Manual Basico Staad

Manual del Curso Básico de Staad Pro Elaborado por: Ing. Julio B. Hernández

MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro INDICE

TEMA 1.- CONOCIENDO CONOCIENDO LA INTERFAZ DE STAA D PRO.   ____________________________ 3 TEMA 2.- MODELA DO BA SICO SICO DE UNA ESTRUCTURA.  ____________________________ 17  TEMA 3.- DISEÑ DISEÑO O BA SICO DE UNA ESTRUCTURA DE CONCRETO. _________________ 31 TEMA 4.4.- DISEÑ DISEÑO O B ASICO DE UNA ESTRUCTURA DE A CERO. _____________________ 33 EJEMPL O DE MODEL ADO Y DISEÑO DISEÑO OFICINA OFICINA S DE 2 NIVELES NIVELES (CONCRETO).  _______ 37  EJEMPLO DE MODELA DO Y DISEÑ DISEÑO O DE UNA NAVE A B ASE DE MARCOS CON ARMA DURAS (ESTRUCTURA (ESTRUCTURA DE ACERO). _________________________ _______________ 72

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro TEMA 1.- CONOCIENDO LA INTERFAZ DE STAAD PRO.  Al momento momento de abrir abrir el programa programa nos nos aparece aparece la siguiente siguiente pantalla: pantalla:

2

1

3

1.- PROJECT TASK

New Project: Se refiere a crear un archivo nuevo. Open Project: Abre archivos que ya han sido creados Configuration: Aquí se puede personalizar el programa de acuerdo a las necesidades del usuario Backup Manager: Administra la frecuencia de Auto-guardado.

2.- RECENT FILES

En esta parte se muestran los últimos archivos abiertos.

3.- LICENSE CONFIGURATION

En esta parte se muestran los códigos que están disponibles para diseño, y si se cuenta con el módulo de “Motor de Analisis Avanzado”. Generalmente se utilizan lo s primeros 3 de la columna izquierda.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro MODULO “MODELLING”  VENTANA “SET UP” 

Pestaña de Módulos Pestañas de Modelado

 Área de Modelado

Barra de cursores

Ventanas de ayuda de Modelado

 Al momento de abrir un archivo (existente) de Staad, aparece la pantalla por default en la pestaña “Set up”. La función de la pestaña Set Up, es generar la información requerida para dar presentación al proyecto.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “GEOMETRY”

En las pestañas de modelado aparecen las siguientes sub-pestañas: BEAM : Sirve para modelar elementos “barra” o sea vigas y/o columnas PLATE : Sirve para modelar elementos en placa. SURFACE : Sirve para modelar elementos tipo superficie (similar a placas, pero con mayor precisión en análisis) SOLIDS: Sirve para modelar elem entos “Solidos” COMPOSITE DECK : Sirve para modelar LOSACERO. PHYSICAL MEMBER: Se tiene que modelar primero en BEAM y después utilizar ésta pestaña para agrupar los diferentes elementos. Las ventanas de ayuda de modelado son las siguientes: Nudos: Aquí se especifican las coordenadas de cada nudo de la estructura, y se pueden editar a conveniencia del modelador

Incidencias: Aquí se especifican las incidencias de cada elemento modelado. (puede editarse a conveniencia del modelador)

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “GENERAL”

En las pestañas de modelado aparecen las siguientes sub-pestañas: PROPERTY: Su función es definir las secciones geométricas de cada elemento modelado previamente . SPEC : Su función es especificar como van a trabajar cada elemento, nudo, placa, etc. SUPPORTS: Su función modelar el tipo de apoyo . LOADS AND DEFINITIONS: Aquí se definen las cargas y sus combinaciones. MATERIALS: Aquí se definen los materiales que se van a usar, contiene 4 materiales pre-definidos.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “ANALYSIS/PRINT ”

La función principal de lo que se define en ésta pestaña es lo más importante para el proyecto, el tipo de análisis que se va a hacer. Por lo general, solo se hace un análisis simple, sin embargo hay proyectos que pueden necesitar un análisis más a fondo y/o especializado.  Además en esta pestaña se define que datos deberán ser “impresos” en el archivo de salida de resultados del

programa. En las pestañas de modelado aparecen las siguientes sub-pestañas: PRE-PRINT: Su función “imprimir” todos los datos con los que se hace el análisis estructural.  ANALYSIS: Su función es indicar el tipo de análisis a utilizar. POST-PRINT : Su función “imprimir” todos los datos OBTENIDOS  en el análisis estructural.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “DESIGN”

