mode lac ion viga sap

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras

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Tabla de contenidos

1. 2. 3. 3.A. 3.B. 3.C. 4. 4.A.

ANTECEDENTES ................................................................................................................................................. 2 OBJETIVOS ......................................................................................................................................................... 2 PLANTEAMIENTO DE LA VIGA CONTINUA ......................................................................................................... 2 Viga continua con seccin constante y cargas especificadas ....................................................................... 2 Viga continua con cartelas y cargas especificadas ........................................................................................ 2 Viga continua con diferentes cargas distribuidas ......................................................................................... 3 PROCESO DE RESOLUCION ................................................................................................................................ 3 VIGA CONTINUA CON SECCIN CONSTANTE Y CARGAS ESPECIFICADAS ..................................................... 3 INGRESO DE DATOS AL SAP.................................................................................................................. 3 DEFINICION Y ASIGNACION DE PROPIEDADES ..................................................................................... 4 RESULTADOS ........................................................................................................................................ 8

4.A.1. 4.A.2. 4.A.3. 4.B.

VIGA CONTINUA CON CARTELAS Y CARGAS ESPECIFICADAS ...................................................................... 11 CASO 1. ............................................................................................................................................... 11 Definicin de las cartelas ............................................................................................................... 11 Asignacin de cartelas ................................................................................................................... 13 CASO 2. ............................................................................................................................................... 14 CASO 3. ............................................................................................................................................... 17 CASO 4 ................................................................................................................................................ 17 Creacin de nuevos nudos ............................................................................................................. 18 Dependencia de desplazamientos ................................................................................................. 18 RESULTADOS ...................................................................................................................................... 19

4.B.1. 4.B.1.1. 4.B.1.2. 4.B.2. 4.B.3. 4.B.4. 4.B.4.1. 4.B.4.2. 4.B.5. 4.C.

VIGA CONTINUA CON DIFERENTES CARGAS DISTRIBUIDAS: TRAPEZOIDAL Y TRIANGULAR ...................... 22 Cargas carga viva (cv), carga muerta (cm) de tipo trapezoidal y triangular......................................... 23 RESULTADOS ...................................................................................................................................... 24

4.C.1. 4.C.2. 5.

CONCLUSIONES: .............................................................................................................................................. 26

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras1. ANTECEDENTES

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Los programas SAP representan el trabajo de investigacin del Ing. Ashraf Habibullah y conducido por el Dr. Edward Wilson en la Universidad de California U.S.A. las adicionales investigaciones y desarrollos en las reas de la formulacin de elementos finitos y tcnicas de solucin numrica resultaron en el lanzamiento de la serie de programas comerciales SAP (Structural Arnalysis Programs), distribuidos por CSI (Computer Structures INC.) El SAP representa a la ms sofisticada y amigable versin de la serie de programas de computacin SAP. Esta es la primera versin de SAP completamente integrada con Microsoft Windows y con una amigable pero poderosa interface grafica. La creacin y modificacin del modelo, ejecucin del anlisis, y verificacin y optimizacin del diseo son realizadas en el mismo programa. 2. OBJETIVOS Poner en prctica el programa SAP para disear una viga continua. Realizar una secuencia de pasos para la obtencin de cada planteamiento. Sacar el mayor provecho al programa SAP y entender e interpretar los resultados obtenidos con un criterio ms racional ante los diferentes problemas estructurales que se puedan presentar. 3. Comprobar si la seccin es satisfactoria para las cargas determinadas. Comparar los resultados en las diferentes vigas con diferentes secciones y cargas. PLANTEAMIENTO DE LA VIGA CONTINUA

3.A. Viga continua con seccin constante y cargas especificadas

3.B. Viga continua con cartelas y cargas especificadas

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras 3.C. Viga continua con diferentes cargas distribuidas

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4.

PROCESO DE RESOLUCION 4.A. VIGA CONTINUA CON SECCIN CONSTANTE Y CARGAS ESPECIFICADAS 4.A.1. INGRESO DE DATOS AL SAP Eleccin de unidades.

Inicio de un nuevo modelo en este caso de proceder a disear una viga continua de 26.50m de longitud.

Editar la malla cartesiana (X, Y, Z) con el sistema de coordenadas global.


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4.A.2. DEFINICION Y ASIGNACION DE PROPIEDADES Asignacin de los grados de libertad (APOYOS)

Definicin del tipo de material a ser utilizado en el proyecto


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Definicin de la viga tipo FRAME

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Asignacin de los elementos FRAME.

