabilidad en

su extremo opuesto.

Modelamiento realizado en sap2000.

- Rod: permite que los nodos restringidos se muevan como una vara recta que la cual es rgida

ante deformaciones axiales, efectivamente los nodos restringidos mantiene una distancia fija

uno del otro en la direccin paralela del Rod, pero el desplazamiento normal al eje y las

rotaciones no se afectan. Se utiliza para:

Prevenir deformaciones axiales en elementos Frame. Modelar cerchas rgidas.

- Beam: permite que todos los elementos restringidos se muevan como una viga recta la cual

es rgida ante la flexin, efectivamente los nodos restringidos se conectan por medio de

elementos que son rgidos ante la flexin pero no afectan el desplazamiento a lo largo del eje,

ni la rotacin alrededor del mismo. Se utiliza para:

Prevenir deformacin flexin en elemento Frame.



Vigas de concreto unidas por disipadores los cuales permiten movimiento de aproximacin enre las

vigas pero garantizan que se comporten como una sola ante cargas verticales.

Distribucin de los constrain asignados.



ANALISIS MODAL.

Vigas cargueras en sentido X

Carga muerta: 2500 kg/m.

Carga viva: 850 kg/m.

Peso por metro cuadrado de piso (sin incluir vigas y columnas): 1050 kg/m2.

Area de placa: 60.75 m2.

Ixx: 28.94 m4.

Iyy: 332.15 m4.

Masa translacional por nivel: 60.75 m2 * 1050 kg/m2/9.81 m/s2

Masa translacional por nivel: 6502 kg s2/m.

Masa rotacional por nivel: masa transnacional*(Ixx+Iyy)/Area

Masa rotacional: 38647 kg s2 m

Comenzamos por introducir la geometra del modelo.



Malla para la creacin del modelo:

definicin de material y secciones

Seccin Viga Seccin Columna

asignamos las secciones y definimos las condiciones de apoyo como empotramiento. El modelo

tiene la siguiente forma:



Definimos los tipos de carga actuantes:

asignamos las cargas a las vigas cargueras las cuales estan ubicadas sobre el eje X.

Carga muerta: 2500 kg/m

Carga Viva: 850 kg/m



Carga Muerta Carga Viva

Para el anlisis dinmico creamos el espectro de aceleraciones:

S: 1.2

I: 1.0

Aa: 0.25 (B/manga)

Tc=0.48*S

Tc= 0.58 seg.

Para T0.58 Sa=[1.2*0.25*1.2*1.0]/T

Con los datos anteriores generamos la tabla de valores utilizando la hoja de clculo Excel.



1. En la columna A de la hoja escribimos los valores de periodo y en la columna B escribimos los

valores de Sa.

2. El siguiente paso es eliminar las hojas del libro dejendo solamente la hoja en la cual se esta

creando la tabla.

3. Guardar el archivo de Excel como Archivo de texto delimitado por tabulaciones en la carpeta

en la cual se esta guardando el modelo de SAP2000.

Para cargar el espectro anteriormente creado procedemos as:

seleccionado el men anterior tenemos:

del cuadro de dialogo anterior seleccionamos Add Function from File y tenemos lo siguiente:



Function Name: definimos el nombre de nuestro espectro, por ejemplo SISMO.

Open File: este botn nos permite seleccionar nuestro archivo de texto el cual creamos en Excel.

Lo selecionamos y damos enter en Abrir.

Seleccionamos Period and Acceleration Values. En Number of Points Per Line definimos el valor de 1.

damos OK y al siguiente Cuadro de nuevo OK.



Definimos los casos de espectro de respuesta:


seleccionamos Add New Spectra para crear nuestro primer caso de respuesta.

sismo 100% en eje X sismo 100% en eje Y espectro para derivas



El cuadro correspondiente a U1 lo desplegamos y seleccionamos nuestro espectro de aceleracin.

El factor de escala lo determinamos de la siguiente forma

9.81/(Ro*a*p)

Donde:

Ro: coeficiente de capacidad de disipacin de energia bsico. Vase capitulo A.3 NSR 98.

a: coeficiente de reduccin de la capacidad de disipacin de energa causado por irregularidades

en altura de la edificacin. Vase A.3.3.3.

p: coeficiente de reduccin de la capacidad de disipacin de energa causado por irregularidades

en planta de la edificacin. Vase A.3.3.3.

Para SISMOX

U1=9.81/(7*0.9*0.9) = 1.73

U2=30% de U1 = 0.52

U3=2/3 de U1 = 1.15.

