manual actualizad0 de sap2000

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

CENTRO DE CMPUTO FIM SAP2000

V15.1

SESIN 1

ENTORNOS DE TRABAJO

A: INTERFASE GRFICA DEL USUARIO

La interfase grfica del usuario (GUI) se usa para disear,

analizar, y desplegar su estructura. Esta sesin presenta

algunos de los conceptos bsicos de la intertase grfica del

usuario

Temas:

El Modelo Estructural Sistemas de Coordenadas La Pantalla de SAP2000 Opciones de Vistas Lnea de Grillado (Gridlines) Operaciones Bsicas

Modelo Estructural

SAP2000 analiza y disea su estructura usando un modelo

que usted define mediante la interfase grfica del usuario. El

modelo puede incluir las siguientes caractersticas que

representan su estructura:

Las propiedades de los Materiales.

Elementos de estructura que representan vigas, columnas,

y/o miembros de cercha.

Elementos Shell que representan paredes, losas, y otros

miembros de paredes delgadas.

Nudos que representan conexiones de elementos

Los Vnculo y resortes que apoyan a los nudos

Cargas que incluso incluyen el peso-propio: cargas trmicas,

ssmicas, y otros



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Despus de que SAP20O0 analiza su estructura, el modelo

tambin incluye desplazamientos, tensiones, y reacciones

debido a las cargas.

La interfase grfica del usuario le proporciona muchas

caractersticas para crear su modelo. Usted incluso puede

empezar con un modelo preliminar, luego con un pequeo

esfuerzo puede ajustar a su modelo original.

En lo siguiente se referir el termino "objetos" para referirse a

los componentes geomtricos del modelo: los elementos del

Prtico, elementos de cascara "shell", y nudos.

Sistemas de Coordenadas

Se definen todas las localizaciones en el modelo con respecto

a un solo sistema de coordenadas globales. Esto es un

sistema de coordenadas tridimensional rectangular

(Cartesiano).

Los tres ejes son denotados por X, Y, y Z que son

mutuamente perpendiculares, y satisface la regla de la mano

derecha. Cada componente del modelo (nudo, elemento de

Prtico, elemento de cascara "shell", etc.) tiene su propio

sistema coordenada local usada para definir propiedades,

cargas, y respuestas a esas solicitaciones. Se denotan los ejes

de cada sistema de coordenada local en 1. 2. y 3.

Usted puede definir sistemas de coordenadas adicionales para

ayudar a desarrollar su modelo.

La Pantalla de SAP2000

Una vez iniciado el programa SAP2000 nos muestra la

siguiente ventana donde podemos encontrar:



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Lista de Men en Pantalla

Descripcin de Iconos En Pantalla

BARRA DE

TITULO BARRA DE

MENU

ICONOS EN PANTALLA

SISTEMA DE COORDENADAS

UNIDADES

VENTANA ACTIVA VENTANA INACTIVA

ARCHIVO VER DIBUJAR ASIGNAR MOSTRA OPCIONES AYUDA

EDITAR DEFINIR SELECCIONAR ANALIZAR DISEAR HERRAMIENTAS



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NUEVO

MODELO

ABRIR

MODELO

GUARDAR EL

MODELO

IMPRIMIR

HACER Y

DESHACER

ACTUALIZAR

DESBLOQUEAR

EL ANLISIS

ANALIZAR

ANALIZAR EN

VIVO

OPCIONES DE ZOOM

MOVERSE EN

PANTALLA

OPCIONES DE VISTAS

MOVERSE EN LAS

LNEAS DE GRID

VISTA RECORTADA

TABLA GENERAL DE

OPCIONES ACTIVAS

EN PANTALLA

DEFORMADAS, REACCIONES

Y DIAGRAMAS

DISEO

HERRAMIENTAS

DE DIBUJO DE

NODOS, LNEAS,

REAS Y SLIDO

HERRAMIENTAS

DE SELECCIN

HERRAMIENTAS

DE PRECISIN



V15.1

B: FUNCIONES BSICAS DEL PROGRAMA

1.- SELECCIN DE UNIDADES

1.1 Antes de iniciar un nuevo modelo debemos escoger las

unidades en que vamos a trabajar la cual se encuentra en la

parte inferior derecha.

Aunque tambin se puede elegir en la ventana de New Model, en la parte de:

1.2 En la lista desplegable podemos elegir unidades de fuerza,

de longitud y de temperatura.

