Manual Sap 2000

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MANUAL DE USUARIO

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SAP 2000 V10 Análisis Se han realizado numerosas mejoras en cuanto análisis se refiere, con la finalidad de aumentar la eficiencia y minimizar el uso de la memoria (RAM). Estas mejoras incluyen: 

Nuevo algoritmo para la solución de ecuaciones (New Solver): se agrego un nuevo algoritmo alternativo para la solución de ecuaciones, con la finalidad de maximizar la eficiencia de los tiempos de ejecución y memoria de almacenamiento.



Nuevo Algoritmo para la solución de valores y vectores propios (New Eigen Solver): se ha agregado un nuevo algoritmo alternativo para la solución de valores y vectores propios, con la finalidad de una solución eficiente de sistemas con grandes variaciones en su rigidez y propiedades de masa.



Nuevos elementos (New Elements), se ha agregado la opción de análisis mediante resortes lineales y multilineales de superficie (Curvas P), se ha agregado el análisis de elementos Shell en capas (Layered Shell).

Modelado 

Cargas: cargas de área en elementos tipo marco (Area Loads on Frames), creación automática de cargas de viento en varias direcciones mediante la utilización del código ASCE 7-02.



Modelado de puentes: se ha mejorado el modelador de puentes (Bridge Modeler) para puentes de acero.



Análisis 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 adición de rotulas en fibras (Fiber Hinges).

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Pantalla (Display) 

Graficas OpenGL: graficas rápidas OpenGL para dibujar y ventanas de visualización.



Visualización Pushover, se ha mejorado la visualización de resultados de rotulas Pushover. Se ha adicionado el soporte ATC 55/FEMA 440.

Diseño 

Diseño de elementos de concreto mediante el código ACI 318-05

ENTORNO DEL SAP 2000 V.10.0.5 1.1

Plantillas de Modelos de Análisis

Para acceder a las plantillas o modelos genéricos de análisis que presenta el Sap 2000, debemos de acceder al menú File y hacer clic izquierdo con el mouse en la opción New Model (Figura 1), lo cual nos presentara la Figura 2, que representa la ventana de plantillas del Sap 2000.

Figura 1

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Figura 2

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1.2

Descripción de la pantalla del SAP 2000

La Figura 3 nos muestra la Ventana Principal del Sap 2000.

Barra de Menú Barra de Herramientas Principal Ventana Activa de Trabajo

Barra de Herramientas Lateral

Unidades de Trabajo

Figura 3

La Barra de Menú contiene todas las herramientas y operaciones que puede realizar el programa. La Barra de Herramientas, contiene los iconos de acceso directo a la operaciones más comunes que pueden realizarse en el Sap 2000, a la vez el usuario puede cargas más iconos de acceso directo, para ello deberá de acercarse a la Barra de Herramientas y presionar el botón 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 estará 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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1.3

Funciones Básicas del Programa

1.3.1 Definiciones Las 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 análisis Tiempo-Historia



Combinaciones de carga, etc

1.3.2 Dibujo Se tienen dos opciones de dibujo, una usando el menú Draw, o mediante los iconos de acceso directo de la Barra de Herramientas Lateral. A continuación se describen las características 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 región.

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1.3.3 Herramientas Snap Controlan el movimiento del cursor, colocándose cerca de la ubicación de un punto sobre el que requiere dibujarse o modificarse. Puede ser activado o desactivado durante el dibujo. Points and Grid Intersections, esta opción 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 línea perpendicular a un elemento Frames o Shell. Lines and Edges, se encarga de encontrar y capturar cualquier línea de elemento o línea guía

1.3.4 Herramientas de Selección Se 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 menú Select. Select All, selecciona todos los objetos del modelo a analizar.

