201568180 Calculo de Acero Para Vigas y Columnas Sap2000

CÁLCULO DE ACERO PARA VIGAS Y COLUMNAS DE UN PORTICO DE 3 NIVELES   2012

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, DE SISTEMAS Y ARQUITECTURA ESCUELA SCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL

CALCULO DE ACERO PARA VIGAS Y COLUMNAS DE UN PORTICO DE 3 NIVELES AUTOR:

JOSE LUIS REQUE QUESQUEN

C IC LO:

DECIMO CICLO

CIUDAD ETEN – CHICLAYO – PERU – ENERO DEL 2012

1  JOSE LUIS REQUE

C LCULO LCULO DE ACERO ACERO PARA PARA VIGAS Y COLUMNAS COLUMNAS DE UN UN PORTICO PORTICO DE 3

C LCULO LCULO DE ACERO ACERO PARA PARA VIGAS Y COLUMNAS COLUMNAS DE UN UN PORTICO PORTICO DE 3

INTRODUCCION El programa SAP2000 es un software líder en la ingeniería estrutural! Se pueden anali"ar ual#uier tipo de estruturas on este programa$ e inluso dise%ar elemento por  elemento de manera preisa on los reglamentos m&s onoidos '(CI EN EL C(SO DE )ERU* Se trata de un e+elente programa programa de &lulo estrutural estrutural en ,D - .D mediante elementos finitos! Es el desendiente direto de la familia S()/0$ mu- onoida 1ae algunos a%os! En este aso$ el programa S(),000 234!0 est& totalmente reno5ado! Mediante S(),000 234!0 es posi6le modelar omple7as geometrías$ definir di5ersos estados de arga$ gene! "e#$# "$"%$# !&'$()'%*!(en'e $ asignar seiones$ materiales$ así omo reali"ar &lulos estruturales de 1ormig8n - aero 6asados$ entre otras normati5as! Con este manual se pretende e+pliar a tra59s de im&genes el C)+*&+$ e A*e$

"!! V%g!# - C$+&(n!# e &n P.'%*$ e 3 n%/e+e# $ - de paso e+pliar la apliai8n de todas las 1erramientas #ue posee este )rograma!

Espero #ue este manual les sea :til - ligero! Un saludo! (;;E< EL )UM(

3

 JOSE LUIS REQUE

CALCULO DE ACERO PARA VIGAS Y COLUMNAS DE UN PORTICO DE 3 NIVELES VP 25X30

        0         8   ,         2

C

C

C

C

25 X2

25 X2

25 X2

25 X2

VP 25X35

        0         8   ,         2

VP 25X35

VP 25X35

C

C

C

C

25 X2

25 X2

25 X2

25 X2

VP 25X35

        0         9   ,         3

VP 25X30

VP 25X30

VP 25X35

VP 25X35

C

C

C

C

25 X2 5

25 X2 5

25 X2 5

25 X2 5

4,25

 A

3,00

B

DATOS : 1 MATERIALES: Conreto f= > ,30 ?g@m , (ero< f- > 4,00 ?g@m ,

2 SECCIONES: 21 COLUMNAS C1: ,A+,A

4,25

C

2,00

D

E

22 VIGAS

VP: ,A+.A

VP: ,A+.0 '("otea*

3 CARGAS Las argas #ue se presentan a ontinuai8n$ tanto la arga 5i5a omo la arga muerta$ se o6tu5ieron de 1a6er reali"ado el metrado de argas para el p8rtio dado! '(n1o tri6utario$ )eso de (ligerado$ )eso de (a6ados$ )eso de ;a6i#uería$ )eso de Muro so6re la 5iga$ So6rearga$ et!*!No se inlu-e el peso propio de la 5iga! El )rograma S(),000 para failitar el metrado de argas tiene definido por defeto el )(;RON DE C(RB(S< DE(D 'Muerta* #ue alula de manera autom&tia el )ESO )RO)IO de los elementos estruturales a los #ue se les 1a asignado una sei8n  pre5iamente definida! )or lo tanto para el modelamiento del p8rtio se asignara C(RB( 2I2(  C(RB( MUER;($ en esta :ltima no se onsidera el peso propio de la 5iga!

