Manual Sap 2000
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MANUAL DE USUARIO
Julio Montenegro Gambini
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SAP 2000 V10Anlisis Se han realizado numerosas mejoras en cuanto anlisis se refiere, con la finalidad de aumentar la eficiencia y minimizar el uso de la memoria (RAM). Estas mejoras incluyen: Nuevo algoritmo para la solucin de ecuaciones (New Solver): se agrego un nuevo algoritmo alternativo para la solucin de ecuaciones, con la finalidad de maximizar la eficiencia de los tiempos de ejecucin y memoria de almacenamiento. Nuevo Algoritmo para la solucin de valores y vectores propios (New Eigen Solver): se ha agregado un nuevo algoritmo alternativo para la solucin de valores y vectores propios, con la finalidad de una solucin eficiente de sistemas con grandes variaciones en su rigidez y propiedades de masa. Nuevos elementos (New Elements), se ha agregado la opcin de anlisis mediante resortes lineales y multilineales de superficie (Curvas P), se ha agregado el anlisis de elementos Shell en capas (Layered Shell).
Modelado Cargas: cargas de rea en elementos tipo marco (Area Loads on Frames), creacin automtica de cargas de viento en varias direcciones mediante la utilizacin del cdigo ASCE 7-02. Modelado de puentes: se ha mejorado el modelador de puentes (Bridge Modeler) para puentes de acero. Anlisis Pushover: se ha adicionado la rotula FEMA 356 (FEMA 356 Hinges), rotulas de fuerzas controladas (Force Controlled Hinges), rotula para secciones de columna Caltrans (Caltrans Column Section Hinges), y la adicin de rotulas en fibras (Fiber Hinges).
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Pantalla (Display) Graficas OpenGL: graficas rpidas OpenGL para dibujar y ventanas de visualizacin. Visualizacin Pushover, se ha mejorado la visualizacin de resultados de rotulas Pushover. Se ha adicionado el soporte ATC 55/FEMA 440.
Diseo Diseo de elementos de concreto mediante el cdigo ACI 318-05
ENTORNO DEL SAP 2000 V.10.0.51.1 Plantillas de Modelos de Anlisis Para acceder a las plantillas o modelos genricos de anlisis que presenta el Sap 2000, debemos de acceder al men File y hacer clic izquierdo con el mouse en la opcin New Model (Figura 1), lo cual nos presentara la Figura 2, que representa la ventana de plantillas del Sap 2000.
Figura 1
Figura 2
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1.2
Descripcin de la pantalla del SAP 2000
La Figura 3 nos muestra la Ventana Principal del Sap 2000.
Barra de Men Barra de Herramientas Principal Ventana Activa de Trabajo
Barra de Herramientas Lateral
Unidades de Trabajo
Figura 3
La Barra de Men contiene todas las herramientas y operaciones que puede realizar el programa. La Barra de Herramientas, contiene los iconos de acceso directo a la operaciones ms comunes que pueden realizarse en el Sap 2000, a la vez el usuario puede cargas ms iconos de acceso directo, para ello deber de acercarse a la Barra de Herramientas y presionar el botn derecho del Mouse y seleccionar las herramientas que desee. En el Sap 2000, podemos tener hasta cuatro Ventanas de Trabajo, pero solo una de ellas estar activa. Antes de cargar cualquier plantilla de trabajo, es muy importante definir las Unidades de Trabajo, ya que mediante ello podremos compatibilizar las unidades de nuestro proyecto con las del modelo a analizar.
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Funciones Bsicas del Programa
1.3.1 DefinicionesLas definiciones se usan para dar nombre a entidades que pertenecen a la estructura, estas pueden ser:
Propiedades del material a utilizar Secciones de los elementos que constituye el modelo Sistemas de cargas que actuaran sobre la estructura Nudos patrones o Joint patterns Grupos de objetos Funciones de espectro de respuesta o un acelerograma para un anlisis Tiempo-Historia Combinaciones de carga, etc
1.3.2 DibujoSe tienen dos opciones de dibujo, una usando el men Draw, o mediante los iconos de acceso directo de la Barra de Herramientas Lateral. A continuacin se describen las caractersticas de los iconos de dibujo. Set Reshape Element Mode (Reformar), se usa para mover los elementos del modelo asociados a un nudo. Draw Special Joint, dibuja un nudo extra al modelo. Draw Frame/ Cable Element, dibuja un elemento barra entre dos nudos. Quick Draw Frame/ Cable Element, dibuja un elemento barra entre dos nudos de la grilla. Draw Quad Area Element, dibuja un elemento Shell entre cuatro nudos. Draw Rectangular Area Element, dibuja un elemento Shell entre dos nudos opuestos. Quick Draw Area Element, dibuja un elemento Shell con un clic en una regin.
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1.3.3 Herramientas SnapControlan el movimiento del cursor, colocndose cerca de la ubicacin de un punto sobre el que requiere dibujarse o modificarse. Puede ser activado o desactivado durante el dibujo. Points and Grid Intersections, esta opcin se encarga de encontrar y capturar los nudos o intersecciones entre grillas. Ends and Midpoints, se encarga de encontrar y capturar las intersecciones entre elementos Frames o Shell. Intersections, se encarga de encontrar y capturar las intersecciones entre elementos Frames o Shell. Perpendicular Projections, se encarga de encontrar y capturar los puntos de intersecciones de una lnea perpendicular a un elemento Frames o Shell. Lines and Edges, se encarga de encontrar y capturar cualquier lnea de elemento o lnea gua
1.3.4 Herramientas de SeleccinSe usa para identificar los objetos o seleccionar una o varios elementos a la vez. Estas opciones se pueden usar con el mouse, iconos de la Barra de Herramientas Laterales o con el men Select. Select All, selecciona todos los objetos del modelo a analizar.
Get Previous Selection, permite acceder una seleccin previa de objetos del modelo Clear Selection, deselecciona todos los objetos seleccionados del modelo Select using Intersecting Line, selecciona objetos del modelo mediante el trazado de una lnea, esta opcin es muy til, si la combinamos con la vista en perspectiva del modelo
1.3.5 Herramientas de Asignacin ( Joint, Frame, Shell )Se utiliza para asignar propiedades y cargas a los objetos previamente seleccionados. Asignacin a los nudos ( Joint ) Restraints, se usa para asignar restricciones a los nudos. Springs, asigna un modelo de resorte al nudo seleccionado. Masses, asigna masa al nudo seleccionado. Forces, asigna cargas puntuales al nudo seleccionado (fuerzas o momentos).
Displacements, asigna un desplazamiento relativo al nudo seleccionado.