Para SISMOY

U2=9.81/(7*0.9*0.9) = 1.73

U1=30% de U2 = 0.52

U3=2/3 de U2 = 1.15.

Para DERIVAS

U1=9.81

U2=9.81

U3=2/3 de U1.

Definimos las combinaciones de carga:

1. Combo1=1.4 carga muerta + 1.7 carga viva

2. Combo2=1.05 carga muerta + 1.27 carga viva + SISMOX

3. Combo3=1.05 carga muerta + 1.27 carga viva + SISMOY

4. Envolvente=Combo1 + Combo2 + Combo3.



seleccionamos el men anterior y tenemos el siguiente cuadro de dialogo:

Seleccionamos Add New Combo



es importante anotar que cuando se estn definiendo los combo1, 2 y 3 en la opcin Load

Combination Type se debe seleccionar Add y activar la opcin Use for Concrete Design, mientras cuando se define el combo4, el cual es la envolvente, se debe seleccionar Enve, y

desactivar la opcin Use for Concrete Design.

Asignamos ahora las masas de cada piso:

Peso por metro cuadrado de piso (sin incluir vigas y columnas): 1050 kg/m2.

Area de placa: 60.75 m2.

Ixx: 28.94 m4.

Iyy: 332.15 m4.

Masa translacional por nivel: 60.75 m2 * 1050 kg/m2/9.81 m/s2

Masa translacional por nivel: 6502 kg s2/m.

Masa rotacional por nivel: masa translacional*(Ixx+Iyy)/Area

Masa rotacional: 38647 kg s2 m

Definimos los nodos en los cuales asignaremos las masa anteriormente calculadas. Estos nodos

estarn ubicados en los centroides de cada placa de entrepiso.

Para dibujar el nodo de la primera placa procedes de la siguiente forma:



Seleccionamos el plano XY con Z=2.8

El centroide estar ubicado en las coordenadas X=-0.25; Y=-0.25; Z=2.8

Seleccionamos el siguiente men:

al seleccionar el men anterior dibujamos el nodo en una parte cualquiera de la placa. Dibujado el

nodo lo seleccionamos y damos click con el boton derecho del ratn y obtenemos el siguiente

cuadro de dialogo:



como podemos ver las coordenadas del nodo no coinciden con el centroide de la placa. Para

solucionar este detalle simplemente digitamos en los cuadros de dialogo de las coordenadas los

valores del centroide y damos OK.



Seleccionamos ahora el boton el cual refresca la pantalla y nos mostrar la nueva ubicacin

del nodo.

de la misma forma procedemos para la placa de entrepiso siguiente.

Con los nodos definidos procedemos a asignar las masas a estos nodos.

Seleccionamos el master joint de la primera placa. Seleccionamos el siguiente men:



con el men anterior seleccionado tenemos:

realizamos lo mismo con la placa de entrepiso siguiente.

Asignamos ahora el constraint Diafragma para cada placa.

Seleccionamos los nodos de la placa de entrepiso a nivel de Z=2.80. seleccionamos el siguiente

men:

con la seleccin anterior tenemos:



del cuadro Click to: seleccionamos Add Diaphragm y definimos asi:

este constraint es para la primera placa. Cada placa tiene su propio constraint.

Despus de haber asignado los constraint procedemos a asignar las siguientes restricciones a los

master joint.



asignamos ahora el analisis modal:


seleccionamos Set Dynamic Parameters y asignamos 6 modos de vibracin:



seleccionamos Set P-Delta Parameters y asignamos 7 iteraciones 1.4 para carga muerta y 1.7 para carga viva:

Ahora ejecutamos el comando RUN para que se realice el anlisis del modelo.

Para verificar las derivas seleccionamos la deformada del modelo tomando como carga DERIVA

Spectra.

Las fuerzas internas de los elementos se chequean mediante el siguiente men



boton asociado

con el men anterior aparece:

Axial Force: fuerza axial en el elemento. Shear 2-2: cortante en el eje local 2.

Shear 3-3: cortante en el eje local 3. Torsin: torsin en torno al eje local 1.

Moment 2-2: momento en torno al eje local 2. Moment 3-3: momento en torno al eje local 3.

muestra los diagramas de fuerzas internas de las siguiente forma:



muestra los diagramas de fuerzas internas de las siguiente forma:

las reacciones de la estructura se obtienen del siguiente men:

boton asociado

del men anterior obtenemos:



ELEMENTO SHELL. El elemento Shell se puede utilizar para modelar muros, placas, vigas de gran altura, etc.