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Definicin de los estados de carga esttica que van a ser utilizados en el modelo para posteriormente ser asignadas a los elementos. Se definirn las cargas: viva (LIVE) y muerta (DEAD).

Asignacin de cargas en elementos FRAME.


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CM=3T/m

CV=1T/m

Definicin de la Combinacin de Estado de Carga previo al anlisis para encontrar la condicin ms crtica. Estos factores de carga pueden ser combinados afectados por un factor.

Eleccin del cdigo con el que va ser analizado la viga continua


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Eleccin de los combos de diseo

4.A.3. RESULTADOS Deformada de la carga muerta carga muerta (CMCV)

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Diagrama de Corte en la Direccin 2 2 de la CMCV

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Diagrama de Momentos en la Direccin 3 3 de la CMCV

Deformada de la Carga Ultima (CU)

Diagrama de Corte en la Direccin 2 2 de la Carga Ultima (CU)

Diagrama de Momentos en la Direccin 3 3 de la CU

Diseo en Concreto


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Tabla de resultados en [cm]

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras4.B. VIGA CONTINUA CON CARTELAS Y CARGAS ESPECIFICADAS 4.B.1. CASO 1. Se busca obtener resultados finales de la viga continua de 26.50mts de longitud, la cual tiene cartelas donde su lnea de centro hace que estas tengan la siguiente forma comparar sus resultados con los dems casos planteados. 4.B.1.1. Definicin de las cartelas Uso del comando replicate y que nos permitan

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Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Para la elaboracin de las cartelas primero definimos la viga V30X60 ya que tenemos definida previamente la V30x40

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Elaboracin de cartelas

Para la asignacin de las cartelas se debe tomar en cuenta en la eleccin de la variacin EI33 y EI33

Variacin Lineal EI22 Variacin Lineal EI33

Variacin Parablica

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Cartela triangular

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Cartela trapezoidal

LINEA DE CENTRO

4.B.1.2. Asignacin de cartelas


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4.B.2. CASO 2. En el siguiente caso hemos desplazado a los apoyos fijos 10 [cm] en la direccin negativa del eje z, de esta manera quedara la lnea de centro de esta manera Comando replicate( )

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Para ver las separaciones que se produjeron en la viga despus de la divisin se utiliza el opcin Object Shrink Toggle

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Asignamos las secciones a los elementos, la cartela CARTDER a los elementos ubicados a la derecha de los apoyos

A todos los elementos del centro de cada tramo, asignamos la VIGA30x40

Asignamos las secciones a los elementos, la cartela CART1 a los elementos ubicados en la izquierda de los apoyos

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Para verificar si las distancias estn correctas a lo establecido en el esquema inicial se realizara la siguiente secuencia de pasos:

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Observar si los valores son correctos caso contrario corregirlos en la misma tabla.

Movemos el apoyo de la lnea de centro a -10[cm] en la coordenada z.

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras4.B.3. CASO 3. En este ltimo caso planteado con cartelas se proceder a cambiar los apoyos fijos de 2 caso por apoyos deslizantes.do

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4.B.4. CASO 4 Los apoyos de la viga actan en la base de la viga por esta razn van a mover los apoyos a 30 [cm] de los puntos inciales.

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras4.B.4.1. Creacin de nuevos nudos

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As sucesivamente con todos los nudos

4.B.4.2. Dependencia de desplazamientos Para que los dos nudos acten como un solo cuerpo se utiliza la dependencia de desplazamientos (CONSTRAINT), que sirve para la simulacin de elementos rgidos y la reducir el tamao del problema.

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras En este caso se utilizara el constraint tipo BODY ya que esta causa que todas las juntas asignadas se muevan juntas como un cuerpo rgido tridimensional. O sea que no existir desplazamiento relativo entre estas juntas.