2.- ELEGIMOS UN NUEVO MODELO

Para acceder a un nuevo modelo podemos hacerlo a travs

del Men File (Archivo):



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Presionando Control + N del Icono de la Barra de Herramientas:

Seguidamente tendremos en la ventana emergente, una serie

de opciones en base a los cuales podemos empezar nuestro

trabajo. Los nuevos modelos son empezados con la pantalla,

donde se puede elegir un archivo en blanco o una plantilla

predefinida.



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Iniciar un Modelo con las unidades

Seleccionadas.

Iniciar un Modelo a partir de uno

existente con sus unidades, definiciones

y preferencias.

Permite ingresar los Datos del Proyecto segn se

muestra en la siguiente ventana:

INFORMACIN DEL MODELO



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Select template: Seleccionar Modelos Predeterminados:



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Estos son modelos bsicos que posteriormente podemos

modificar o sobre ellos completar el dibujo.

3.- CREANDO UNA ESTRUCTURA

3.1 Blanqueo de pantalla para un nuevo modelo (Blank)

Se nos presenta la pantalla divida verticalmente sin ningn

tipo de definiciones.



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Esta opcin es muy til y recomendable si se quiere importar

un modelo donde se tienen todas las definiciones

preestablecidas incluyendo las lneas de Grid que funcionan

como ejes referenciales en 3D.

3.2 Estructura a partir de rejilla (Grid Only)

Con esta opcin podemos crear nosotros mismos una

estructura. Al entrar se nos presenta una ventana donde se

pueden definir las lneas de Grid para un Sistema de

Coordenada Cartesiano o Cilndrico.

COORDENADAS CARTESIANAS

NUMERO DE LNEAS DE

GRID EN X, Y, Z

ESPACIAMIENTO DE LNEAS

DE GRID EN X, Y, Z

UBICACIN DE LA PRIMERA

LNEA DE GRID EN X, Y, Z



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4. Anlisis

Para configurar las opciones de anlisis seleccionamos:

En la siguiente ventana:

COORDENADAS CILNDRICAS

Nmero de Lneas de Grid:

Along Radius: Nmero de Lneas transversales

Nota: El origen se cuenta como una Lnea Transversal

Along Theta: Nmero de Lneas Radiales

Along Z: Nmero de Lneas en Z

Espaciamiento de Lneas de Grid:

Along Radius: Distancia entre Lneas Transversales

Along Theta (Deg): Angulo entre Lneas Radiales

Along Z: Distancia entre lneas en Z

Ubicacin de la Primera Lnea de Grid:

Along Radius: Ubicacin de la Primera Lnea Transversal

Along Theta (Deg): Ubicacin de la Primera Lnea Radial en

grados.

Along Z: Ubicacin de la Primera Lnea en Z



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Dependiendo de la Estructura se define en el caso que sea

solo el plano XZ, los grados de libertad en cada nudo son UX.

UZ, RY correspondientes a las traslaciones en X y Z, y las

rotaciones de los nudos alrededor de Y

Despus del anlisis podemos Observamos en cada nodo al

acercar el puntero del mouse que aparece la siguiente

informacin:

Bueno a continuacin se explica alguno de ellos:

Ejemplo e Interpretaciones: U1 Restriccin en el movimiento Eje X

U2 Restriccin en el movimiento Eje Y

U3 Restriccin en el movimiento Eje Z

R1 Restriccin en el giro momento- Eje X.

No gira en el plano YZ

R2 Restriccin en el giro momento- Eje Y.

No gira en el plano XZ

R3 Restriccin en el giro momento- Eje Z.

No gira en el plano YX



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EJERCICIOS RESUELTOS

EJEMPLO 1:

Se presenta un prtico de un vano que tiene un techo a dos

aguas, el techo a dos aguas tiene una altura de 1.5m y

soporta una carga uniformemente distribuida de 24 KN/m

lineal. Las columnas tienen una seccin transversal de

0.3x0.6m y estn espaciadas 10 m, cada columna tiene una

altura de 4m. La seccin transversal de las vigas es de

0.3x0.8m. Realizar su Anlisis.

Solucin:

Primero configuramos nuestras unidades y de acurdo a las

unidades del problema elegimos KN/m.



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A continuacin crearemos un nuevo modelo presionamos

Ctrl + n y elegimos el que ms se parece:

En la siguiente ventana elegimos el tipo portal:



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Y configuramos los siguientes valores en Portal Frame

Dimensions para el problema mencionado:

Los dems lo dejamos por defecto, y presionamos OK.