La función de esta pestaña es determinar los parámetros, códigos o especificaciones de diseño de la estructura modelada.  Aparecen las siguientes sub-pestañas: STEEL: Aquí engloba todos los parámetros y códigos de diseño de estructuras de acero. CONCRETE : Similar a Steel , pero en concreto. TIMBER: Similar a Steel , pero en madera.  ALUMINIUM : Diseño estructuras de aluminio. SHEARWALL: Diseño de muros de Cortante.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PROCESSING”  M ODULO “POST - 

Este módulo se activa una vez hecho el análisis, y aquí se pueden ver los resultados de éste. PESTAÑA “NODE”

Contiene las siguientes sub-pestañas: DISPLACEMENT: Se muestran los desplazamientos de los nudos y de los elementos REACTIONS: Se muestran las reacciones en cada nudo, y la comprobación de equilibrio de la estructura INESTABILITY : Esta pestaña se muestra cuando en el modelo existen inestabilidades que pueden generar conflictos en el análisis.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “BEAM”

Contiene las siguientes sub-pestañas: FORCES: Se muestran los valores de las fuerzas que actúan en cada elemento tipo barra, para cada condición de carga (momentos, cortantes, cargas axiales) STRESSES: Se muestran valores de los esfuerzos que se generan en los elementos tipo barra para cada condición de carga. GRAPH : Se muestra en forma gráfica la variación de los elementos mecánicos (momentos, cortantes, axiales, esfuerzos) que actúan en un elemento tipo barra. UNITY CHECK : Esta sub-pestaña aparece cuando se hace el diseño de elementos de acero. Su función es determinar, mediante un diagrama de colores, si una viga cumple o no con la relación de esfuerzos que limitan los códigos y especificaciones de diseño.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “PLATE”

Esta pestaña aparece cuando se tiene elementos tipo placa en el modelo. Contiene las siguientes sub-pestañas: CONTOUR: Se muestran los valores de elementos mecánicos (momentos, cortantes, esfuerzos) que actúan en cada placa. La ventana “DIAGRAMS” muestra mediante un diagrama de color es la diferente distribución de los elementos mecánicos que se deseen. RESULTS ALONG LINE : Se puede generar un corte por una línea y con ella ver la distribución de elementos mecánicos a lo largo de esa línea.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “ANIMATION ”

Contiene la siguiente sub-pestaña:  ANIMATE: Muestra una animación de cómo se comporta la estructura dependiendo de la condición y/o combinación de carga que se desee.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro PESTAÑA “DYNAMICS ”

Esta pestaña aparece cuando se hace un análisis dinámico o que implique la obtención de modos de vibrar. Contiene solo una pestaña en la cual se muestran los períodos de vibración y formas modales de la estructura que se está modelando.

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Estos iconos son los más usados para trazar el modelo.

 Add beam es el que se utiliza para trazar elementos en forma de barra.  Add 4 noded plate: se utiliza para trazar placas de 4 nudos.  Add surface: se utiliza para trazar superficies.  Add solids: se utiliza para trazar sólidos.

Mesh: Inserta una malla, para poder facilitar el trazo de elementos.  Add point: Inserta nudos en los elementos barra seleccionados Generate Mesh, genera una suoperficie con placas seleccionando los nudos que delimitarán ésta superficie.

Traslational y Rotational Repeat: Funcionana como el comando “offset” y “array” de Auto Cad.

Mirror: Espejea los elementos seleccionados Generate rotate: Similar al Rotational Repeat Stretch: Estira o estrecha un elemento tipo barra.

Ejes GLOBALES DE LA ESTRUCTURA.

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BARRA DE VISTAS Genera las perspectivas del modelo, vista frontal, lateral, isometría, etc.

BARRA DE RESULTADOS Muestra gráficamente los resultados del análisis (cargas, cortantes, momentos, etc)

LISTA DE CARGAS Es una lista de todas las cargas que se generan en la pestaña “Loads and Definitions”, al momento de

seleccionar una carga de ésta lista, y si ya se realizó el análisis, se muestran los resultados para dicha condición de carga.