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Asignacin a las Barras ( Frame )
Frame Sections, se utiliza para asignar secciones a los elementos barras Releases / Partial Fixity, libera los nudos de un elemento (momento cero en el nudo) Local Axes, para girar las coordenadas locales de un elemento End (Length) Offsets, para asignar brazos rgidos a los elementos Output Stations, asignar segmentos de salida de los resultados de un elemnto Line Springs, asigna resortes a los elementos barras Line Mass, asigna lineas de masa a los elementos barras Point, asigna carga puntual a elementos barra. Distributed, asigna cargas distribuidas a los elementos barra Temperature, asigna cargas debido a variaciones de temperatura a los elementos barra Asignacin a las Losas ( Shell ) Area Sections, asigna secciones a elementos Shell Area Stiffness Modifiers, asigna distinta rgidez a elementos Shell Local Axes, asigna rotaciones a los ejes locales de los elementos Shell Area Springs, asigna resortes a los elementos Shell Area Mass, asigna masas a los elementos Shell Area Uniform Load, asigna cargas distribuidas a los elementos Shell Area Temperature, asigna cargas debido a variaciones de temperatura a los elementos Shell
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1.3.6 AnlisisLuego de haber definido y cargado a los elementos o nudos del modelo, procedemos a ejecutar el programa, con la finalidad de obtener las fuerzas internas en los elementos (carga axial, momento, cortantes, esfuerzos). Para ello vamos al men Analyze, y seleccionamos la opcin Set Analysis Options, luego de seleccionar esta opcin, el programa nos mostrara la Figura 4, en la cual debemos de seleccionar los grados de libertad que deben de activarse en funcin al tipo de anlisis, que puede ser un anlisis plano o un anlisis tridimensional
Figura 4
Space Frame, permite el anlisis de un modelo en el espacio. Plane Frame, permite el anlisis de un modelo en el plano XZ Plane Grid, permite el anlisis de un modelo en el plano XY Space truss, permite el anlisis de armaduras espaciales Available DOFs, activa los grados de libertad de acuerdo al tipo de anlisis. Tabular File, activar esta casilla con la finalidad de generar el archivo de salida de resultados. Luego de definir el tipo de anlisis y el nombre del archivo de resultados, hacemos clic en OK. Nuevamente en el men Analyze seleccionamos la opcin Set Analysis Case to Run, y hacemos clic en la opcin Run Now, seguidamente el programa comenzara a ejecutarse y nos mostrara un reporte resumen de los clculos realizados. 1.4 Descripcin de los Mens del Programa
A continuacin se describirn los mens del Sap 2000, sin llegar a detallar cada una de las opciones.
1.4.1 Edicin (Edit)Se utiliza para realizar los cambios al modelo. Se debe de seleccionar previamente los objetos a editar. Para acceder a las operaciones de edicin, debemos de hacer clic en el men Edit, mediante este men podemos copiar, mover, cortar, borrar, adicionar modelos al modelo actual, replicar, crear slidos, dividir elementos barras, reas y slidos. La Figura 5, muestra las diferentes opciones del men Edit.
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Figura 5
1.4.2 Vista (View)Con este men podemos rotar la estructura, generar vistas en perspectiva, acceder a las herramientas de zoom, pam, activar y desactivar lneas guas y ejes, mostrar solo lo seleccionado, y una de las nuevas herramientas es el de crear una vista ms decorativa. La Figura 6 muestra las diferentes herramientas de este men.
Figura 6
1.4.3 Definicin (Define)Mediante el men Define, podemos definir los tipos de materiales, secciones, grupos, nudos patrones, tipos de carga, funciones a utilizar en el anlisis dinmico, combinaciones de carga, etc del modelo a analizar. La Figura 7 muestra las diferentes opciones de este men.
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Figura 7
1.4.4 Dibujo (Draw)Permite agregar y/o modificar objetos del modelo, tales como elementos barra y reas. La Figura 8 muestra las diferentes opciones de este men.
Figura 8
1.4.5 Seleccin (Select)Este men, se utiliza para seleccionar los objetos, sobre los cuales se ejecutara una accin. La Figura 9 muestra las opciones principales del men.
Figura 9
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1.4.6 Asignacin (Assign)Es usado para asignar propiedades y cargas a uno o ms objetos previamente seleccionados. Las operaciones de asignacin se encuentran en el men Assign, tal como se muestra en la Figura 10. en este men tenemos opciones de asignar restricciones a nudos, secciones de elementos Frames, secciones Shell, asignar valores patrones a nudos para definir cargas de presin y temperatura, asignar elementos a grupos ya definidos para facilitar una posterior operacin de seleccin.
Figura 10
1.4.7 Analizar (Analyze)Despus de crear un modelo estructural completo, definiendo y asignando materiales, secciones y cargas, se puede analizar dicho modelo y determinar desplazamientos, fuerzas, esfuerzos y reacciones en la estructura. Las figuras 11, 12 y 13 muestran las secuencias de anlisis.
Figura 11
.Figura 12 Figura 13
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1.4.8 Pantalla (Display)El men Display nos permite visualizar las asignaciones de cargas realizadas a los objetos luego de haberlas cargado y permite observar los resultados luego de haber corrido el programa. La figura 14 muestra las oopciones de men Display.
Figura 14
1.4.9 Diseo (Design)El programa Sap 2000, es un paquete que tiene la ventaja de disear elementos tipo Frame, permitiendo obtener diagramas de capacidad versus demanda, para el caso de elementos de acero, y de cuantias de acero para el caso de elementos de concreto armado. Estos diseos se realizan en funcin a cdigos de diseos incorporados en el programa o mediante combinaciones de cargas definidos por el usuario. La Figura15 muestra las opciones del men diseo.
..Figura 15
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ANLISIS Y DISEO DE ESTRUCTURA PLANA TIPO ARMADURAA continuacin realizaremos el anlisis y diseo de una estructura plana tipo armadura, el material a utilizar es acero estructural A-36, las secciones de los elementos estarn compuestos por secciones doble Angulo, la estructura se someter nicamente a un sistema de cargas muertas debido al peso de una losa en la parte inferior. 1.5 Geometra del Modelo Estructural
Para generar el modelo estructural de la armadura plana, vamos a utilizar las plantillas que tiene el Sap 2000. Luego de cargar el programa, en la parte inferior derecha de la pantalla principal debemos de seleccionar como unidad de trabajo Kgf,m,C, luego hacemos clic derecho en el men File y seleccionamos con un clic derecho la opcin New Model, tal como se muestra en la Figura 16, luego el programa nos mostrara las diferentes plantillas que tiene incorporado, en la ventana New Model, seleccionamos con clic derecho la plantilla 2D Trusses, tal como se muestra en la Figura 17.
Figura 16
Figura 17
La Figura 18 muestra la ventana 2D Trusses, en la cual debemos de ingresar los parmetros geomtricos del modelo a analizar.
Figura 18
Number of Divisions: nmero de divisiones o vanos que tendr el modelo estructural Divisions Length: longitud de la divisin o vanos del modelo estructural
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Height: altura del modelo estructural. En caso requiera modificar la geometra de uno de los vanos, deber de activar la casilla Use Custom Gris Spacing and Locate Origin, y hacer clic derecho en la opcion Edit Grid. Por defecto el programa asigna la seccin W18X35 a todos los elementos de la estructura. Luego de definir la geometra del modelo, hacemos clic derecho en OK, y el programa automticamente generara la estructura, tal como se muestra en la Figura 19.