31 PRIMER PISO Carga Muerta< ,! ;on@m Carga 2i5a< 0!A ;on@m

32 SEGUNDO PISO Carga Muerta< ,! ;on@m Carga 2i5a< 0!A ;on@m

33 TERCER PISO Carga Muerta< 3!F ;on@m Carga 2i5a< 0!4. ;on@m

CALCULO DE ACERO PARA VIGAS Y COLUMNAS DE UN PORTICO DE 3 NIVELES ( ontinuai8n se muestran los pasos a seguir para modelar el p8rtio de . ni5eles en el programa S(),000 234$ anali"arlo - dise%ar el aero de las 5igas en todos los ni5eles! El proedimiento #ue se desri6e a ontinuai8n es similar tanto para S(),000 2ersi8n 3, omo para el S(),000 2ersi8n 34!

1 PASO 1: ARIR EL PROGRAMA SAP2000 −

E7eutamos el programa S(),000 2ersi8n 34$ desde el aeso direto #ue se enuentra en el esritorio!

−

El programa se e7eutar& - antes de mostrar el entorno del programa$ apareer& un uadro de dialogo ;ip of t1e da- 'Conse7o del día*$ el #ue muestra algunas atuali"aiones reomendaiones para el programa - el uso de sus omandos!

−

Ne' T%": Siguiente Conse7o

−

Pe/%$&# T%": Conse7o (nterior 

−

)iamos en O - ;endremos el entorno S(),000 34 para empe"ar a modelar nuestra estrutura!

2 PASO 2: DEFINIR UNIDADES −

Seleione las unidades en las las #ue desea tra6a7ar! Esta Esta opi8n se enuentra en la parte inferior dere1a de la pantalla prinipal de S(),000 234$ omo se muestra a ontinuai8n!

−

)ara la 2ersi8n 34 Esogemos< T$n4, (, C$ sin em6argo en la 2ersi8n 3, se muestra la opi8n opi8n T$n, (, C! En am6os asos en el primer t9rmino las unidades son las mismas$ s8lo am6iaron la forma de 8mo lo esri6en! esri6en! Si es ;onf es tonelada tonelada fuer"a para e5itar onfusiones on las unidades de masa #ue s8lo sería ;on! No es neesario 1aer  ninguna on5ersi8n de los modelos antiguos a las nue5as 5ersiones!

3 PASO 3: SELECCI5N DEL MODELO −

Del men: prinipal 'parte superior*$ a6riendo la opi8n opi8n de F%+e 6 #e+e**%$ne Ne7 M$e+! Esta ai8n lo lle5ar& a la 5entana de Ne7 M$e+ #ue se muestra a ontinuai8n!

−

Seleione la plantilla 2D F!(e#$ #ue es la #ue se muestra aontinuaion!

−

Esto lo onduir& a la siguiente siguiente 5entana o pantalla! pantalla!

−

−

−

Se de6en llenar las asillas de auerdo on las arateristias de nuestra nuestra estrutura en .D! o

 Num6er of Stories 'Numero de )isos*< ) isos*< .

o

 Num6er of Ga-s 'Numero de tramos*< .

o

Stor- Heig1t '(ltura de )iso*< ,!0

o

Ga-s idt1< 4!,A

Se de6en llenar las asillas asillas de auerdo on las arateristias de nuestra estrutura en ,D! Las opiones #ue se presentan en Se*'%$n P$"e'%e# nos permiten definir las seiones de los elementos estruturales estruturales #ue utili"aremos mas adelante! adelante! De6ido a #ue e+isten e+isten opiones en el Menu de 1erramientas 1erra mientas 'Define@ Setion Se tion )roperties@ rame  rame Setions* #ue son e+lusi5amente para la definiion de seiones$ es #ue se ignora por a1ora esa parte!