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METODOS DE ASIGNACION  Assign to selected Beams/Plates: Esta opción asigna las propiedades, cargas, especificaciones, etc a los elementos previamente seleccionados, el procedimiento que hay que hacer es primero seleccionar la propiedad, carga, especificación, que se va a asignar, después elegir los miembros o elementos a los que les será asignado y luego la opci ón “ Assign To Selected Beams/Plates” y finalmente pulsar el botón “Assign”  Assign To View: Si se tiene una vista que comprende todo o parte del modelo, entonces esta opción asigna la especificación a todo lo que se incluya en ésta vista. Use Cursor to Assign: La asignación de la especificación se hace cuando se le da click a cada miembro/elemento.  Assign To Edit List: Cuando conocemos el número de miembro o elemento se puede generar una lista y asignarle una especificación. La opción “TOGGLE ASSIGN” es una herramienta muy útil para la corrección de errores de asignación ya que

si se le asigna una especificación errónea a algún miembro/elemento seleccionando esta opción y volviendo a asignar la especificación entonces se elimina éste miembro/elemento del listado de miembros/elementos con esta especificación.

Menú de Análisis Ejecuta la corrida computacional del modelo. Dependiendo de hasta que pestaña se cargaron datos, hace análisis, o análisis y diseño. También se puede emplear el método rápido que es Ctrl+F5, o la tecla F9 del teclado. Cada vez que se realiza una corrida, el archivo se guarda.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro TEMA 2.- MODELADO BASICO DE UNA ESTRUCTURA. Se tiene que iniciar con la generación de un modelo nuevo, dentro de una carpeta a la que se pueda acceder de manera fácil. VENTANAS DE NEW PROJECT

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1

3

 Al momento de dar click en “New Project ” aparece la siguiente ventana, donde tenemos que definir lo siguiente:

1.- Si es una estructrura en: Marcos en 3 Dimensiones se selecciona Space Marcos en 2 Dimensiones se selecciona Plane Pisos, se selecciona Floor  Armaduras solas (no en conjunto con columnas) se selecciona Truss 2.- El nombre del Archivo y la Carpeta en la que se va a guardar. 3.- Las unidades con las que se iniciará el modelo (éstas pueden ser cambiadas cada vez que se requiera) Una vez terminado de definir ésta página se da click en siguiente y aparece la siguiente pantalla: En la que se decide como iniciar el proyecto.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro  Al momento de dar clic en “Finish” nos lleva a la pestaña de “Geometry”  y nos muestra una malla, con esta malla se puede empezar a trazar la estructura, sin embargo se tiene que determinar una separación entre puntos de la malla, lo cual nos da una desventaja en el modelado de elementos que tienen diferentes dimensiones. Para evitar el uso de la malla, en este manual se recomienda modelar por coordenadas. PASOS PARA INICIAR EL MODELADO (ELEMENTOS TIPO BARRA)

Se teclean las coordenadas de cada nudo del primer marco, no hay una regla general para la secuencia de generación de nudos.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro TRAZO DE MIEMBROS

Para modelar los elementos tipo barra se puede hacer de dos maneras: La primera es ir tecleando las incidencias en la v entana de “BEAMS” “add beam” que aparece arriba a la izquierda de la pestaña de La segunda es usando el botón “MODELLING”, al dar click en éste botón el cursor cambia de forma, y se traza el miembro dando click en los nudos deseados.

Se recomienda que todas las vigas y las columnas mantengan una misma secuencia de dibujado, o sea, si la  primer viga que se dibuja va de izquierda a derecha, todas o la mayoría de las demás vigas vayan en ese sentido, si la primer columna que se modeló va de arriba hacia abajo, todas o la mayoría vayan de arriba hacia abajo. Si se desea repetir un elemento se puede utilizar los comandos “copy” y “paste”, para continuar el modelado, por ejemplo, si seleccionamos el elemento que va de los nudos “2” a “3” (elemento inclinado) y lo copiamos al

portapapeles (CTRL+C), después se vacía al modelo (CTRL+V), aparece la siguiente pantalla:

donde se determina la distancia a la que hay que mover el elemento, y el punto de referencia de donde se va a pegar. PÁGINA 19  DE 10 5 

MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Existe otra opcion para el modelado de miembros, la cual puede ser mas sencilla, dependiendo del nivel de experiencia del usuario para utilizar el programa AutoCad. En este tipo de modelado se puede generar un archivo en 3D unifilar del proyecto.

Se guarda como archivo tipo *DXF Y mediante la opcion IMPORT se “jala” el archivo hacia el modelo de Staad.