Figura 19
1.6
Anlisis del Sistema de Ejes Locales
Los sistemas de coordenadas son usados para localizar a las diferentes partes del modelo estructural y definir direcciones de las cargas, desplazamientos, fuerzas internas y esfuerzos. Todo sistema de coordenadas en el modelo est definido con respecto a un solo sistema global XY-Z. A su ves cada parte del modelo (nudo, elemento o constraint) tiene su propio sistema de coordenadas locales 1-2-3. Este sistema de coordenadas locales cumple con la regla de la mano derecha. El eje local 1 es de color rojo, y tiene la direccin del elemento. El eje local 2 es de color blanco, y esta contenido en la seccin transversal del elemento. El eje local 3 es de color celeste, y es perpendicular a los ejes 1 y 2. La Figura 20 muestra la orientacin de los ejes locales en el modelo a analizar
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Figura 20
1.7
Asignacin del Tipo de Apoyo
Para asignar el tipo de apoyo, debemos de seleccionar un nudo correspondiente al nivel Z=0, luego hacemos clic en el men Assign/Joint/Restraints, tal como se muestra en la Figura 21. Seguidamente nos mostrara el cuadro de restricciones presentado en la figura , donde debemos de seleccionar las restricciones que tendr el nudo elegido, tal como se muestra en la Figura 22
Figura 20
Figura 22
1.8
Definir las Propiedades del Tipo de Material a Utilizarse (Acero A36)
Luego de haber definido la geometra de nuestro modelo, debemos de definir el tipo de material a utilizar, para ello hacemos clic en el men Define/Material, tal como se muestra en la Figura 23, seguidamente nos mostrara la ventana con los diferentes tipos de materiales con los que trabaja el programa, en este caso debemos de seleccionar la opcin de STEEL, correspondiente al de acero, como se muestra en la Figura 24. Para modificar las propiedades del material debemos de hacer clic en la opcin Modify/Show Material, seguidamente nos mostrara la Figura 25 correspondiente a la ventana de propiedades del material, que en este caso corresponden a las del A36.
Figura 23
Figura 24
Figura 25
1.9
Definir las Secciones de los Elementos Estructurales Usando la Librera del Sap2000
Las secciones que se utilizar en este ejemplo, corresponden a las de doble ngulo, para ello vamos a exportar las secciones de la librera del Sap 2000. Las secciones a utilizar son las siguientes: Para la brida superior y las diagonales : 2L 5X5X3/4-3/8
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Para la brida inferior
: 2L 4X4X1/2-3/8
Para definir las secciones vamos al men Define/Frame Sections, tal como se muestra en la Figura 26, seguidamente nos mostrara la ventana de secciones definidas del Sap, en la ventana Choose Property Type to Add, seleccionamos la opcin Import Double Angle, como se muestra en la Figura 27, luego hacemos clic en la opcin Add New Property con la finalidad de importar las secciones doble angulo de la librera AISC.PRO, ubicado en el directorio donde se instalo el programa, tal como se muestra en la Figura 28.
...Figura 26 Figura 27 Figura 28
La Figura 29 muestra el archivo con todas las secciones doble ngulo que tiene incorporado el programa, en esta ventana seleccionamos las dos secciones que vamos a utilizar en nuestro modelo. Luego de seleccionar las secciones, hacemos tres veces clic en OK, de esta manera estarn definidas las secciones de nuestro ejemplo.
Figura 29
1.10
Asignacin de las Secciones a los Elementos
Para asignar las secciones definidas a los elementos de nuestro ejemplo, debemos de seleccionar primeramente todos los elementos correspondientes a la brida superior y las diagonales. Luego vamos al men Assign/Frame/Cable/Tendon/Frame Sections, como se muestra en la Figura 30. Seguidamente nos mostrara la ventana con las secciones definidas, en la cual seleccionamos la seccin 2L5X5X3/4-3/8 y hacemos clic en OK, como se muestra en la Figura 31. Luego realizamos
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los mismos pasos para asignar la seccin 2L4X4X1/2-3/8 a la brida inferior. De esta manera habremos asignado todas las secciones a nuestro modelo, tal como se muestra en la Figura 32
Figura 30
Figura 31
Figura 32
1.11
Asignacin de Rotulas en Extremos de Diagonales y Montantes
Seleccione todos los elementos correspondientes a las diagonales, luego vamos al men Assign/ Frame/Cable/Tendon/Releases/Patial Fixity, como se muestra en la Figura 33. Seguidamente nos muestra la ventana donde debemos de activar las restricciones correspondientes al momento M33, como se muestra en la Figura 34. El modelo finalmente quedara definido tal como se muestra en la Figura 35.
Figura 33
Figura 34
Figura 35
1.12 Definir Tipos de Cargas El Tipo de carga a utilizarse en este ejemplo corresponde nicamente al sistema de carga muerta D. Para definir este sistema de carga, vamos al men Define/Load Cases, tal como se muestra en la Figura 36. Seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de cargas en la que definiremos el tipo de carga muerta D, el cual considera adicionalmene el peso propio de la estructura. Luego de haber definido el tipo de carga hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 37.
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.Figura 36 Figura 37
1.13 Asignar Tipos de Cargas Para cargar la estructura, debemos de seleccionar los nudos correspondientes a la brida inferior, luego vamos al men Assig/Joint Loads/Forces, tal como muestra la Figura 38, seguidamente nos muestra Figura 39, correspondiente a la ventana de fuerzas en los nudos, en la que cargamos la estructura con un valor de 2500 kgf, es signo negativo es debido a la fuerza aplicada en le nudo se opone a la direccin positiva del sistema de coordenadas globales. La distribucin de fuerzas se muestra en la Figura 40.
Figura 38
Figura 39
Figura 40
1.14
Definir Combinaciones de Carga
Para definir las combinaciones de carga a utilizarse, en funcin al cdigo de diseo, vamos al men Define/Combinations, tal como se muestra en la Figura 41, luego de seleccionada la opcin Combinations nos mostrara la ventana de definicin de combinaciones de carga que se muestra en Figura 42. En esta ventana debemos hacer clic en Add New Combo, en la que nos mostrara la
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ventana para generar las combinaciones de carga en funcin a factores de carga de diseo, tal como se muestra en la Figura 43.