NOTA: (seg:rese #ue la opi8n de Re#'!%n'# est& seleionada! De otra manera$ la estrutura tendr& las 7untas li6res 'sin apo-os*!

−

C1e#uee la opi8n U#e C&#'$( G% S"!*%ng !n L$*!'e O%g%n  para editar la uadríula ua dríula - loali"ar el origen de oordenadas - 1aga li en el 6ot8n Edit Brid$ lo #ue lo lle5ar& a la siguiente 5entana<

−

Digite los 5alores orrespondientes para u6iar los e7es en funi8n de las longitudes de los tramos!

−

Ca6e resaltar #ue podemos utili"ar las eldas de esta 5entana omo si fuesen eldas de

e*e+$ #uiere deir #ue si reali"amos una operai8n aritmetia dentro de la elda$ este al  presionar enter muestra el resultado! Si le oloamos por e7emplo< .!/ K ,! - Enter$ se o6tendra el resultado 89

−

Si se ingresaron los datos en forma alternada sinseguir un orden reiente o dereiente$ solo 1aer li en Re$e O%n!'e# - todas los 5alores se ordenan!

−

−

La opion &+e S%;e es el tama%o de las 6ur6u7as #ue representan los E7es! presione O dos 5ees! Esto lo onduir& a la pantalla prinipal de S(),000$ la ual tiene  por omisi8n dos 5entanas prinipales< una en tres dimensiones - la otra en el plano !

 para adiionar un nue5o material de los disponi6les seg:n las Espeifiaiones$ el ual lo onduir& a la pantalla de

Q&%*> M!'e%!+ P$"e'- De4%n%'%$n #ue se muestra<

−

Seleione Re6ar en Material ;-pe (S;M (F3A Brade F0 'f- >4,00 ?g@m, apro+!* en Speifiation  presione el 6ot8n O! Luego de la 5entana Define Materials seleione el material (F3A Brade F0 - 1aga li en el 6ot8n M$%4-?S@$7 M!'e%!+ lo #ue lo lle5ar& a la siguiente 5entana<

−

Ingrese un nom6re para identifiar el material 'por e7emplo< (ero4,00* en la a7a de te+to de Material Name!

−

Cam6ie

los

5alores

a

los

espeifiados en la desripi8n del  pro6lema! Seleione O? dos 5ees!

8 PASO 8: DEFINICI5N DE LAS SECCIONES DE LOS ELEMENTOS VIGAS Y COLUMNAS −

)ara definir las seiones de los elementos$ seleione De4%ne en el men: prinipal - luego la opi8n Se*'%$n P$"e'%e#? F!(e Se*'%$n#!

−

Una forma alternati5a es presionar el iono de

en el tool6ar u6iado en la

 parte superior! Cual#uier opi8n lo onduir& a la siguiente pantalla!

−

)ara el aso del modelo se tiene seiones retangulares de onreto$ para ello dar li en el 6ot8n A Ne7 P$"e'- #ue lo lle5ar& a la 5entana A F!(e Se*'%$n

P$"e'-! Del uadro de di&logo F!(e Se*'%$n P$"e'- T-"e seleione la opi8n Conrete - luego la sei8n Retangular!

VIGA VP2=3=

  Digite VIGA 1= 4!, ;on@m, .!.A, m ,*! Sin em6argo en la ara inferior E%#'e e4&e;$ "!! e+ M$(en'$ P$#%'%/$ '(s > 3!F, m,* - no para el M$(en'$ neg!'%/$ '(s > 0!000 m,*!