Get Previous Selection, permite acceder una selección 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 línea, esta opción es muy útil, si la combinamos con la vista en perspectiva del modelo

1.3.5 Herramientas de Asignación ( Joint, Frame, Shell ) Se utiliza para asignar propiedades y cargas a los objetos previamente seleccionados. Asignación 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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Asignación 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 rígidos 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 Asignación a las Losas ( Shell ) Area Sections, asigna secciones a elementos Shell Area Stiffness Modifiers, asigna distinta rígidez 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 Análisis Luego 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 menú Analyze, y seleccionamos la opción Set Analysis Options, luego de seleccionar esta opción, el programa nos mostrara la Figura 4, en la cual debemos de seleccionar los grados de libertad que deben de activarse en función al tipo de análisis, que puede ser un análisis plano o un análisis tridimensional

Figura 4

Space Frame, permite el análisis de un modelo en el espacio. Plane Frame, permite el análisis de un modelo en el plano XZ Plane Grid, permite el análisis de un modelo en el plano XY Space truss, permite el análisis de armaduras espaciales Available DOFs, activa los grados de libertad de acuerdo al tipo de análisis. Tabular File, activar esta casilla con la finalidad de generar el archivo de salida de resultados. Luego de definir el tipo de análisis y el nombre del archivo de resultados, hacemos clic en OK. Nuevamente en el menú Analyze seleccionamos la opción Set Analysis Case to Run, y hacemos clic en la opción Run Now, seguidamente el programa comenzara a ejecutarse y nos mostrara un reporte resumen de los cálculos realizados. 1.4

Descripción de los Menús del Programa

A continuación se describirán los menús del Sap 2000, sin llegar a detallar cada una de las opciones.

1.4.1 Edición (Edit) Se utiliza para realizar los cambios al modelo. Se debe de seleccionar previamente los objetos a editar. Para acceder a las operaciones de edición, debemos de hacer clic en el menú Edit, mediante este menú podemos copiar, mover, cortar, borrar, adicionar modelos al modelo actual, replicar, crear sólidos, dividir elementos barras, áreas y sólidos. La Figura 5, muestra las diferentes opciones del menú Edit.

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Figura 5

1.4.2 Vista (View) Con este menú podemos rotar la estructura, generar vistas en perspectiva, acceder a las herramientas de zoom, pam, activar y desactivar líneas guías y ejes, mostrar solo lo seleccionado, y una de las nuevas herramientas es el de crear una vista más decorativa. La Figura 6 muestra las diferentes herramientas de este menú.

Figura 6

1.4.3 Definición (Define) Mediante el menú Define, podemos definir los tipos de materiales, secciones, grupos, nudos patrones, tipos de carga, funciones a utilizar en el análisis dinámico, combinaciones de carga, etc del modelo a analizar. La Figura 7 muestra las diferentes opciones de este menú.

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Figura 7

1.4.4 Dibujo (Draw) Permite agregar y/o modificar objetos del modelo, tales como elementos barra y áreas. La Figura 8 muestra las diferentes opciones de este menú.

Figura 8

1.4.5 Selección (Select) Este menú, se utiliza para seleccionar los objetos, sobre los cuales se ejecutara una acción. La Figura 9 muestra las opciones principales del menú.

Figura 9

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1.4.6 Asignación (Assign) Es usado para asignar propiedades y cargas a uno o más objetos previamente seleccionados. Las operaciones de asignación se encuentran en el menú Assign, tal como se muestra en la Figura 10. en este menú tenemos opciones de asignar restricciones a nudos, secciones de elementos Frames, secciones Shell, asignar valores patrones a nudos para definir cargas de presión y temperatura, asignar elementos a grupos ya definidos para facilitar una posterior operación de selección.

Figura 10

1.4.7 Analizar (Analyze) Después 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 análisis.

Figura 11

. Figura 12

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Figura 13

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1.4.8 Pantalla (Display) El menú 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 menú Display.

Figura 14

1.4.9 Diseño (Design) El programa Sap 2000, es un paquete que tiene la ventaja de diseñar 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 diseños se realizan en función a códigos de diseños incorporados en el programa o mediante combinaciones de cargas definidos por el usuario. La Figura15 muestra las opciones del menú diseño.