..Figura 41 Figura 42 Figura 43
1.15
Anlisis del Modelo Estructural
Luego de haber definido el modelo y cargado la estructura, procedemos al anlisis estructural, para ello vamos al men Analize/Set Anlisis Options, como se muestra en la Figura 44, seguidamente nos mostrara la ventana de opciones de anlisis, donde hacemos clic en la opcin XZ Plane, debido a que estamos realizando un anlisis plano. As mismo marcamos la casilla Automatically save..., con la finalidad de generar el archivo de reporte de resultados, luego hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 45. Seguidamente vamos nuevamente al men Analyze/Set Anlisis Cases to Run, donde nos mostrara la ventana donde debemos definir los casos de anlisis que deseamos que se ejecuten en el anlisis. Para ejecutar el programa hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 46.
Figura 44
Figura 45
Figura 46
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Visualizacin Grfica de los Resultados (Carga Axial, Cortante y Momento)
Para visualizar los resultado en forma grfica, vamos al men Display/Show Forces/Stresses/Frames/Cables, tal como se muestra en la Figura 47, seguidamente nos muestra la ventana de diagramas de fuerzas en los elementos barras, en la que podemos de elegir los resultados de carga axial, cortantes y momentos, tal como se muestra en la Figura 48. Luego de elegido una opcin a la vez, nos mostrara en forma grafico los diagramas de fuerzas correspondientes. La Figura 49muestra los diagramas de deformada, carga axial, fuerza cortante y momentos de la estructura analizada. Para visualizar con mayor detalle las fuerzas en los elementos, debemos de hacer clic derecho sobre cualquier elemento.
..Figura 47 Figura 48
Figura 49
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1.17
Impresin de Resultados en un Archivo de Texto
Para generar un reporte en archivo en formato*.doc, vamos al men File/Print Tables tal como se muestra en la Figura 50, seguidamente nos mostrara la ventana de eleccin tablas de impresin, donde debemos de seleccionar los tipos de carga y casos de anlisis que deseemos nos gener un reporte de resultados. La Figura 51, muestra lo indicado.
Figura 50
Figura 51
1.18
Definir Cdigo de Diseo (LRFD)
Luego de analizado la estructura, el siguiente paso es el diseo, para ello primeramente vamos al men Option/Preferentes/Steel Frame Design, tal como se muestra en la Figura 52, seguidamente nos mostrara la ventana de preferencias de diseo (Figura 53). Luego de definir los cdigos y factores de diseo, hacemos clic en OK.
Figura 52
Figura 53
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1.18.1 Asignar Combinaciones de DiseoPara poder disear la estructura, debemos de seleccionar las combinaciones de diseo, para ello vamos al men Design/Steel Frame Design/Select Design Combos, como se muestra en la Figura 54, seguidamente nos mostrara la ventana de seleccin de combinaciones de diseo (Figura 55).
Figura 54
Figura 55
1.18.2 Diseo de la EstructuraLuego de haber definido el cdigo de diseo y las combinaciones de diseo, el paso fina es realizar el diseo de la estructura, para ello vamos al men Design/Steel Frame Design/Start Design/Check of Structure, tal como se muestra en la Figura 56. En esta fase el programa ha diseado todos los elementos del modelo estructural, producto de ello nos muestra el diagrama de colores de demanda vs capacidad (Figura 57)
Figura 56
Figura 57
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ANLISIS Y DISEO SSMICO ESTTICO DE ESTRUCTURA APORTICADA DE CONCRETO ARMADO DE 04 NIVELESSe analizara la estructura aporticada tridimensional de material de concreto armado. El proyecto consiste en una estructura de cuatro niveles cuyas dimensiones geomtricas en planta y elevacin se presenta en la Figura 58.
Figura 58
Vista en planta
Figura 59
Vista en elevacin
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Geometra del Modelo Estructural
Para generar el modelo estructural de la estructura aporticada tridimensional, vamos a utilizar las plantillas que tiene el Sap 2000. Luego de cargar el programa, en la parte inferior derecha de la pantalla principal debemos de seleccionar como unidad de trabajo ton,m,C, luego hacemos clic derecho en el men File y seleccionamos con un clic derecho la opcin New Model, tal como se muestra en la Figura 60, luego el programa nos mostrara las diferentes plantillas que tiene incorporado, en la ventana New Model, seleccionamos con clic derecho la plantilla 3D Frames, tal como se muestra en la Figura 61.
Figura 60
Figura 61
La Figura 62 muestra la ventana 3D Frames, en la cual debemos de ingresar los parmetros geomtricos del modelo a analizar. Una vez ingresados los parmetros de geometra del modelo, activamos la casilla Use Custom Gris Spacing and Locate Origin, con la finalidad de modificar las elevaciones superiores del modelo. Luego de activar la casilla Use Custom Gris Spacing and Locate Origin, hacer clic en Edit Grid, en la cual nos mostrara la Figura 63 donde modificaremos la elevacin del modelo estructural.
Figura 62
Figura 63
Por defecto el programa asigna la seccin W18X35 a todos los elementos de la estructura.
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Luego de definir la geometra del modelo, hacemos clic derecho en OK, y el programa automticamente generara la estructura, tal como se muestra en la Figura 64
Figura 64
1.20
Asignacin del Tipo de Apoyo
Para el modelo a analizar se considera un apoyo empotrado en la cimentacin, para ello primeramente debemos seleccionar los nudos correspondientes al nivel de cimentacin (Z=0), tal como se muestra en la Figura 65.
Figura 65
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Luego hacemos clic en el men Assign/Joint/Restraints, tal como se muestra en la Figura 66.
Figura 66
seguidamente nos mostrara el cuadro de restricciones donde debemos de seleccionar las restricciones que tendr el nudo elegido, tal como se muestra en la Figura 67
Figura 67
1.21
Asignacin de Diafragmas por Cada Nivel
Para asignar los diafragmas a cada nivel, seleccionamos primero todos los elementos del nivel Z=4, tal como se muestra en la Figura 68.
Figura 68
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Luego hacemos clic en el men Assign/Joint/Constraints, tal como se muestra en la Figura 69, luego nos mostrara la ventana de definicin de Constraints, en esta ventana, en la casilla Choose Constraint Type to Add, seleccionamos la opcin Diaphragm y luego Add New Constraint tal como se muestra en la Figura 70, y luego hacemos OK en la ventana Diaphragm constraints, como se muestra en la Figura 71.
Figura 69
Figura 70
Figura 71
De esta manera habremos generado el Diafragma del primer nivel, tal como se muestra en la Figura 72, seguidamente repetimos los pasos desde la Figura 68 a la Figura 71 hasta completar los cuatro niveles, tal como se muestra en la Figura 73 de recomienda empezar siempre por el primer nivel, debindose tener cuidado de no asignar dos diafragmas a un mismo nivel.
Figura 72
Figura 73
1.22
Definir las Propiedades del Tipo de Material a Utilizarse (Concreto)
Luego de haber definido la geometra de nuestro modelo, debemos de definir el tipo de material a utilizar, para ello hacemos clic en el men Define/Material, tal como se muestra en la Figura 74, seguidamente nos mostrara la ventana con los diferentes tipos de materiales con los que trabaja el programa, en este caso debemos de seleccionar la opcin de CONC, correspondiente al de concreto, como se muestra en la Figura 75. Para modificar las propiedades del material debemos de hacer clic en la opcin Modify/Show Material, seguidamente nos mostrara la ventana de propiedades del material, que en este caso corresponden a las de un concreto de resistencia nominal 280 kg/cm2, por lo cual debemos cambiar los parmetros, tal como se muestra en la Figura 76.