9 S@e! Re%n4$*e(en' < Refuer"o por Corte< )ara los estri6os$ tenemos un 5alor de 0!00 #ue representa la relai8n del )e! e !*e$ &'%+%;!! ontra la

#e"!!*%.n e +$# e#'%$# ! Esto se interpreta así< Estri6o a utili"ar en la 5iga< 1 !(! Z.@ e#ui5alente en &rea a 0!3 m,! ,

Se"!!*%.n > 0!3 m @ 0!00 > 30!34 > 30!00 m! 'Siempre apro+imar al defeto*! )or lo tanto la separai8n de estri6os en ese punto no de6e ser ma-or de

10 *(  Re%n4$*e(en' 4$ T$#%.n< Refuer"o por ;orsi8n< )ara este aso no e+iste refuer"o por torsi8n$ E+istiría en el aso #ue 1u6iese un 5olado perpendiular  al e7e longitudinal de la 5ida #ue produ"a la ;orsi8n!

PLANO ESTRUCTURAL

 A

 A 0.125 m

0.125 m

0,05

0,05

Ø 3/8" @ .10

3 Ø 1/2"

Ø 3/8" @ .10 2 Ø 1/2"

0,25

 

0,25

ACEROS COMERCIALES ARRA

)eso

(rea

*(2

NH

"&+g

*(

g?(

3

.@

0!/A

0!AA/COMINACIONES 0!3

<

3@,

3!,

0!//.

3!,/

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A@

3!A/

3!AA,

3!/

8

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,!,.A

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9

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.!04,

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A!0,

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F!,0

!3/

.!4/

!A33

/!A

.!3

!/.

33!4

10 11 12 •

DI(ME;RO

)ara .!.A, m,$ tenemos opiones omo<

RECOMENDADAS

1?2  3? 1?2  =? =?  1 3?<  1 1?2  3? 320 m, 3 [ 3@, K 3 [ A@ > 3290 m, . [ 3 @, > 390 m, , [ A@ > 380 m,

•

)ara ,!30 m,$ tenemos opiones omo<

. [ .@ > 2130 m, , [ 3 @, > 2=0 m,

•

)ara los estri6os$ tenemos un 5alor de 0!00 luego< ,

Estri6o a utili"ar en la 5iga< 1 !(! Z.@ e#ui5alente en &rea a 0!3 m ! ,

Separai8n >0!3 m @0!00 > 30!34 > 30!00 m! Lo #ue #uiere deir #ue la separai8n de estri6os en ese punto no de6e ser ma-or de 10 *(

DETALL E DE L ACE RO DE RE FUE RO PARA CORT ANT E −

)ara #ue se muestren los 5alores del ortante$ en el Men: De#%gn? C$n*e'e

F!(e De#%gn? D%#"+!- De#%gn In4$ $ - apareer& el uadro siguiente donde esogemos S@e! Re%n4$*%ng! O?!

−

Se mostrara en ada elemento , 5ees la relai8n del )e! e !*e$ &'%+%;!! ontra la #e"!!*%.n e +$# e#'%$# 'Este 5alor es dos 5ees la antidad #ue muestra el uadro de resumen de6ido a #ue a#uí onsidera las , seiones del estri6o* E7emplo< En el Re#&(en se muestra 0!00 mientras #ue en la 5entana # mostramos a ontinuai8n para ese punto se muestra 0!3.4!

DET ALLE DEL ACERO DE RE FUERO PARA COLUMNA −

El &rea de aero de refuer"o prinipal aparee omo un solo 5alor para toda la longitud de la olumna!

−

Seleionamos el elemento olumna - damos li al 6ot8n dere1o del rat8n<

−

L$ng%'&%n!+ Re%n4$*e(en': &rea de aero de refuer"o longitudinal!

−

M!$ S@e! Re%n4$*e(en': relai8n &rea de refuer"o ontra separai8n para la dimensi8n ma-or de la olumna!

−

M%n$ S@e! Re%n4$*e(en': relai8n &rea de refuer"o ontra separai8n para la dimensi8n menor de la olumna!