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4.B.5. RESULTADOS Deformada de la carga muerta carga viva (CMCV)

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Diagrama de corte en la direccion 2 -2 de la CMCV

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Diagrama de momento en la direccion 3 - 3 de la CMCV

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Deformada carga ultima (CU)

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Diagrama axial producido por la carga CU

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Diagrama de corte en la direccion 2 -2 de la CU

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Diagrama de momento en la direccion 3 - 3 de la CU

4.C. VIGA CONTINUA CON DIFERENTES CARGAS DISTRIBUIDAS: TRAPEZOIDAL Y TRIANGULAR


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4.C.1. Cargas carga viva (cv), carga muerta (cm) de tipo trapezoidal y triangular


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Eleccin del cdigo para el diseo de la viga contina

4.C.2. RESULTADOS Deformada de la carga muerta carga viva (CMCV)

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras Diagrama de corte en la direccin 2 -2 de la CMCV

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Diagrama de momentos en la direccin 3 3 de la CVCM

Deformada de la carga ultima (CU)

Diagrama de corte en la direccin 2 -2 de la CU

Diagrama de momentos en la direccin 3 3 de la CU

Diseo en acero

Escuela Politcnica Nacional Aplicaciones Computacionales en Estructuras5. CONCLUSIONES: Al comparar los resultados que se obtienen entre la primera viga continua y la cuarta viga continua acartelada tanto de la combinacin de carga CU = 1.4 CM + 1.7 CV como el CMCV se determina que los valores crticos corte, momento varan en un 4% aproximadamente. Podemos observar que el vano que soporta mayores momentos es el ltimo tramo esto se debe a que tiene mayor luz entre apoyos L=7.00[m] Se debe tomar en cuenta que el SAP por s solo no analiza de forma correcta las cartelas, por lo que fue necesario hacer variaciones, para que la modelacin de las cartelas est bien. Es asi que a diferencia de la viga 2 que se dibuja con referencia a una lnea de centro, en la viga tres al bajar los apoyos en direccin z=-10 [cm] se produce el efecto de un arco produciendo fuerzas axiales. Tambin se observa que la segunda y cuarta viga continua con cartelas los resultados no tienen mayor diferencia ya que al producir que los apoyos bajen -10[cm] en la direccin z es similar a poner apoyos deslizantes. Se observa que el tipo de apoyo si influye sobre todo en las vigas donde su ubicacin est por debajo de la cara inferior de la viga y no en el eje de esta. Esto se debe que al poner los apoyos con dos restricciones de movimiento sobre el eje neutro se eliminan las fuerzas axiales pues la fibra del eje neutro no se deforma, en cambio al ubicarlos por debajo aparecen las fuerzas axiales que influyen en los diagramas de momentos y cortantes. Como ingenieros debemos estar capacitados en prever los posibles resultados que se pueden obtener del programa, es decir no se puede confiar a ciegas en una herramienta como presentamos en los diferentes casos de cartelas y sus apoyos. Con respecto al refuerzo longitudinal se observa que el que la viga30x40 lleva mas acero que las vigas continuas con cartelas. Se recomienda que antes de hacer correr el programa se debe verificar que los datos ingresados tanto geomtricos como de carga estn bien definidos y asignados, de esta manera se obtendr resultados ms seguros a mas que evitaremos hacer doble trabajo. Antes de la modelacin se debe determinar el cdigo o norma con el que va a ser modelo, debido a que S varan los factores en funcin del cdigo escogido al igual que tambin se debe verificar la combinacin o las combinaciones de cargas que van a ser utilizados y se ajuste a nuestras necesidades. El programa SAP es una herramienta muy til y rpida para el clculo de elementos estructurales, pero se debe tomar en cuenta que es necesario interpretar los resultados que arroja debido a que no interpreta por si solo los resultados. Para facilitar el manejo del programa se debe seguir una secuencia de pasos que va desde la creacin de un nuevo proyecto, hacer correr el programa, hasta llegar al diseo y chequeo en s del modelo. Se puede decir que el SAP es un programa muy amigable con el usuario y por lo tanto el usuario debe tener mucha precaucin al introducir los datos debido a la simplicidad del mismo. Tener la precaucin de cambiar las unidades al iniciar un nuevo modelo y dependiendo de los resultados que queramos obtener de la modelacin, por ejemplo para obtener momentos las unidades del programa deberan estar en [Tonf, m, C] pero para el caso de cuantas el programa debe estar en [Tonf, cm, C]. Es muy importante entender ciertas variables que se manejan dentro del programa como son los ejes globales y locales ya que si no entendemos estos conceptos podramos ocasionar que se produzca una mala modelacin. Para tener ms seguridad en el programa es necesario tener una prctica constante del mismo, de esta forma podremos entender lo que se nos hace difcil y si es el caso debemos investigar las variables de las cuales no estamos seguros.

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