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Figura 74
Figura 75
Figura 76
1.23
Definir las Secciones de los Elementos Estructurales
Las secciones que se utilizar en este ejemplo, corresponden a secciones rectangulares. Las secciones a utilizar son las siguientes: Columnas C-1 Vigas V-1 : (0.30X0.60) V-2 : (0.30X0.40) : (0.30X0.50) C-2 : (0.40X0.40) Placas PL-1 : (4.00X0.30)
Para definir las secciones vamos al men Define/Frame Sections, tal como se muestra en la Figura 77, seguidamente nos mostrara la ventana de secciones definidas del Sap, en la ventana Choose Property Type to Add, seleccionamos la opcin Add Rectangular, como se muestra en la Figura 78, seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de secciones en la cual ingresamos la geometra de la seccion a definir, tal como se muestra en la Figura 79. Luego hacemos clic en la opcin Concrete Reinforcement, con la finalidad de indicarle al programa que la seccin definida se asignara a una columna, tal como se muestra en la Figura 80.
Figura 77
Figura 78
Figura 79
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Las Figuras 81, muestra la definicin de la seccin de Placa, las Figuras 82 y 83 muestra la definicin de la seccin de viga V-1, la Figura 84 muestra como quedan finalmente las secciones definidas para nuestro proyecto.
Figura 80
Figura 81
Figura 82
Figura 83
Figura 84
1.24
Asignacin de las Secciones a los Elementos
Para asignar las secciones definidas a los elementos de nuestro proyecto, debemos de seleccionar primeramente todos los elementos correspondientes a la viga tipo V-1 de 0.30x0.60, tal como se muestra en la Figura 85. Luego vamos al men Assign/Frame/Cable/Tendon/Frame Sections, como se muestra en la Figura 86. Seguidamente nos mostrara la ventana con las secciones definidas, en la cual seleccionamos la seccin V-30x60, correspondiente a la viga V-1 y hacemos clic en OK, como se muestra en la Figura 87. Luego realizamos los mismos pasos para asignar las dems secciones. Para ver una presentacin tridimensional con las secciones asignadas a nuestro modelo, hacemos clic en el men View/Set Display Options y activamos las casilla Fill Objects y Extrude View, tal como se muestra en la Figura 88. De esta manera podremos observar una vista tridimensional de nuestro proyecto, tal como se muestra en la Figura 89.
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Figura 85
Figura 86
Figura 87
Figura 88
Figura 89
La Figura 89, muestra que los elementos Placas del eje X=0 estn mal orientados, debiendo de corregirse la orientacin de estas secciones. Para ello seleccionamos los elementos que sern rotados, tal como se muestra en la Figura 90, luego vamos al men Assign/Frame/Cable/Tendon/Local Axes tal como se muestra en la Figura 91, seguidamente nos mostrara la ventana de ejes locales de elementos , donde debemos de ingresar el valor de 90, tal como se muestra en la Figura 91. La Figura 92 se muestra el modelo con la orientacin corregida de las placas de eje X=0.
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Figura 90
Figura 91
Figura 92
Figura 93
Luego seleccionamos los dems elementos que debern de ser corregidos. 1.25 Asignacin de Brazos Rgidos
Para la asignacin de brazos rgidos, debemos de seleccionar toda la estructura, haciendo clic en el icono all, de la Barra de Herramientas Lateral. Luego vamos al men Assign/Frame/Cable/Tendon/Ende(Length) Offsets tal como se muestra en la Figura 94. Seguidamente nos mostrara la ventana de longitud de brazo rgido, en la cual indicaremos al programa que calcule la longitud del brazo rgido automticamente considerando un factor de brazo rgido de 0.5, tal como se muestra en la Figura 95.
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Figura 94
Figura 95
1.26 Definir Tipos de Cargas Los tipos de carga a utilizarse en este ejemplo corresponde a los sistema de carga muerta D, carga viva L1, carga viva L2, carga de sismo SX, carga de sismo SY. Para definir este sistema de carga, vamos al men Define/Load Cases, tal como se muestra en la Figura 96. Seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de cargas en la que definiremos los tipos de cargas que actuaran sobre la estructura. Luego de haber definido los tipos de cargas hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 97.
.Figura 96 Figura 97
1.27
Asignar Sistemas de Cargas
La asignacin de cargas es el resultado del metrado de cargas realizado a la estructura, en la cual interviene el peso del aligerado, tabiqueria y acabados, como peso debido a la carga muerta. El peso debido a la sobrecarga o peso del uso de la estructura, se considera como carga viva. Para el metrado de las cargas de sismo, se ha considerado el peso adicional que va actuar sobre la estructura, ms el porcentaje de peso debido a la sobrecarga de acuerdo al tipo de edificacin. En el siguiente cuadro se presenta los valores de carga muerta y viva considerados segn los ejes de aplicacin.
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Carga Muerta D (Ton/m) Nivel Primer Nivel Segundo Nivel Tercer Nivel Cuarto Nivel Eje X1 1.43 1.43 1.43 1.05 Eje X2 2.85 2.85 2.85 2.10 Eje X3 2.85 2.85 2.85 2.10 Eje X4 2.85 2.85 2.85 2.10 Eje X5 1.43 1.43 1.43 1.05
Carga Viva L1 y L2 (Ton/m) Nivel Primer Nivel Segundo Nivel Tercer Nivel Cuarto Nivel Eje X1 1.00 1.00 1.00 0.38 Eje X2 2.00 2.00 2.00 0.75 Eje X3 2.00 2.00 2.00 0.75 Eje X4 2.00 2.00 2.00 0.75 Eje X5 1.00 1.00 1.00 0.38
Carga de Sismo Nivel Primer Nivel Segundo Nivel Tercer Nivel Cuarto Nivel SX (Ton) 15.52 27.16 38.79 33.43 SY (Ton) 15.52 27.16 38.79 33.43 MTX (Ton-m) 11.10 19.42 27.74 23.90 MTY (Ton-m) 15.75 27.56 39.38 33.93
Para cargar la estructura, debemos de seleccionar los elementos que tienen el mismo valor de carga distribuida, de acuerdo al eje que le corresponde, luego vamos al men Assig/Frame/Cable/Tendn Loads/Distributed, tal como muestra la Figura 98, seguidamente nos muestra Figura 99, correspondiente a la ventana de asignacin de fuerzas distribuidas sobre los elementos Frames. En la casilla Uniform Loads debemos indicar el valor de la carga pero con signo negativo, debido a que se esta considerando que la fuerza acta en la direccin opuesta del sistema de coordenadas globales. De esta forma debemos de cargar la estructura con los sistemas de cargas D, L1 y L2. Debe de indicarse que los sistemas de cargas vivas L1 y L2 se han considerado mediante cargas de damero, con la finalidad de obtener los mximos efectos de momento positivo y negativo actuante sobre la estructura.