  ( tra59s de

−

'Resumen* se tiene aeso a una 1o7a ordenada -

resumida #ue muestra todos los detalles del an&lisis - dise%o en esa sei8n!

−

De#*%"*%.n: 1  Nos muestra el Nom6re de la norma o Reglamento #ue se utili"8 para el dise%o$ así omo las unidades en las #ue est&n todos los detalles siguientes!

2 Longitud del elemento > ,0!00 m! E+e(en'$ < , S'!'%$n L$* 'U6iai8n en el elemento* > 3!A m! Se*'%$n ID: ;ipo de Sei8n< C,A,A C$($ ID: ;ipo de om6inai8n on el #ue se dise%8< EN2OL2EN;E

3 D > ,A!00 m!  > ,A!00 m! * 'Reu6rimiento* > F!A4 m E< Modulo de Elastiidad > ,3.!0 ;on@m , 4* < Resistenia a la Compresi8n del onreto > 0!,3 ;on@m , 4-< Esfuer"o de fluenia del (ero > 4!, ;on@m, 0!3 m @0!0,3 > ..!3 > .0 m! Lo #ue #uiere deir #ue la separai8n mínima de estri6os en ese punto es de 30 *(

NOTA: Siempre se de6e tener en uenta por norma #ue la distri6ui8n de estri6os siempre de6e empe"ar on 1 e#'%$  00= ( !

 D%#e$ e C$'e C$n&n'!:  N@(< No aplia6le  N@C< No se 1a alulado  N@N< No es neesario

 Re+!*%.n e *!"!*%! e V%g!?C$+&(n!!  N@(< No aplia6le  N@C< No se 1a alulado  N@N< No es neesario

PLANO ESTRUCTURAL

DIMENSION 6

Ø 5/8" Ø3/8",

 ACERO ESRIBOS

1@ 0.05, 8@ 0.10, 5 @ 0.15 R!.@ 0.20

1#PISO

ACEROS COMERCIALES ARRA

•

DI(ME;RO

)eso

(rea

NH

"&+g

*(

g?(

*(2

3

.@

0!/A

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A!3

)ara 33!4, m,$ tenemos opiones omo<

COMINACIONES RECOMENDADAS

1?2  3? 1?2  =? =?  1 3?<  1 1?2  3? 10=00 m, F [ A@ > 11 m,

−

Si damos li en el 6ot8n In'e!*'%$n <

1= PRESENTACION DE RESULTADOS )ara finali"ar el proeso$ 'una 5e" #ue el dise%o de 6arras es el adeuado$ #ue las relaiones son inferiores a 3 en todas las 6arras*$ ser& neesario plasmar los datos en papel! Qui"& sea a#uí donde el programa 'a mi orto entender*$ falla un poo! 2eremos a1ora algunas de esas opiones<

OTENER UN LISTADO DE PUNTOS Y ARRAS CON SUS COORDENADAS EN UNA HOKA DE ECEL −

Seleionamos todo el p8rtio on Se+e*'? Se+e*'? A++ o tam6i9n 1aiendo li en $ #ue se enuentra en la parte i"#uierda del entorno S()!

−

Lo opiamos on E%'? C$"-$ a6rimos una 1o7a de E+el - C'+  V - lo pegamos!

N$'!: Las 6arras se definen por su punto iniial - final!

OTENER UN LISTADO DE ARRAS, SECCIONES Y LONGITUDES ASOCIADAS EN ECEL: −

F%+e? E"$'? SAP2000 MS E*e+ S"e!#@ee' +# F%+e se a6re un uadro en donde  podemos esoger ual#uier tipo de dato - e+portarlo$ )or e7emplo esogemos

ANALYSIS RESULTS? K$%n' O&'"&'? Re!*'%$n#$ seleionamos el tipo de om6inai8n en Se+e*' L$! C!#e#: ENVOLVENTE

−

Luego O? dos 5ees!

−

Buardamos el ar1i5o on RE(CCIONES en el ESCRI;ORIO