Se selecciona la opcion 3D DXF Y finalmente se selecciona la orientacion de los ejes globales del archivo de AutoCad, hay que tener cuidado con ésta por que varias opciones de modelado no son compatibles con el cambio de ejes globales. El programa STAAD trabaja con el eje global Z hacia arriba, mientras que en el Autocad el eje Y es el Vertical. De igual manera se puede “exportar” el archivo a

 Auto Cad.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro ASIGNACION DE PROPIEDADES

Dependiendo del tipo de estructura, la asignación de propiedades se hace de varias maneras: Para Estructuras de Acero: Se usan los botones “Section Database”, “User Table” y/o “Define”.

SECTION DATABASE : Se maneja una base de datos de los diferentes perfiles comerciales que pudiesen existir.

Base de Datos Fabricantes

Perfiles

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DEFINE : Para estructuras de acero solo se utiliza la opción “Tapered I”, la cual genera v igas tipo I con sección variable.

USER TABLE : Se utiliza cuando se ha realizado el usuario ha creado una base de datos, y ésta base de datos se guarda en forma de tablas dependiendo del tipo de perfil a utilizar, canal, cajón, I, etc.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Para estructuras hechas en concreto se utiliza el botón de “DEFINE”

Las opciones que más se utilizan son Circle, Rectangle, Tee.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro ASIGNACION DE ESPECIFICACIONES Una vez definidos las diferentes secciones que se utilizarán en el proyecto, se procede a asignar especificaciones de como deberán trabajar los miembros.

En el botón de NODE: aparece una ventana donde se especifica el nudo que Va a regir los desplazamientos horizontales o verticales de la estructura. Esta es una especificación muy importante para generar diafragmas que hacen que la estructura sea más rígida. Pulsando el botón BEAM, aparece la ventana de especificación de miembros. En esta ventana se encuentran varias sub-pestañas, las más usadas son: RELEASE : Cuya función es hacer liberar elementos mecánicos al inicio o al final de cada miembro. Es decir, si se selecciona Mx, el elemento no tendrá capacidad de resistir un momento por torsión en la localización que se especificó, si se selecciona Fy, el elemento no podrá resistir una carga por cortante en la dirección “y”, por lo que

puede desplazarse en ese sentido. Esta función sirve para cuando se quieren generar conexiones articuladas entre miembros. Hay que tener cuidado cuando se quieren tener conexiones que No resistan momento (articulaciones) ya que de un lado se Pueden quitar los 3 momentos (Mx, My y Mz), pero del otro lado Se debe quedar al menos Mx PÁGINA 24  DE 10 5 

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TRUSS, COMPRESSION  y TENSION : Cuyas funciones son similares, ya que evitan que los elementos trabajen a flexión, cuando un miembro se especifica con TRUSS, éste puede Trabajar a compresión o tensión. Y cuando se especifica con alguno De los otros dos entonces trabaja a Compresión o Tensión.

OFFSET : El programa trabaja a líneas de centro, sin embargo a veces es necesario modelar ciertas excentricidades de los elementos, cuando esto se requiere entonces se hace uso de éste botón, en la lista de “Location” se indica donde estará la excentricidad (inicio o final) en la lista “Direction” se elige si es con respecto  a los ejes locales

del elemento o con los ejes globales de la estructura. Y por último se define la excentricidad con respecto a los ejes que hayamos definido (locales o globales).

Conexión “Centro a Centro”

Conexión usando “Offset”

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro ASIGNACION DE SOPORTES Dependiendo de las consideraciones que hagamos podemos seleccionar varios tipos de soportes, Articulados (pinned), empotrados (fixed) o una combinación de ellos (fixed but).

Como puede verse en las imágenes, los apoyos “fix ed” y “pinned” estan seleccionadas restricciones que van a dar los apoyos, en la pestaña “fixed but” se puede elegir o crear una combinación de restricciones por las necesidades del proyecto que se tenga. O en su caso, se puede modelar un “resorte” si se cuenta con un estudio de mecánica de suelos que pueda definir las constantes “K”. “K”.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro ASIGNACION DE CARGAS

 Antes de de asignar asignar cargas se se debe tener definido definido si va a ser una una CONDICION CONDICION DE CARG A , o si va a ser una COMBINACION COMBINACION DE CA RGA , ya que cada una de ellas tiene características diferentes dependiendo del tipo de especificación que se le asigne a los miembros.  Además el el programa programa tiene diferentes diferentes rutinas rutinas que permiten generar generar estados de carga para diferentes diferentes condiciones accidentales tales como sismo, viento, cargas móviles, etc. CONDICIONES CONDICIONES DE CARGA S

Como se sabe, las condiciones de cargas pueden ser permanentes (cargas muertas), temporales (cargas vivas) o accidentales (sismo, viento, etc), p ara cada una de ellas se debe generar un “Caso” de carga en el código del programa y después ir asignándola a los miembros o elementos estructurales que vayan a ser afectados por dichas cargas.