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Figura 98
Figura 99
Para asignar las cargas de sismo, seleccionamos primeramente el nudo central de la estructura, luego nos vamos al menu Assig/Joint Loads/Forces, tal como muestra la Figura 100, seguidamente nos muestra Figura 101, correspondiente a la ventana de fuerzas en los nudos, en la que cargamos la estructura con un valor correspondiente al nudo del nivel seleccionado. De esta manera continuamos cargando los dems niveles hasta completar la asignacin de cargas de sismo.
Figura 100
Figura 101
1.28
Definir Combinaciones de Carga
Luego de haber cargado la estructura con los sistemas de cargas actuantes, debemos de realizar las combinaciones de carga con la finalidad de ejercer los mximos efectos sobre la estructura. Para ello en base al reglamento de cargas se propone las siguientes combinaciones de carga. N Combinacin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1.5D+1.8L1 1.5D+1.8L2 1.5D+1.8(L1+L2) 1.25 (D+L1)+SX 1.25 (D+L1)-SX 1.25 (D+L1)+SY 1.25 (D+L1)-SY 1.25 (D+L2)+SX 1.25 (D+L2)-SX N 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Combinacin 1.25 (D+L1+L2)+SX 1.25 (D+L1+L2)-SX 1.25 (D+L1+L2)+SY 1.25 (D+L1+L2)-SY 0.9D+SX 0.9D-SX 0.9D+SY 0.9D-SY (1)+(2)+(3)+(4)+....+(19)
10 1.25 (D+L2)+SY 11 1.25 (D+L2)-SY
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Para definir las combinaciones de carga a utilizarse, en funcin al cdigo de diseo, vamos al men Define/Combinations, tal como se muestra en la Figura 102, luego de seleccionada la opcin Combinations nos mostrara la ventana de definicin de combinaciones de carga que se muestra en Figura 103. En esta ventana debemos hacer clic en Add New Combo, en la que nos mostrara la ventana para generar las combinaciones de carga en funcin a factores de carga de diseo, tal como se muestra en la Figura 104.
..Figura 102 Figura 103 Figura 104
1.29
Anlisis del Modelo Estructural
Luego de haber definido el modelo y cargado la estructura, procedemos al anlisis estructural, para ello vamos al men Analize/Set Anlisis Options, como se muestra en la Figura 105, seguidamente nos mostrara la ventana de opciones de anlisis, donde hacemos clic en la opcin Space Frane, debido a que estamos realizando un anlisis tridimensional. As mismo marcamos la casilla Automatically save..., con la finalidad de generar el archivo de reporte de resultados, luego hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 106. Seguidamente vamos nuevamente al men Analyze/Set Anlisis Cases to Run, donde nos mostrara la ventana donde debemos definir los casos de anlisis que deseamos que se ejecuten en el anlisis. Para ejecutar el programa hacemos clic en Run Now, tal como se muestra en la Figura 107.
Figura 105
Figura 106
Figura 107
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1.30
Visualizacin Grfica de los Resultados (Carga Axial, Cortante y Momento)
Para visualizar los resultado en forma grfica, vamos al men Display/Show Forces/Stresses/Frames/Cables, tal como se muestra en la Figura 108, seguidamente nos muestra la ventana de diagramas de fuerzas en los elementos barras, en la que podemos de elegir los resultados de carga axial, cortantes y momentos, tal como se muestra en la Figura 109. Luego de elegido una opcin a la vez, nos mostrara en forma grfica los diagramas de fuerzas correspondientes. La Figura 110 muestra los diagramas de deformada, carga axial, fuerza cortante y momentos de la estructura analizada. Para visualizar con mayor detalle las fuerzas en los elementos, debemos de hacer clic derecho sobre cualquier elemento.
..Figura 108 Figura 109
Figura 110
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1.31
Impresin de Resultados en un Archivo de Texto
Para generar un reporte en archivo en formato*.doc, vamos al men File/Print Tables tal como se muestra en la Figura 111, seguidamente nos mostrara la ventana de eleccin tablas de impresin, donde debemos de seleccionar los tipos de carga y casos de anlisis que deseemos nos gener un reporte de resultados. La Figura 112, muestra lo indicado.
Figura 111
Figura 112
1.32
Diseo de la Estructura
Luego de analizado la estructura, el siguiente paso es el diseo, para ello primeramente debemos definir las combinaciones que se utilizaran para el diseo de la estructura, seguidamente definiremos el cdigo de diseo, que en este caso corresponder al del ACI-318-05, para finalmente obtener las cuantas de acero requeridas para la estructura.
1.32.1 Definir Cdigo de Diseo (ACI 318-05)Para definir el codigo de diseo vamos al men Option/Preferentes/Concrete Frame Design, tal como se muestra en la Figura 113, seguidamente nos mostrara la ventana de preferencias de diseo (Figura 114). Luego de definir los cdigos y factores de diseo, hacemos clic en OK.
Figura 113
Figura 114
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1.32.2 Asignar Combinaciones de DiseoPara asignar las combinaciones de diseo vamos al men Design/Concrete Frame Design/Select Design Combos, tal como se muestra en la Figura 115, seguidamente nos mostrara la ventana de seleccin de combinaciones de diseo (Figura 116). Luego de remover las combinaciones no creadas y adicionar las combinaciones creadas en la ventana de seleccin de combinaciones de diseo, hacemos clic en OK.
Figura 115
Figura 116
1.32.3 Calculo de Cuantas de Refuerzo en los Elementos EstructuralesPara determinar las cuantas de acero, seleccionamos toda la estructura, seguidamente vamos al men Design/Concrete Frame Design/View/Revise Overwrites, tal como se muestra en la Figura 117, seguidamente nos mostrara la ventana de tipo de diseo a realizarse, tal como se muestra en la Figura 118. Luego vamos nuevamente al men Design/Concrete Frame Design/Start Design/Check of Structure, tal como se muestra en la Figura 119. Finalmente hacemos clic en OK. Luego nos mostrara las cuantas de acero determinadas por el programa (Figura 120)
Figura 117
Figura 118
Figura 119
Figura 120
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ANLISIS DE UN RESERVORIO APOYADO1.33 Geometra del Modelo Estructural Se analizara la estructura del reservorio apoyado de material de concreto armado. El reservorio est compuesto de una cuba o deposito de almacenamiento de agua y tendr una cpula como elemento de cobertura las dimensiones geomtricas se presenta en la siguiente Figura.