.. Figura 15

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ANÁLISIS Y DISEÑO DE ESTRUCTURA PLANA TIPO ARMADURA A continuación realizaremos el análisis y diseño de una estructura plana tipo armadura, el material a utilizar es acero estructural A-36, las secciones de los elementos estarán compuestos por secciones doble Angulo, la estructura se someterá únicamente a un sistema de cargas muertas debido al peso de una losa en la parte inferior. 1.5

Geometría 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 menú File y seleccionamos con un clic derecho la opción 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 parámetros geométricos del modelo a analizar.

Figura 18

Number of Divisions: número de divisiones o vanos que tendrá el modelo estructural Divisions Length: longitud de la división o vanos del modelo estructural

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Height: altura del modelo estructural. En caso requiera modificar la geometría de uno de los vanos, deberá 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 sección W18X35 a todos los elementos de la estructura. Luego de definir la geometría del modelo, hacemos clic derecho en OK, y el programa automáticamente generara la estructura, tal como se muestra en la Figura 19.

Figura 19

1.6

Análisis 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 está 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 dirección del elemento. El eje local 2 es de color blanco, y esta contenido en la sección 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 orientación de los ejes locales en el modelo a analizar

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Figura 20

1.7

Asignación 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 menú 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 tendrá el nudo elegido, tal como se muestra en la Figura 22

Figura 20

1.8

Figura 22

Definir las Propiedades del Tipo de Material a Utilizarse (Acero A36)

Luego de haber definido la geometría de nuestro modelo, debemos de definir el tipo de material a utilizar, para ello hacemos clic en el menú 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 opción 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 opción 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

1.9

Figura 24

Figura 25

Definir las Secciones de los Elementos Estructurales Usando la Librería del Sap2000

Las secciones que se utilizar en este ejemplo, corresponden a las de doble ángulo, para ello vamos a exportar las secciones de la librería 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 menú 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 opción Import Double Angle, como se muestra en la Figura 27, luego hacemos clic en la opción Add New Property con la finalidad de importar las secciones doble angulo de la librería 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 ángulo 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 estarán definidas las secciones de nuestro ejemplo.

Figura 29

1.10

Asignación 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 menú 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 sección 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 sección 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

1.11

Figura 31

Figura 32

Asignación de Rotulas en Extremos de Diagonales y Montantes

Seleccione todos los elementos correspondientes a las diagonales, luego vamos al menú 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 únicamente al sistema de carga muerta D. Para definir este sistema de carga, vamos al menú Define/Load Cases, tal como se muestra en la Figura 36. Seguidamente nos mostrara la ventana de definición 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 menú 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 dirección positiva del sistema de coordenadas globales. La distribución de fuerzas se muestra en la Figura 40.

Figura 38

Figura 39

1.14

Figura 40

Definir Combinaciones de Carga

Para definir las combinaciones de carga a utilizarse, en función al código de diseño, vamos al menú Define/Combinations, tal como se muestra en la Figura 41, luego de seleccionada la opción Combinations nos mostrara la ventana de definición 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 función a factores de carga de diseño, tal como se muestra en la Figura 43.

.. Figura 41

1.15

Figura 42

Figura 43

Análisis del Modelo Estructural

Luego de haber definido el modelo y cargado la estructura, procedemos al análisis estructural, para ello vamos al menú Analize/Set Análisis Options, como se muestra en la Figura 44, seguidamente nos mostrara la ventana de opciones de análisis, donde hacemos clic en la opción XZ Plane, debido a que estamos realizando un análisis plano. Así 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 menú Analyze/Set Análisis Cases to Run, donde nos mostrara la ventana donde debemos definir los casos de análisis que deseamos que se ejecuten en el análisis. Para ejecutar el programa hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 46.

Figura 44

Figura 45

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Figura 46

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1.16

Visualización Gráfica de los Resultados (Carga Axial, Cortante y Momento)

Para visualizar los resultado en forma gráfica, vamos al menú 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 opción 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

Impresión de Resultados en un Archivo de Texto

Para generar un reporte en archivo en formato*.doc, vamos al menú File/Print Tables tal como se muestra en la Figura 50, seguidamente nos mostrara la ventana de elección tablas de impresión, donde debemos de seleccionar los tipos de carga y casos de análisis que deseemos nos generé un reporte de resultados. La Figura 51, muestra lo indicado.