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Una condición o caso de carga se genera al momento de seleccionar “Load Cases Details” y después dar click en el comando “ADD”, al hacer esto se despliega una ventana en donde se indica:

PRIMARY: Caso PRIMARY: Caso de carga, éste genera CONDICIONES , un título que le identifique y el tipo (muerta, viva, viento, etc) que se le vaya a asignar. El tipo de carga sirve para definir auto-combinaciones. “LOAD GENERATION ”: ”: Cuando se usan las definiciones. COMBINACIONES DE CARGA  de forma manual. DEFINE COMBINATIONS: COMBINATIONS: Sirve para generar COMBINACIONES

 AUTO LOAD COMBINATION  COMBINATION : Es una herramienta que genera COMBINACIONES DE CARGA a partir de un Manual, o una tabla de usuario.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Generación de Condiciones de Carga: Una vez definido el nombre y tipo de carga que requerimos aparece la siguiente ventana:

Opciones de Mayor Uso

Las opciones de mayor uso son: SELFWEIGHT: Como su nombre lo indica es definir el peso propio de la estructura. NODAL: Genera cargas puntuales en los nudos. MEMBER: Genera cargas en miembros, linear, trapezoidal, puntual, etc. FLOOR: Genera un plano (no inclinado) de carga y distribuye automáticamente (en una o dos direcciones) dentro del plano la carga por área considerada.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro TEMA 3.- DISEÑO BASICO DE UNA ESTRUCTURA DE CONCRETO. Hay dos maneras de diseñar elementos de concreto con el programa STAAD Pro, ambas varían y dependiendo de la pericia y experiencia de modelador una puede ser mejor aprovechada que la otra. En este manual se proporcionará la información de solo una de ellas. Una vez realizado el modelo computacional hasta el adicionado de cargas, se procede a asignar los parámetros de diseño, sea concreto o acero. En la pestaña DESIGN, aparece la sub-pestaña CONCRETE y aparece la siguiente pantalla: Donde se muestran los diferentes códigos que se pueden utilizar para el diseño de estructuras de concreto. Para la región se utiliza el código ACI, y en esta versión de Staad V8i se maneja el código ACI 318-05. Dependiendo del tipo de miembro se debe especificar los parámetros necesarios para que el diseño de éste sea satisfactorio a los requerimientos de cargas a los que esté sometido. Si damos click en el botón DEFINE PARAMETERS aparece la sig. Ventana:

Los parámetros de mayor uso son los siguientes: CLB, CLS y CLT son los recubrimientos que se le dará al refuerzo. FC el valor del f’c que se v a a dar al concreto

FY MAIN y FYSEC: EL valor del fy (esfuerzo de fluencia) del acero de refuerzo principal o secundario. MAXMAIN, MIN MAIN: Es un filtro para el uso del diámetro de varillas que se usarán dentro del proyecto. (Si se quiere usar solo un diámetro entonces ambos parámetros deben ser iguales) REINF: Es el tipo de refuerzo transversal que se usará en elementos columna, ya sea espiral o estribo (spiral, tie respectivamente) RHOMN: Es el porcentaje del área total de la sección transversal de la columna que será de acero de refuerzo, por código varía del 1% al 8% (aunque hay sus excepciones). PÁGINA 31  DE 10 5 

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro TEMA 4.- DISEÑO BASICO DE UNA ESTRUCTURA DE ACERO. Hay dos maneras de diseñar elementos de acero con el programa STAAD Pro, ambas varían y dependiendo de la pericia y experiencia de modelador una puede ser mejor aprovechada que la otra. En este manual se proporcionará la información de solo una de ellas. Una vez realizado el modelo computacional hasta el adicionado de cargas, se procede a asignar los parámetros de diseño. En la pestaña DESIGN, aparece la sub-pestaña STEEL y aparece la siguiente pantalla: De la lista desplegable se elige el código que se vaya a utilizar para el diseño, y de la misma manera que para elementos de concreto se eligen los parámetros necesarios para el correcto diseño de los elementos. Para el método ASD los parámetros de mayor uso son los siguientes:

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CB: Es la constante que se define mediante el diagrama de momentos de los elementos FYLD, FU: es el límite de fluencia y límite de ruptura del acero. KY KZ: Son los valores de las constantes de longitud efectiva de miembros a compresión, LY LZ: Son los valores de las longitudes d e pandeo en los ejes “Y” y “Z” locales en los miembros a COMPRESION MAIN: Permite ignorar los límites de KL/r cuando se diseñan elementos a tensión o compresión. SHE : Hace la revisión por cortante TORSION : Hace la revisión por torsión UNB y UNT: Son los valores de la longitud libre de los patines entre apoyos de los miembros en FLEXION Para LY, LZ, UNB, y UNT el programa toma por default la distancia entre nudos, sin embargo ésta puede no ser correcta por la modelación que se tenga, ya que a un elemento principal le pueden llegar varios elementos secundarios y las distancias entre nudos son menores a la distancia total del miembro En la figura anexa se intenta explicar lo anterior: En la columna de la izquierda, se tiene un nudo a 3.50m, el programa tomará LY, LZ UNB y UNT como 3.50m, siendo que la altura real de la columna es de 3.50+3.40+1.40 =8.30m. Sin embargo como existen elementos que contribuyen al arriostramiento en varios puntos los parámetros LY, LZ UNB y UNT difieren de 8.30m.

Los ejes locales se identifican con colores, el eje color AZUL es el eje “x”, el eje color ROJO es el eje “ y” y el eje color VERDE es el eje “z” PÁGINA 34  DE 10 5 

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Por ejemplo la cuerda superior tiene una LY de 1.38m, porque se tenderá a pandear entre los elementos verticales y diagonales en el eje local y, esta es la longitud que toma por default el programa, sin embargo se le deberá asignar un valor de LZ de 8.28m, porque su longitud de pandeo en el eje z será entre las columnas. De igual manera en la cuerda inferior, el valor de LY es el que está entre los nudos pero el valor de LZ es la distancia entre columnas.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro EJEMPL O DE MODEL ADO Y DISEÑO OFICINAS DE 2 NIVELES (CONCRETO).

Se requiere diseñar unas oficinas de 2 niveles, el área mide 15m x 25.5m, y la altura a la primera losa deberá ser de 4.50m y a la azotea deberá ser 3.00m. En la azotea se colocaran equipos de Aire acondicionado. La estructuración será losas en una dirección, los marcos cargadores estarán a cada 7.50m y cada marco tendrá columnas a cada 5.00m, exceptuando el último que estará a 5.50m. La azotea llevará una pendiente del 1%, esta será paralela a los 25.50m La losa deberá ser de 20 cm de espesor total, puede considerarse aligerante de poliestireno. Esta estructura deberá tener las siguientes cargas: Muertas: Peso Propio Pretil a base de block de 1.00m de altura: Instalaciones:  Acabados:  Acabados en Pisos Muros Perimetrales: Muros Interiores de Tablaroca

170 kg/m 2 30 kg/m 2 50 kg/m2 100 kg/m 2 170 kg/m 2

Vivas: Sobrecarga Viva en Azotea: Sobrecarga Viva en Entrepiso y Mezzanine: Equipos en Azotea:

100 kg/m 2 250 kg/m 2 400 kg

Se tomará una qz = 80 kg/m 2 para el cálculo de las fuerzas de viento. El material a usar será concreto con un f ’c = 250 kg/ cm2

El diseño se deberá hacer en base al Código ACI 318-05.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro En la pestaña GEOMETRY se trazan las coordenadas del primer marco transversal.

Con el botón

se van trazando los miembros entre cada nudo, procurando seguir una secuencia.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Una vez trazado el primer marco, se procede a definir las secciones transversales de las vigas y columnas de éste marco. Pero antes de definir las secciones hay que seleccionar la resistencia del concreto que vamos a utilizar, por 2 default, el staad maneja un concreto f’c =2 10 kg/cm  pero este puede ser modificado. En la pestaña “PROPERTY”, en la sub -pestaña “MATERIALS” apar ece la siguiente ventana:

 Al dar clic en el botón “CREATE” nos aparece la siguiente ventana:

Se elige “CONCRETE” y se cambia el nombre para poder hacer la edición de propiedades: 2

Para el caso de concreto f’c = 250 kg/cm E = 2,387,519,633 kg/m

2

Por lo tanto se modifica solo el valor del Módulo de Young (E) En versiones más recientes del Staad, vienen otras 3 opciones.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Se proponen columnas de 35x35 cm y vigas de 30x40cm. En la pestaña “PROPERTY” se da clic al botón “DEFINE”

Y en rectangular se definen las propiedades de las vigas y columnas, y se van asignando a los miembros.  Ahora ya teniendo el primer marco Típico se procede a Modelar los siguientes 3 marcos. Se selecciona los miembros que serán repetidos, y se utiliza el com ando “Traslational Repeat” la siguiente ventana y se llena de la siguiente manera.