1.34
Geometra de la Cuba del Reservorio Apoyado
Para generar el modelo estructural de la estructura del reservorio apoyado, vamos a utilizar las plantillas que tiene el Sap 2000. Luego de cargar el programa, en la parte inferior derecha de la pantalla principal debemos de seleccionar como unidad de trabajo ton,m,C, luego hacemos clic derecho en el men File y seleccionamos con un clic derecho la opcin New Model, tal como se muestra en la Figura 121, luego el programa nos mostrara las diferentes plantillas que tiene incorporado, en la ventana New Model, seleccionamos con clic izquierdo la plantilla Shell, tal como se muestra en la Figura 122.
Figura 121
Figura 122
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La Figura 123 muestra la ventana Shell, en la cual debemos de ingresar los parmetros geomtricos del modelo a analizar. Estos parmetros son los siguientes: Cylinder Height: representa la altura de la cuba o reservorio. Radius: es el radio de circunferencia de la cuba. Num. Of Divisions, Z, es el numero de divisiones verticales en las que se dividir la malla de elementos Shell. Num. Of Divisions, Angular, es el numero de divisiones horizontales en las que se dividir la malla de elementos Shell. Una vez ingresados los parmetros de geometra del modelo hacemos clic en OK, en la cual nos mostrara la Figura 124 que representa la cuba del reservorio apoyado.
Figura 123
Figura 124
1.35 Definir y Asignacin de Grupo Para definir un grupo vamos al men Define/Groups, tal como se muestra en la Figura 125, seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de grupos, en la cual hacemos clic izquierdo en la opcin Add New Group, con la finalidad de adicionar un nuevo grupo, tal como se muestra en la Figura 126, luego nos mostrara las caractersticas que estarn asociadas al grupo a definirse, seleccionando las opciones marcadas que se muestran en la Figura 127, hacemos clic izquierdo en OK, de esta manera habremos definido un grupo cuyo nombre es NHIDRO, tal como se muestra en la Figura 128.
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Figura 125
Figura 126
Figura 127
Figura 128
Luego de haber definido el grupo NHIDRO, debemos a asignar los elementos que estarn asociados a este grupo, para ello seleccionamos todos el modelo con la opcin All de la Barra de Herramientas Lateral, luego nos vamos al men Assign/Assign to Group, tal como se muestra en la Figura 129. Luego nos mostrara la ventana de asignacin de grupos en la cual debemos de seleccionar el grupo NHIDRO creado, y hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 130.
Figura 129 1.36
Figura 130
Geometra de la Cpula del Reservorio Apoyado
Para generar el modelo estructural de la cpula del reservorio apoyado, vamos a adicionar el modelo estructural de la cpula utilizando las plantillas que tiene el Sap 2000. Para ello primeramente seleccionamos todo el modelo con la opcin All, seguidamente vamos al men Edit/Move, como se muestra en la Figura 131, luego nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posicin vamos a mover nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cuba 15 metros en la direccin positiva del eje X.
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Figura 131
Figura 132
Luego de haber desplazado el modelo, lo que vamos a hacer es adicionar una nueva plantilla del Sap 2000. Para ello vamos al men Edit/Add To Model From Template, tal como se muestra en la Figura 133, desde nos mostrara la ventana de plantillas del Sap 2000, eligiendo nuevamente la plantilla Shell, tal como se muestra en la Figura 134. elegido la opcin Shell, nos enviara a la ventana de plantillas Shell, donde debemos de seleccionar en la ventana Shell Type, la plantilla Spherical Dome, donde debemos de ingresar los parmetros geomtricos de la plantilla Domo Esfrico, tal como se muestra en la Figura 134. Estos parmetros son los siguientes: Radius, R: es el radio de la esfera de la cupula. Roll Down Angle, T: representa la altura de la cuba o reservorio. Num. Of Divisions, Angular, es el numero de divisiones horizontales en las que se dividir la malla de elementos Shell de la cpula. Num. Of Divisions, Z, es el numero de divisiones verticales en las que se dividir la malla de elementos Shell. Una vez ingresados los parmetros de geometra del modelo hacemos clic en OK, en la cual nos mostrara la Figura 134 que representa la cuba del reservorio apoyado.
Figura 133
Figura 134
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Figura 133 Figura 134 Para completar el modelo, vamos a definir el grupo NCUPULA, tal como se indico en el tem 6.3, luego seleccionamos nicamente los elementos de la cpula y la asignamos al grupo NCUPULA. Seguidamente seleccionamos todos los elementos de la cpula y vamos al men Edit/Move, luego nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posicin vamos a mover nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cpula 6 metros en la direccin vertical. Luego seleccionamos los elementos de la cuba y vamos al men Edit/Move, seguidamente nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posicin vamos a mover nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cuba -15 metros en la direccin horizontal del eje X, de esta manera habremos ensamblado las dos plantillas utilizadas, tal como se muestra en la Figura 135. Luego seleccionamos todos los nudos del nivel Z=0, y vamos al men Assign/Joint/Restraints, tal como se muestra en la Figura 136. Seguidamente nos mostrara el cuadro de restricciones donde debemos de seleccionar las restricciones que tendrn los nudos seleccionados, tal como se muestra en la Figura 137.
Figura 135
Figura 136
Figura 137
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1.37
Definir las Propiedades del Tipo de Material a Utilizarse (Concreto)
Luego de haber definido la geometra de nuestro modelo, debemos de definir el tipo de material a utilizar, para ello hacemos clic en el men Define/Material, tal como se muestra en la Figura 138, seguidamente nos mostrara la ventana con los diferentes tipos de materiales con los que trabaja el programa, en este caso debemos de seleccionar la opcin de CONC, correspondiente al de concreto, como se muestra en la Figura 139. Para modificar las propiedades del material debemos de hacer clic en la opcin Modify/Show Material, seguidamente nos mostrara la ventana de propiedades del material, que en este caso corresponden a las de un concreto de resistencia nominal 280 kg/cm2, por lo cual debemos cambiar los parmetros, tal como se muestra en la Figura 140.
Figura 138
Figura 139
Figura 140
1.38
Definir las Secciones de los Elementos Estructurales
Las secciones que se utilizar en este ejemplo, corresponden a secciones de elementos Shell, con espesores de 0.25 metros para el muro y de 0.10 metros para la cpula. Para definir las secciones vamos al men Define/Area Sections, tal como se muestra en la Figura 141, seguidamente nos mostrara la ventana de secciones de rea definidas del Sap, como se muestra en la Figura 142, en esta ventana seleccionamos la opcin Add New Section, seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de secciones en la cual ingresamos la geometra de la seccin a definir, tal como se muestra en la Figura 143. Luego hacemos clic OK. De esta manera se ha definido la seccin del muro de 0.25 metros de espesor, para la cpula se sigue la misma secuencia desde la Figura 142. Finalmente se habr definidos las dos secciones a utilizar en nuestro proyecto, tal como se muestra en la Figura 144.