Figura 50

1.18

Figura 51

Definir Código de Diseño (LRFD)

Luego de analizado la estructura, el siguiente paso es el diseño, para ello primeramente vamos al menú Option/Preferentes/Steel Frame Design, tal como se muestra en la Figura 52, seguidamente nos mostrara la ventana de preferencias de diseño (Figura 53). Luego de definir los códigos y factores de diseño, hacemos clic en OK.

Figura 52

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Figura 53

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1.18.1 Asignar Combinaciones de Diseño Para poder diseñar la estructura, debemos de seleccionar las combinaciones de diseño, para ello vamos al menú Design/Steel Frame Design/Select Design Combos, como se muestra en la Figura 54, seguidamente nos mostrara la ventana de selección de combinaciones de diseño (Figura 55).

Figura 54

Figura 55

1.18.2 Diseño de la Estructura Luego de haber definido el código de diseño y las combinaciones de diseño, el paso fina es realizar el diseño de la estructura, para ello vamos al menú Design/Steel Frame Design/Start Design/Check of Structure, tal como se muestra en la Figura 56. En esta fase el programa ha diseñado todos los elementos del modelo estructural, producto de ello nos muestra el diagrama de colores de demanda vs capacidad (Figura 57)

Figura 56

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Figura 57

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ANÁLISIS Y DISEÑO SÍSMICO ESTÁTICO DE ESTRUCTURA APORTICADA DE CONCRETO ARMADO DE 04 NIVELES Se analizara la estructura aporticada tridimensional de material de concreto armado. El proyecto consiste en una estructura de cuatro niveles cuyas dimensiones geométricas en planta y elevación se presenta en la Figura 58.

Figura 58

Vista en planta

Figura 59

Vista en elevación

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1.19

Geometría 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 menú File y seleccionamos con un clic derecho la opción 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 parámetros geométricos del modelo a analizar. Una vez ingresados los parámetros de geometría 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 elevación del modelo estructural.

Figura 62

Figura 63

Por defecto el programa asigna la sección W18X35 a todos los elementos de la estructura.

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Luego de definir la geometría del modelo, hacemos clic derecho en OK, y el programa automáticamente generara la estructura, tal como se muestra en la Figura 64

Figura 64

1.20

Asignación del Tipo de Apoyo

Para el modelo a analizar se considera un apoyo empotrado en la cimentación, para ello primeramente debemos seleccionar los nudos correspondientes al nivel de cimentación (Z=0), tal como se muestra en la Figura 65.

Figura 65

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Luego hacemos clic en el menú 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 tendrá el nudo elegido, tal como se muestra en la Figura 67

Figura 67

1.21

Asignación 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 menú Assign/Joint/Constraints, tal como se muestra en la Figura 69, luego nos mostrara la ventana de definición de Constraints, en esta ventana, en la casilla Choose Constraint Type to Add, seleccionamos la opción 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, debiéndose tener cuidado de no asignar dos diafragmas a un mismo nivel.

Figura 72

1.22

Figura 73

Definir las Propiedades del Tipo de Material a Utilizarse (Concreto)

Luego de haber definido la geometría de nuestro modelo, debemos de definir el tipo de material a utilizar, para ello hacemos clic en el menú 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 opción 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 opción 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 parámetros, tal como se muestra en la Figura 76.

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Figura 74

1.23

Figura 75

Figura 76

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

Placas

: (0.30X0.50) C-2

: (0.40X0.40)

: (0.30X0.60) V-2

: (0.30X0.40)

PL-1

: (4.00X0.30)

Vigas V-1

Para definir las secciones vamos al menú 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 opción Add Rectangular, como se muestra en la Figura 78, seguidamente nos mostrara la ventana de definición de secciones en la cual ingresamos la geometría de la seccion a definir, tal como se muestra en la Figura 79. Luego hacemos clic en la opción Concrete Reinforcement, con la finalidad de indicarle al programa que la sección definida se asignara a una columna, tal como se muestra en la Figura 80.