- Geometra

podemos generar elementos Shell de 4 nodos o de 3 nodos.

El elemento Shell tiene las siguientes clases:



Elemento Membrana: Permite deformaciones axiales y roracin alrededor del eje local 3.

Se utiliza para modelar muros de cortante.

Elemento plato: Permite deformaciones en el eje 3 solamente y rotacin en los ejes locales 1 y 2.

Se utiliza para modelar placas de entrepiso las cuales estn sujetas a deformaciones por flexin.



Elemento Shell: Es la combinacin de los elementos anteriormente descritos, es decir permite rotaciones y

desplazamientos alrededor de todos los ejes locales del elemento ( se recomeinda utilizar

siempre este elemento).

Creacin de la seccin del elemento Shell Para definir la seccin del elemento seleccionamos el siguiente men:


Add New Section: permite crear una nueva seccin.

Modify / Show Section: permite modificar una seccin existente.



Seleccionamos Add New Section y tenemos:

Section Name: asigna el nombre a la seccin. Material Name: Material del cual esta compuesta la seccin.

Material Angle: se utiliza cuando se trabaja con materiales Ortotrpicos. Thickness: se refiere al espesor de la seccin.

Membrane (th): se utiliza para calcular la rigidez del elemento shell y membrana, as coma para calcular el peso propio y la masa de cada seccin.

Bending (thb): se utiliza para calcular la rigidez para la flexin en elemento Shell y plato. Normalmente estos dos valores son iguales y solo se necesita definir th. Sin embargo, en

algunas aplicaciones, tales como el modelamiento de superficies corrugadas el

comportamiento de membrana y el de plato no pueden ser adecuadamente representados

por un material con un nico espesor. Para este propsito usted puede definir un valor de

thb que es diferente a th.

Type: define que tipo de comportamiento ser considerado por el elemento. Se recomienda la siguiente seleccin:



Los tipos de carga que se asignan al elemento Shell son los siguientes:

Cargas de Gravedad (Gravity): se utiliza para activar el peso propio del elemento shell en

cualquier direccin.

Gravity Multipliers: valor escalar utilizado para considerar el peso propio en la direccin deseada.

Cargas Uniformes (Uniform): se utiliza para asignar cargas a uniformes sobre la superficie del elemento shell. Esta carga puede ser asignada en direccin de los ejes globales o en direccin de

los ejes loceles del elemento Shell.



Cargas de Presin (Pressure): se utiliza para asignar cargas de presin sobre la superficie del elemento Shell.

Las cargas se pueden asignar por los siguientes medios:

By element: la presin se asigna en direccin del eje local 3. By Joint Pattern: el valor se asigna de acuerdo a los valores de distribucin del Joint Pattern.

Cargas de Temperatura: Las cargas de tempreatura se pueden asignar directamnete al elemento o utilizando los valores de

Joint Pattern.

ejemplo elemento shell modelamiento de una placa armada en 2 direcciones.



modelaremos la placa con un espesor de 6 y las vigas con una seccin 24 y 12



Detalle de la idealizacin Unio Viga Placa

Idealizacin del modelo SAP2000.



Seccin Vigas Seccin Placa elemento Shell

La carga asignada a la placa es de 338 lb/ft2



Valor obtenido del Modelo en Sap2000: 6349 lb-plg

Valor obtenido de la respuesta del libro: 6130 lb-plg





Modulo de diseo SAP2000.

Diseo de concreto reforzado.

Ejemplo

fy=4200 kg/cm2 >1/2

fy=2700 kg/cm2 3/8 fc=210 kg/cm2

Seccin de la placa:



peso por metro cuadrado

Torta: 0.05m*2400 kg/m3

Torta: 120 kg/m2.

Casetn: 25 kg/m2.

Cermica de piso: 100 kg/m2.

Muros: 300 kg/m2.

Carga Muerta: 545 kg/m2 (sin incluir peso propio de las viguetas).

Carga Viva: 180 kg/m2.

Cargas actuantes en Viguetas:

Longitud aferente para cada vigueta: 0.83 m.

Wd= 453 kg/m.

Wl= 150 kg/m.

Caractersticas del concreto a utilizar en el diseo



Tipos de cargas estaticas considerados



Carga Muerta sobre Viguetas Carga Viva sobre Viguetas

combinacin de cargas.