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Figura 141
Figura 142
Figura 143
Figura 144
1.39
Asignacin de las Secciones a los Elementos
Para asignar las secciones definidas, lo que vamos a realizar es asignarle mediante los grupos NHIDRO y NCUPULA creados, para ello vamos al men Select/Groups, tal como se muestra en la Figura 145, luego nos mostrara la ventana con los grupos creados, donde seleccionamos el grupo NHIDRO, que corresponde a los elementos del muro de nuestro reservorio, tal como se muestra en la Figura 146. Luego vamos al men Assign/Area/Sections, como se muestra en la Figura 147, y seleccionamos la seccin MURO ya creada y hacemos clic en OK. Para asignar la seccin de CUPULA se sigue la secuencia anterior; de esta manera se ha asignado a nuestro modelo las secciones definidas, quedando finalmente nuestro reservorio tal como se muestra en la Figura 149.
Figura 145
Figura 146
Figura 147
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Figura 148
Figura 149
1.40 Definir Sistemas de Carga debido a Presiones Hidrostticas Los tipos de carga a utilizarse en este ejemplo corresponde a los sistema de carga muerta D y carga de presin hidrosttica HIDRO. Para definir este sistema de carga, vamos al men Define/Load Cases, tal como se muestra en la Figura 150. Seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de cargas en la que definiremos los tipos de cargas que actuaran sobre la estructura. Luego de haber definido los tipos de cargas hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 151.
.Figura 150 Figura 151
1.41 Definir Nudos Patrones Para definir nudos patrones, vamos al men Define/Joint Patterns, tal como se muestra en la Figura 152, seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de nudos patrones, en la cual colocamos en Patterns el nombre de PHIDRO, y hacemos clic en Add New Pattern Name y luego clic en OK, tal como se muestra en la Figura 153.
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Figura 152
Figura 153
1.42
Asignar Nudos Patrones
Para asignar los nudos patrones definidos, lo que vamos a realizar es asignarle mediante el grupo NHIDRO, ya que este grupo contiene los elementos del muro sobre los cuales se va a ejercer la presin hidrosttica, para ello vamos al men Select/Groups, tal como se muestra en la Figura 154, luego nos mostrara la ventana con los grupos creados, donde seleccionamos el grupo NHIDRO, tal como se muestra en la Figura 155. Luego vamos al men Assign/Joint Patterns, como se muestra en la Figura 156, seguidamente nos mostrara la ventana de datos de patrones, donde debemos de indicar los valores de la funcin de presin hidrosttica que ser ejercida cobre el muro del reservorio, tal como se muestra en la Figura 157.
Figura 154
Figura 155
Figura 156
Figura 157
1.43
Sistema de Ejes Locales de Elementos Shell
El entendimiento de los ejes locales en los elementos Shell es muy importante, ya que debido a ello nosotros podemos identificar la direccin de las fuerzas que deseamos como resultado. En este caso, analizando el modelo que se muestra en la Figura 158, podemos indicar que el eje local 1, es de color rojo y corresponde a la direccin de una fuerza anular y de Momento 11, el cual nos dara la cuanta de acero en la direccin vertical, el eje local 2, es de color blanco y corresponde a la direccin de una fuerza vertical y de Momento 22, el cual nos dara la cuanta de acero en la direccin horizontal. El eje local 3, de color celeste es perpendicular al muro del reservorio, y tiene una orientacin hacia la parte externa del muro, esto es importante, ya que debido a ello podremos luego nosotros indicarle al programa sobre que cara del muro se ejercer la presin hidrosttica (la cara interior o exterior).
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Figura 158
1.44
Asignar Cargas de Presin
Para asignar cargas de presin, lo que vamos a realizar es asignarle mediante el grupo NHIDRO, ya que este grupo contiene los elementos del muro sobre los cuales se va a ejercer la presin hidrosttica, para ello vamos al men Select/Groups, tal como se muestra en la Figura 159, luego nos mostrara la ventana con los grupos creados, donde seleccionamos el grupo NHIDRO, tal como se muestra en la Figura 160. Luego vamos al men Assign/Area Loads/Surface Pressure, como se muestra en la Figura 161, seguidamente nos mostrara la ventana donde debemos de indicar la cara sobre la cual se ejercer presin, y que esta presin ser ejercida mediante una funcin de nudos patrones definidos, tal como se muestra en la Figura 162.
Figura 159
Figura 160
Figura 161
Figura 162
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1.45
Definir Combinaciones de Carga
Para definir las combinaciones de carga a utilizarse, vamos al men Define/Combinations, tal como se muestra en la Figura 163, luego de seleccionada la opcin Combinations nos mostrara la ventana de definicin de combinaciones de carga que se muestra en Figura 164. En esta ventana debemos hacer clic en Add New Combo, en la que nos mostrara la ventana para generar las combinaciones de carga en funcin a factores de carga de diseo, tal como se muestra en la Figura 165.
..Figura 163 Figura 164 Figura 165
1.46
Anlisis del Modelo Estructural
Luego de haber definido el modelo y cargado la estructura, procedemos al anlisis estructural, para ello vamos al men Analize/Set Anlisis Options, como se muestra en la Figura 166, seguidamente nos mostrara la ventana de opciones de anlisis, donde hacemos clic en la opcin XZ Plane, debido a que estamos realizando un anlisis plano. As mismo marcamos la casilla Automatically save, con la finalidad de generar el archivo de reporte de resultados, luego hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 167. Seguidamente vamos nuevamente al men Analyze/Set Anlisis Cases to Run, donde nos mostrara la ventana donde debemos definir los casos de anlisis que deseamos que se ejecuten en el anlisis. Para ejecutar el programa hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 168.
Figura 166
Figura 167
Figura 168
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1.47
Visualizacin Grfica de los Resultados (Cortante y Momentos)
Para visualizar los resultado en forma grfica, vamos al men Display/Show Forces/Stresses/Shell, tal como se muestra en la Figura 169, seguidamente nos muestra la ventana de diagramas de fuerzas en los elementos Shell, en la que podemos de elegir los resultados de fuerza cortante (V13, V23), fuerzas verticales (F22) y anulares (F11) y momentos (M11 y M22), tal como se muestra en la Figura 170. Luego de elegido una opcin a la vez, nos mostrara en forma grafica los diagramas de fuerzas correspondientes. La Figura 171 muestra los diagramas de fuerzas cortante y momentos de la estructura analizada. Para visualizar con mayor detalle las fuerzas en los elementos, debemos de hacer clic derecho sobre cualquier elemento.
..Figura 169 Figura 170
Figura 171
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1.48
Impresin de Resultados en un Archivo de Texto
Para generar un reporte en archivo en formato*.doc, vamos al men File/Print Tables tal como se muestra en la Figura 172, seguidamente nos mostrara la ventana de eleccin tablas de impresin, donde debemos de seleccionar los tipos de carga y casos de anlisis que deseemos nos gener un reporte de resultados. La Figura 173, muestra lo indicado.
Figura 172
Figura 173
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