Figura 77

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Figura 78

Figura 79

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Las Figuras 81, muestra la definición de la sección de Placa, las Figuras 82 y 83 muestra la definición de la sección de viga V-1, la Figura 84 muestra como quedan finalmente las secciones definidas para nuestro proyecto.

Figura 80

Figura 81

Figura 83

1.24

Figura 82

Figura 84

Asignación 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 menú 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 sección 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 demás secciones. Para ver una presentación tridimensional con las secciones asignadas a nuestro modelo, hacemos clic en el menú 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 88

Figura 86

Figura 87

Figura 89

La Figura 89, muestra que los elementos Placas del eje X=0 están mal orientados, debiendo de corregirse la orientación de estas secciones. Para ello seleccionamos los elementos que serán rotados, tal como se muestra en la Figura 90, luego vamos al menú 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 90º, tal como se muestra en la Figura 91. La Figura 92 se muestra el modelo con la orientación corregida de las placas de eje X=0.

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Figura 90

Figura 91

Figura 92

Figura 93

Luego seleccionamos los demás elementos que deberán de ser corregidos. 1.25

Asignación de Brazos Rígidos

Para la asignación de brazos rígidos, debemos de seleccionar toda la estructura, haciendo clic en el icono all, de la Barra de Herramientas Lateral. Luego vamos al menú Assign/Frame/Cable/Tendon/Ende(Length) Offsets tal como se muestra en la Figura 94. Seguidamente nos mostrara la ventana de longitud de brazo rígido, en la cual indicaremos al programa que calcule la longitud del brazo rígido automáticamente considerando un factor de brazo rígido 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 menú Define/Load Cases, tal como se muestra en la Figura 96. Seguidamente nos mostrara la ventana de definición 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

1.27

Figura 97

Asignar Sistemas de Cargas

La asignación 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, más el porcentaje de peso debido a la sobrecarga de acuerdo al tipo de edificación. En el siguiente cuadro se presenta los valores de carga muerta y viva considerados según los ejes de aplicación.

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Carga Muerta D (Ton/m) Nivel

Eje X1

Eje X2

Eje X3

Eje X4

Eje X5

Primer Nivel

1.43

2.85

2.85

2.85

1.43

Segundo Nivel

1.43

2.85

2.85

2.85

1.43

Tercer Nivel

1.43

2.85

2.85

2.85

1.43

Cuarto Nivel

1.05

2.10

2.10

2.10

1.05

Carga Viva L1 y L2 (Ton/m) Nivel

Eje X1

Eje X2

Eje X3

Eje X4

Eje X5

Primer Nivel

1.00

2.00

2.00

2.00

1.00

Segundo Nivel

1.00

2.00

2.00

2.00

1.00

Tercer Nivel

1.00

2.00

2.00

2.00

1.00

Cuarto Nivel

0.38

0.75

0.75

0.75

0.38

Carga de Sismo Nivel

SX (Ton)

SY (Ton)

MTX (Ton-m)

MTY (Ton-m)

Primer Nivel

15.52

15.52

11.10

15.75

Segundo Nivel

27.16

27.16

19.42

27.56

Tercer Nivel

38.79

38.79

27.74

39.38

Cuarto Nivel

33.43

33.43

23.90

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 menú Assig/Frame/Cable/Tendón Loads/Distributed, tal como muestra la Figura 98, seguidamente nos muestra Figura 99, correspondiente a la ventana de asignación 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 actúa en la dirección 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 máximos 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 demás niveles hasta completar la asignación de cargas de sismo.