, aparece

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Se selecciona la “Global Direction” en “Z”, (ya que se empezó el modelo en el plano XY) y se indica el número

de espacios que habrá entre los marcos (No of Steps), en este caso serán 2 y la separación típica, después si alguna de éstas separaciones no es típica se puede modificar en la tabla.  AL dar click en “OK” se repiten todos los miembros seleccionados:

*El marco en rojo es el original. Se unen el primer y último marco con una viga se asignan y a ésta se le asignan las propiedades geométricas y después se procede a segmentar en cada cruce de columna

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se seleccionan los miembros que se intersectaran y en el menú “GEOMETRY” se selecciona la opción “INTERSECT y se le define una tolerancia de intersección, en este caso se deja en “0”, se da clic en OK y aparece la pantalla

en donde se indica cuantos miembros nuevos fueron creados.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Se procede a modelar el primer entrepiso: Se seleccionan los elementos que componen el primer nivel y se hace un corte usando el botón “CUT

SECTION”

y aparece la siguiente pantalla:

Se selecciona la pestaña “SELECT TO VIEW” y se selecciona la opción “VIEW HIGHLIGHTED ONLY”.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Se proponen nervaduras de 15 cm de ancho, y aligerante de 60 cm de ancho, por lo tanto la separación entre centros de nervadura será de 75 cm.

Se selecciona una viga principal y se da clic en el botón

(add node),

Se indica n=9 y se da clic en “Add n Points”, y nos coloca la separación

del lado derecho de la pantalla, se da click en OK y nos debe mostrar el elemento dividido. Y así sucesivamente en las demás vigas principales. Y se trazan los nuevos miembros.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Y finalmente se procede a intersectar los miembros nuevos y a copiar el patrón de distribución de vigas en el nivel superior.

Para asignar propiedades a las nervaduras

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Si observamos un render del modelo (usando el botón

) se puede observar lo siguiente:

Se asignan apoyos EMPOTRADOS en cada base de columnas.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro ASIGNACION DE CARGAS. De la información del problema tenemos lo siguiente: Muertas: Peso Propio Pretil a base de block de 1.00m de altura: Relleno para pendientes (30cm): Instalaciones:  Acabados:  Acabados en Pisos Muros Perimetrales: Muros Interiores de Tablaroca

170 kg/m 2 220 kg/m 2 30 kg/m 2 50 kg/m2 100 kg/m 2 170 kg/m 2

Vivas: Sobrecarga Viva en Azotea: Sobrecarga Viva en Entrepiso: Equipos en Azotea:

100 kg/m 2 250 kg/m 2 400 kg

Calculo de Cargas en Azotea: Muertas: Pretil Perimetral: 170x1.0 = 170 kg/m Instalaciones + Acabados + Pendiente= 0.75 x (220 + 30+50) =225 kg/m Vivas: Sobrecarga Viva= 0.75 x (100) =75 kg/m Equipos en Azotea: 400 kg Calculo de Cargas en Entrepiso: Muertas: Muro Perimetral: 170x4.5 = 765 kg/m Instalaciones + Acabados + Pisos= 0.75 x (30+50+100) =135 kg/m Vivas: Sobrecarga Viva= 0.75 x (250) =188 kg/m =190 kg/m Viento Se tomará una qz = 80 kg/m 2 para el cálculo de las fuerzas de viento. b/d = 15/25.5 = 0.588 H = 7.50 m H/d = 7.50/25.5 = 0.30

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Del manual de CFE 1993:

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PARA LA DIRECCIÓN +X CARGAS EN COLUMNAS DE BARLOVENTO: Fz = Az x Cpe x Qz x Ka Fz1 = (7.5/2) x 0.8 x 0.8 x80 =190 kg/m Fz2 = 7.5x 0.8 x 0.8 x80 =380 kg/m CARGAS EN COLUMNAS DE SOTAVENTO: Fz3 = (7.5/2) x -0.5 x 0.8 x80 =120 kg/m Fz4 = 7.5x 0.8 x -0.5 x80 =240 kg/m CARGAS EN COLUMNAS LATERALES: Fz5 = (5/2)x -0.65 x 0.8 x80 =-105 kg/m Fz6 = 5x 0.8 x -0.65 x80 =-210 kg/m Fz7 = 5 x -0.5 x 0.8 x80 =-160 kg/m Fz8 = 5x 0.8 x -0.5 x80 =-160 kg/m Fz9 = 5x -0.3 x 0.8 x80 =-96 kg/m Fz10 =2.5x -0.3 x -0.5 x80 =-48 kg/m