Seleccin del men para diseo



Combinacin seleccinada para diseo

corremos la estructura y obtenemos lo siguiente:

chequeo de la deflexin mxima permitida:

Deflexin mxima= Luz/480

Deflexin Mxima= 1.04 cm.

Deflexin del programa = 0.7 cm.



Diagramas de cortante para las Viguetas:

Diagramas de momento para las Viguetas:

Men utilizado para diseo

Areas de acero arrojadas por el mdulo de diseo



Acero de refuerzo a longitudinal

El acero de la parte superior va colocado en la parte superior de la viga. De igual forma se deduce

para el acero inferior.

Para ver los detalles del diseo de acero longitudinal procedemos de la siguiente forma:

1. Seleccionamos el elemento a chequear.

2. Sobre el elemento seleccionado damos click con el boton derecho del ratn y obtenemos el

siguiente cuadro de dialogo:

COMBO ID: es la combinacin de carga bajo la cual se esta diseando.

STATION LOC: es la distancia, desde el nodo inicial, en la cual se esta calculando el area de acero requerida.

TOP STEEL: rea de acero requerida en la parte supreior de la seccin de la viga. BOTTOM STEEL: rea de acero requerida en la parte inferior de la seccin de la viga.



SHEAR STEEL: relacin del rea de acero utilizada contra la separacin de los estribos. Por ejemplo del cuadro anterior tenemos un valor de 0.010 luego:

Estribo a utilizar en la vigueta: 1 rama 3/8 equivalente en rea a 0.71 cm2.

Separacin =0.71 cm2/0.010 cm.

Separacin= 71 cm.

Tomamos la separacin mnima de d/4 en los nodos a una distancia de 2d, y d/2 en el resto de la

viga.

Detalle del acero de refuerzo para cortante.

si del cuadro de dialogo anterior escogemos la opcin details tenemos:



Chequeo de columnas

El rea de acero de refuerzo principal aparece como un solo valor para toda la longitud de la

columna.

Seleccionamos el elemento columna de la izquierda y damos click al boton derecho del ratn:



longitudinal reinforcement: rea de acero de refuerzo longitudinal. Major Shear Reinforcement: relacin area de refuerzo contra separacin para la dimensin mayor

de la columna.

Minor Shear Reinforcement: relacin area de refuerzo contra separacin para la dimensin

menor de la columna.

Si damos el siguiente botn :



el cuadro anterior posee el men File en el cual se encuentra la opcin de imprimir esta hoja.

Diseo de una estructura metalica



disear la estructura para las cargas mayoradas que se muestran en el dibujo.



Tomamos esta seccin para realizar el chequeo inicial:

Corremos la estructura y diseamos:

Al seleccionar el men anterior tenemos:



Steel Design Code: Seleccionamos en este cuadro el codigo.



Para chequear cada elemento lo seleccionamos y damos click derecho.

el chequeo se realiza de tal manera que el valor RADIO sea menor de 1.00 color ROJO. Esgogemos el boton Details.



Aunque este elemento cumple con el radio



ANALISISDISEORECONOCIMIENTO DE LA INTERFACELos componentes

FILEEDITDelete:Add to model from template:Merge Joints:Move:Replicate:Join Frames:Disconnect:Connect:Show Duplicates:Change Labels:

VIEWSet 3D View:Set 2D View:Set Limits:Set Elements:Rubberband Zoom: (tecla asociada F2)Restore Full View: (tecla asociada F3).Previous Zoom:Zoom in One Step: (tecla asociada Shift + F8).Zoom Out one Step: (tecla asociada Shift + F9).Pan: (tecla asociada F8).Show Grid: ( tecla asociada F7)Show AxesShow Selection Only: (tecla asociada Ctrl + H)Show All:Save Named View:Save Named View:Vistas en 3D y por planos (botones incorporados)DEFINE

Materials:

ELEMENTO FRAMERESTRAINT (APOYOS)RELEASESMANIPULACION DE LOS EJES LOCALES DEL ELEMENTO FRAMEZONAS DE RIGIDEZCARGAS ASIGNADAS AL ELEMENTO FRAMETipos de cargas:

Cargas de GravedadCargas puntuales y uniformesTrapezoidalTemperatura

JOINT PATTERNSPRINGCONSTRAINANALISIS MODAL.ELEMENTO SHELL.Creacin de la seccin del elemento ShellModulo de diseo SAP2000.

curso diseño estructural con sap2000

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