Figura 100

1.28

Figura 101

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 máximos efectos sobre la estructura. Para ello en base al reglamento de cargas se propone las siguientes combinaciones de carga. Nº Combinación

Nº

Combinación

1

1.5D+1.8L1

12

1.25 (D+L1+L2)+SX

2

1.5D+1.8L2

13

1.25 (D+L1+L2)-SX

3

1.5D+1.8(L1+L2)

14

1.25 (D+L1+L2)+SY

4

1.25 (D+L1)+SX

15

1.25 (D+L1+L2)-SY

5

1.25 (D+L1)-SX

16

0.9D+SX

6

1.25 (D+L1)+SY

17

0.9D-SX

7

1.25 (D+L1)-SY

18

0.9D+SY

8

1.25 (D+L2)+SX

19

0.9D-SY

9

1.25 (D+L2)-SX

20

(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 función al código de diseño, vamos al menú Define/Combinations, tal como se muestra en la Figura 102, luego de seleccionada la opción Combinations nos mostrara la ventana de definición 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 función a factores de carga de diseño, tal como se muestra en la Figura 104.

.. Figura 102

1.29

Figura 103

Figura 104

Análisis del Modelo Estructural

Luego de haber definido el modelo y cargado la estructura, procedemos al análisis estructural, para ello vamos al menú Analize/Set Análisis Options, como se muestra en la Figura 105, seguidamente nos mostrara la ventana de opciones de análisis, donde hacemos clic en la opción Space Frane, debido a que estamos realizando un análisis tridimensional. Así 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 menú Analyze/Set Análisis Cases to Run, donde nos mostrara la ventana donde debemos definir los casos de análisis que deseamos que se ejecuten en el análisis. Para ejecutar el programa hacemos clic en Run Now, tal como se muestra en la Figura 107.

Figura 105

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Figura 106

Figura 107

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1.30

Visualización Gráfica de los Resultados (Carga Axial, Cortante y Momento)

Para visualizar los resultado en forma gráfica, vamos al menú 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 opción a la vez, nos mostrara en forma gráfica 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

Impresión de Resultados en un Archivo de Texto

Para generar un reporte en archivo en formato*.doc, vamos al menú File/Print Tables tal como se muestra en la Figura 111, seguidamente nos mostrara la ventana de elección tablas de impresión, donde debemos de seleccionar los tipos de carga y casos de análisis que deseemos nos generé un reporte de resultados. La Figura 112, muestra lo indicado.

Figura 111

1.32

Figura 112

Diseño de la Estructura

Luego de analizado la estructura, el siguiente paso es el diseño, para ello primeramente debemos definir las combinaciones que se utilizaran para el diseño de la estructura, seguidamente definiremos el código de diseño, que en este caso corresponderá al del ACI-318-05, para finalmente obtener las cuantías de acero requeridas para la estructura.

1.32.1 Definir Código de Diseño (ACI 318-05) Para definir el codigo de diseño vamos al menú Option/Preferentes/Concrete Frame Design, tal como se muestra en la Figura 113, seguidamente nos mostrara la ventana de preferencias de diseño (Figura 114). Luego de definir los códigos y factores de diseño, hacemos clic en OK.

Figura 113

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Figura 114

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1.32.2 Asignar Combinaciones de Diseño Para asignar las combinaciones de diseño vamos al menú Design/Concrete Frame Design/Select Design Combos, tal como se muestra en la Figura 115, seguidamente nos mostrara la ventana de selección de combinaciones de diseño (Figura 116). Luego de remover las combinaciones no creadas y adicionar las combinaciones creadas en la ventana de selección de combinaciones de diseño, hacemos clic en OK.

Figura 115

Figura 116

1.32.3 Calculo de Cuantías de Refuerzo en los Elementos Estructurales Para determinar las cuantías de acero, seleccionamos toda la estructura, seguidamente vamos al menú Design/Concrete Frame Design/View/Revise Overwrites, tal como se muestra en la Figura 117, seguidamente nos mostrara la ventana de tipo de diseño a realizarse, tal como se muestra en la Figura 118. Luego vamos nuevamente al menú 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 cuantías de acero determinadas por el programa (Figura 120)

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Figura 117

Figura 118

Figura 119

Figura 120

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ANÁLISIS DE UN RESERVORIO APOYADO 1.33

Geometría del Modelo Estructural

Se analizara la estructura del reservorio apoyado de material de concreto armado. El reservorio está compuesto de una cuba o deposito de almacenamiento de agua y tendrá una cúpula como elemento de cobertura las dimensiones geométricas se presenta en la siguiente Figura.