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Seguidamente pasaremos a modificar nuestros nudos de

apoyo y con un click en cada uno de ello los seleccionamos:

Ahora nos dirigimos al

comando Assign luego a

Join y a la opcin

Restraints:

En la ventana emergente

le damos empotramiento

perfecto.



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y presionamos Ok

Seleccionamos el elemento viga y con la opcin

dividiremos el elemento en partes iguales. Con el comando de

en Joints deseleccionamos

Invisible y presionamos ok.

En el Men View damos click en Show Grid.

Hasta ahora la vista en el plano x-z debe quedar as:



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Para darle la inclinacin del techo a dos aguas

seleccionaremos el nudo del punto medio de la viga y ahora

presionaremos Ctrl + M, en la direccin Z colocaremos la

altura de 1.5m en la direccin positiva y damos OK.

Pasaremos a definir nuestra seccin transversal,

primeramente chequeamos nuestro material en Define

Materials en la lista por defecto para el material concreto con

la opcin observamos las propiedades del

concreto y colocamos la etiqueta CONC y aceptamos todos

los cambios (presionamos dos veces OK).

Ahora definiremos la seccin transversal en el Men Define

Frame Sections



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Damos click en la opcin Add New Property elegimos la

opcin Concrete y seleccionamos la opcin Rectangular:

Pondremos de etiqueta COL, si el material no esta en

concreto, con la lista desplegable elegimos CONC colocamos

los valores del problema.



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Aceptamos los cambios OK, repetimos el mismo

procedimiento para las vigas en este Caso usamos la etiqueta

VIGA terminado todo presionamos OK para conservar los

cambios.

Ahora pasaremos asignar las secciones transversales a

nuestro modelo, para ello seleccionamos los elementos y en el

Men Assign - Frame Sections elegimos las respectivas

secciones segn el problema. Una vez realizado este

procedimiento el modelo debe quedar as:

Ahora pasaremos a definir nuestros patrones de cargas en el

Men Define Load Patterns Vamos a agregar una carga

nueva de etiqueta Carga Uniforme con un factor de multiplicidad de peso propio igual a cero Agregamos y

Aceptamos.

Colocaremos la carga distribuida de 24 KN/m para lo cual

seleccionamos nuestros elementos tipo viga y le asignamos la

carga correspondiente.



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Assign >> Frame Loads >> Distributed, seleccionamos el

nombre del Patrn de Carga, debe estar indicado en carga de tipo Fuerza y Gravedad Proyectada en el valor de la Carga Uniforme colocamos 24 y Aceptamos.

Explicacin Esta carga que sigue la direccin de la graverdad proyectada viene a ser la carga que esta actuando

sobre la longitud proyectada de los elementos tipo viga.

Resultando de lo anterior:

El valor de 22.99=24*cos(16.7) el ngulo que se toma es el

que forma la carga con el elemento tipo viga.

Guardamos el Modelo con el Nombre Problema 1.

Posteriormente pasaremos a definir nuestros casos de cargas

en esta ventana emergente eliminamos el caso

Modal y aceptamos.



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A continuacin ejecutamos el Anlisis.

En la vista 3D para direccionarnos en el plano XZ nos

dirigimos al Men View, seleccionamos Set 3D View

seleccionamos XZ y Aceptamos:

Y podramos ver las deformaciones por su peso propio por

ejemplo en el siguiente nudo.



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Tambin podramos ver la deformada debido a nuestra carga

proyectada en la opcin:

Indicamos que nos muestre la deformada de nuestro caso de

Carga Uniforme y damos OK seleccionamos el mismo punto anterior.

Los valores de fuerzas y Momentos Los veremos en la vista

del lado derecho las reacciones en primer lugar con la opcin:

En la ventana emergente veremos

primero las reacciones debido al peso

propio de la estructura.

Y Aceptamos.



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Similar podemos ver para la Carga Uniforme.

Pasaremos a ver las fuerzas y Momentos en los elementos

con la opcin:

En la ventana emergente podemos ver los efectos para los

casos de carga. Por ejemplo elegimos al de peso propio y que

nos muestre los momentos flectores y aceptamos Ok.



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Se puede ver los valores de Momentos de los elementos que

queramos

Para ver los valores de la Grfica de Momentos en la ventana

emergente mostrada anteriormente elegimos la opcin Show

Values on Diagram y Aceptamos.



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Para ver todos los Diagramas de todas las cargas definidas

simplemente lo podemos ver con los iconos de flechas de la

parte inferior derecha:

Para ver los Cortantes Para ver las fuerzas

Podemos seleccionar Axiales



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Podemos ver la Deformada en la opcin:

En la ventana emergente podemos elegir la opcin Wire

Shadow con lo cual nos mostrara con lneas diferentes la

estructura sin deformar y la deformada y Aceptamos.