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro CARGAS EN AZOTEA: W1 = -0.9 x 80 x 0.8 = 58 kg/m 2 W2 = -0.5 x 80 x 0.8 = 32 kg/m 2 W3 = -0.3 x 80 x 0.8 = 19 kg/m 2 PARA LA DIRECCIÓN +Z CARGAS EN COLUMNAS DE BARLOVENTO: Fz = Az x Cpe x Qz x Ka Fz1 = (5/2) x 0.8 x 0.8 x80 =130 kg/m Fz2 = 5x 0.8 x 0.8 x80 =260 kg/m CARGAS EN COLUMNAS DE SOTAVENTO: Fz3 = (5/2) x -0.5 x 0.8 x80 =80 kg/m Fz4 = 5x 0.8 x -0.5 x80 =160 kg/m CARGAS EN COLUMNAS LATERALES: Fz5 = (7.5/2)x -0.65 x 0.8 x80 =-160 kg/m Fz6 = 7.5x 0.8 x (-0.65-0.50)/2 x80 =-280 kg/m Fz7 = (7.5/2)x -0.50 x 0.8 x80 =-120 kg/m CARGAS EN AZOTEA: W1 = -0.9 x 80 x 0.8 = 58 kg/m 2 W2 = -0.5 x 80 x 0.8 = 32 kg/m 2

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Se crean las dos condiciones de cara que se van a tener. Después se alimenta en cada una de ellas los valores

que deban de tener.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro MUERTAS: Se selecciona la condicion MUERTAS y se da click en el Botón “ADD” La primer ventana muestra la carga por peso propio, en este caso se añade a las condiciones de carga dejando la direccion Y y con valor de -1.

Después se procede a añadir las cargas en las vigas.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Finalmente se asignan las cargas a la viga.

Se repite éste procedimiento para las cargas vivas. Para las cargas por viento en la azotea se realizará el siguiente procedimiento: Una vez alimentadas las cargas en columnas como se explicó en los puntos anteriores se procede a usar la opción FLOOR:

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Se repite para la condicion de carga por viento en el otro sentido. De acuerdo al Reglamento de Construcciones para Concreto Estructural ACI 318-08 se deberán usar las siguientes combinaciones:

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Las combinaciones de carga pueden ser alimentadas de dos maneras diferentes, ya sea manual, o con una generación automática por medio del programa. La generacion automatica de combinaciones usa las combinaciones que se marcan en la imagen de arriba, y queda a criterio del modelador cual de ellas conviene o no cargar. Primero se explicará la manera de insertar combinaciones manualmente.  AL momento de añadir una condicion de carga nueva (Load Cases Detail), aparece la siguiente ventana: En ella en vez de añadir una condicion (primary) se elije la opcion “Define Combinations”. En la parte izqquierda aparecen las condiciones de carga que se alimentaron previamente  Al lado derecho de ellas aparecen los Simbolos de > , >>, , >>, , >>, , >>, 200, esfuerzos, desplazamiento relativo entre nudos)

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Fc =102.5 N/mm 2 =1025 kg/cm 2 x9.3 = 9530 kg

305/200 =1.525

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203/200 =1.015

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PARA EL MÉTODO ASD 1989, SE DEBE CUMPLIR CON ESTOS REQUISITOS. Para las especificaciones del AISC 2005 y 2010 se deben cumplir otras ecuaciones diferentes a las mostradas en ésta imagen.

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MANUAL DEL CURSO BASICO DE STAAD Pro Se volverá a revisar los elementos que no cumplen. Se añadirá el comando MAIN en algún lugar antes del com ando “CHECK CODE” de la siguiente manera:

Se selecciona un parámetro de diseño cualquiera, después se abre la pestaña de parámetros y se selecciona “MAIN” y se elige el (1) DO NOT CHECK FOR SLENDERNESS, el cual quita la revisión por esbeltez, se palomea la opción “After Current” (para generar un renglón después del parámetro antes seleccionado) y se da clic en “ADD”

Finalmente se asigna el parámetro “Main” a los elementos que

Se quiera evitar su revisión por esbeltez.  Ahora con ese filtro de resultados muestra la relacion de esfuerzos  A la falla de los miembros que hayan sido seleccionados.

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