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EJEMPLO 2:

En el primer modelo se muestra un Prtico de dos vanos con

apoyos empotrados y en el segundo modelo se muestra con

apoyos articulados, las medidas se muestran a continuacin.

Realizar la comparacin.

Solucin:

Elegimos las Unidades segn los datos:

Seleccionamos el Modelo y completamos de acuerdo

al problema:



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Modificamos el nuevo modelo: Seleccionamos y

presionamos Suprimir



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Posteriormente modificaremos la longitud

Una forma de modificar la longitud de los nodos es

presionando click derecho y seleccionando la edicin de los

datos de la grilla:

En el Men emergente: seleccionamos la

opcin de Sistema de coordenada Global

y presionamos:

En la ventana emergente para el eje X

modificamos el valor de 5 por 3 para C y

activamos la opcin Glue to grid lines para mover la grilla y los nodos

presionamos Ok dos veces.



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Eliminamos la viga y modificamos la altura de:

Para modificar la altura, seleccionamos el nodo adecuado,

presionamos Ctrl + M y en la direccin Z escribimos las distancias adecuadas para formar la figura pedida.

Hacemos lo mismo para los nodos restantes. Quedando la

figura como se muestra a continuacin:



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A continuacin modificaremos nuestros apoyos para ello

seleccionaremos los nodos de base y para el primer modelo

elegimos todas empotradas.

Ocultamos la lnea gua. Ahora definiremos el tipo de material

de Concreto similar al problema 1 colocamos la etiqueta

CONC y Aceptamos.

En Frame Sections definiremos la seccin, similar al

problema 1 elegimos el tipo de seccin rectangular para el

concreto.

Definiremos los siguientes:

Etiqueta C1: de dimensiones 0.3x0.5 m Etiqueta C2: de dimensiones 0.3x0.4 m Etiqueta V1: de dimensiones 0.3x0.45 m Etiqueta V2: de dimensiones 0.3x0.3 m



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Presionamos Ok y asignamos a nuestros elementos de acuerdo a la figura del problema.

Debe quedar de la siguiente forma:

En la ventana del lado izquierdo haremos una extruccin: en

Extrude View



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En este caso no haremos el anlisis por peso propio

solamente por las cargas que aparecen en el problema, una

carga puntual tipo fuerza de 4 toneladas normal a la viga V1 y

tambin un momento puntual en medio de la viga V2 que

sigue la direccin de +Y de acuerdo a la regla de la mano derecha.

Ahora definiremos nuestros patrones de cargas:

Como para el anlisis no se est considerando el peso muerto

entonces en el factor de multiplicidad de peso propio se toma

como cero. Y damos Ok.

A continuacin colocamos las cargas en el modelo,

seleccionamos V1 y con el comando Assign >>>>Point.

Elegimos sistema de coordenadas locales y en direccin: 2 que es perpendicular al eje local 1, configuramos las distancias quedando:



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Damos Ok. Para la viga V2 hacemos definimos:

Damos OK. OJO: Para poder ver las fuerzas o Momentos asignados a los elementos que no se ven en algunos plano de trabajo

podemos girar nuestro modelo.

Otro punto de podemos notar es que cada ves que asignamos

fuerzas o momentos desaparecen las anteriores que hemos

colocados en los elementos tipo Frame o en los nodos pues

Sap2000 trabaja de esa forma y almacena en memoria todo

lo que le asignamos. Hasta ahora debe quedarnos as:



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Para poder ver los ejes locales de los elementos, los podemos

ver de la siguiente forma.

Seleccionamos Local Axes y damos Ok.

Nomenclatura:

Estos ejes siguen la regla de la mano

derecha.

La flecha de color Rojo indica el eje local 1

La flecha de color Verde indica el eje local 2

La flecha de color Celeste indica el eje local 3



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Regresamos al modelo y quitamos extruccin para la vista

izquierda. Guardamos el modelo.

Y Corremos el modelo, le decimos que no realice el anlisis

Modal y que sea ejecutado; para ello seleccionamos Modal y

damos click en la opcin:

Y en Run Now. Los resultados lo podemos ver:

Ahora desbloqueamos el anlisis.



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Y haremos una replica del modelo 1, seleccionaremos todos

los elementos. Y presionaremos Ctrl + R en la ventana emergente colocamos los siguientes valores y Damos OK.

Quitamos la rejilla y nos debe quedar as:

Ojo ambos modelos se encuentran en una misma ventana. En

el segundo modelo modificaremos los nudos de base

seleccionamos todos los puntos y le damos un apoyo libre de

giro y Aceptamos. Lo cual nos queda:



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Podemos verificar las cargas que se estn aplicando a estos

sistemas. De la manera siguiente:

Y ver las cargas tipo fuerzas y cargas tipo momentos

aplicados a la estructura:



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Guardamos y Ejecutamos (No te olvides de configurar en

Analysis Options>>>XZ Plane >>>OK ) no consideramos

el anlisis Modal.

Para comparara los Momentos Flectores:

Y as podemos comparar ms Diagramas.



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EJEMPLO 3:

En el grfico se tiene un reticulado de dos vanos, con una

inclinacin de 10 grados respecto a la horizontal, en la mitad

de su luz tiene una carga vertical de 1 tonelada. Realizar el

anlisis

Solucin:

Definimos las unidades:



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Elegimos el Modelo:

y configuramos segn datos del problema :

Y presionamos OK. Ahora para darle inclinacin al modelo lo

que tenemos que hacer primero seleccionamos el modelo y

con la ayuda del comando replicar lo haremos girar un ngulo

de 10.

Seleccionamos la parte Radial >>> Parallel to Y.

A continuacin escribiremos las coordenadas del punto por

donde haremos la rotacin y le indicaremos el ngulo de

rotacin (para SAP2000 el sentido Horario es el positivo) y

seleccionaremos la opcin que borre los objetos originales y

damos OK. Debe quedar as:



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Seleccionaremos el nudo intermedio y le agregaremos una

fuerza de una tonelada y Aceptamos:



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Quedando de la forma:

Si en este momento ejecutramos el anlisis el programa

calcular los efectos debido a peso propio y le aadir los

efectos debido a esa carga unitaria en el centro del reticulado,

como en este momento no consideraremos los efectos debido

al peso propio, el factor de multiplicidad lo ponemos a cero.

Guardamos el Modelo y Ejecutamos no consideraremos el

anlisis Modal.



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Desbloqueamos el anlisis y seleccionamos los elementos

Ahora asignamos al elemento Frame unas relajaciones:

Tanto al inicio como al final.



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Aceptamos y Ejecutamos

Por ejemplo se muestra las fuerzas Axiales:



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Si queremos que muestre los momentos flectores nos damos

cuenta que no tiene, pues en la real no tenemos que los

nudos son completamente rgidos ni son completamente

articulados por ello modificamos nuevamente para ello.

Desbloqueamos anlisis nuevamente. Repetimos el paso

anterior y le damos una rigidez parcial por ejemplo de (50%):



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Aceptamos y Ejecutamos: y como podemos ver ahora sino

nos muestra los momentos flectores.

EJEMPLO 4:

Se presenta un reticulado plano de cuatro vanos las unidades

estn en Kilo libras (Klb) de fuerza y Pies () para longitudes. Para el primer estado de carga tenemos cargas

puntuales cada una de 50 Klb en las direcciones que se estn

indicando. En el segundo estado de carga no tendremos

cargas sino un desplazamiento del apoyo intermedio.



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Solucin:

Seleccionamos las unidades:

Elegimos Nuevo Modelo

En la ventana emergente elegimos Vertical Truss y

configuramos

Y Aceptamos, seleccionamos el nudo inferior central para asignarle el apoyo elstico en:



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En translation 3 colocamos 100 y Aceptamos.

A continuacin liberamos de momentos flectores a las

diagonales para lo cual los seleccionamos y en:

Assign >>>> Releases/, lo liberamos de momentos tanto en el extremo izquierdo como el derecho, Aceptamos:

Posteriormente pasaremos a la definicin de los patrones de

carga.

Y Aceptamos. En load cases borramos el tipo Modal y Aceptamos, Coloremos ahora nuestras cargas puntuales para los nodos mostrados en la figura. Quedando de la

siguiente manera:



V15.1

Mostraremos nuestro modelo sin deformar:

En el segundo estado de carga seleccionaremos el nudo al

cual se le aplicara la deformacin.

Le asignamos el desplazamiento predefinido, configuramos los

valores de acuerdo al problema por ejemplo le damos un

valor de -1.



V15.1

Y Aceptamos, Guardamos y lo Ejecutamos, para el caso de anlisis por peso propio no lo corra para ello elegimos la

opcin y luego Run Now.

Y observamos:

Podemos Comparar los resultados con los de nuestro

compaero.

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