1.34

Geometría 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 menú File y seleccionamos con un clic derecho la opción 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

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Figura 122

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La Figura 123 muestra la ventana Shell, en la cual debemos de ingresar los parámetros geométricos del modelo a analizar. Estos parámetros 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 dividirá la malla de elementos Shell. Num. Of Divisions, Angular, es el numero de divisiones horizontales en las que se dividirá la malla de elementos Shell. Una vez ingresados los parámetros de geometría 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 Asignación de Grupo Para definir un grupo vamos al menú Define/Groups, tal como se muestra en la Figura 125, seguidamente nos mostrara la ventana de definición de grupos, en la cual hacemos clic izquierdo en la opción Add New Group, con la finalidad de adicionar un nuevo grupo, tal como se muestra en la Figura 126, luego nos mostrara las características que estarán 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 estarán asociados a este grupo, para ello seleccionamos todos el modelo con la opción All de la Barra de Herramientas Lateral, luego nos vamos al menú Assign/Assign to Group, tal como se muestra en la Figura 129. Luego nos mostrara la ventana de asignación 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

Geometría de la Cúpula del Reservorio Apoyado

Para generar el modelo estructural de la cúpula del reservorio apoyado, vamos a adicionar el modelo estructural de la cúpula utilizando las plantillas que tiene el Sap 2000. Para ello primeramente seleccionamos todo el modelo con la opción All, seguidamente vamos al menú Edit/Move, como se muestra en la Figura 131, luego nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posición vamos a mover nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cuba 15 metros en la dirección 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 menú 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 opción 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 parámetros geométricos de la plantilla Domo Esférico, tal como se muestra en la Figura 134. Estos parámetros 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 dividirá la malla de elementos Shell de la cúpula. Num. Of Divisions, Z, es el numero de divisiones verticales en las que se dividirá la malla de elementos Shell. Una vez ingresados los parámetros de geometría del modelo hacemos clic en OK, en la cual nos mostrara la Figura 134 que representa la cuba del reservorio apoyado.

Figura 133

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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 ítem 6.3, luego seleccionamos únicamente los elementos de la cúpula y la asignamos al grupo NCUPULA. Seguidamente seleccionamos todos los elementos de la cúpula y vamos al menú Edit/Move, luego nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posición vamos a mover nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cúpula 6 metros en la dirección vertical. Luego seleccionamos los elementos de la cuba y vamos al menú Edit/Move, seguidamente nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posición vamos a mover nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cuba -15 metros en la dirección 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 menú 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 tendrán los nudos seleccionados, tal como se muestra en la Figura 137.

Figura 135

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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 geometría de nuestro modelo, debemos de definir el tipo de material a utilizar, para ello hacemos clic en el menú 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 opción 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 opción 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 parámetros, tal como se muestra en la Figura 140.

Figura 138

1.38

Figura 139

Figura 140

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 cúpula. Para definir las secciones vamos al menú Define/Area Sections, tal como se muestra en la Figura 141, seguidamente nos mostrara la ventana de secciones de área definidas del Sap, como se muestra en la Figura 142, en esta ventana seleccionamos la opción Add New Section, seguidamente nos mostrara la ventana de definición de secciones en la cual ingresamos la geometría de la sección a definir, tal como se muestra en la Figura 143. Luego hacemos clic OK. De esta manera se ha definido la sección del muro de 0.25 metros de espesor, para la cúpula se sigue la misma secuencia desde la Figura 142. Finalmente se habrá definidos las dos secciones a utilizar en nuestro proyecto, tal como se muestra en la Figura 144.

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Figura 141

1.39

Figura 142

Figura 143

Figura 144

Asignación 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 menú 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 menú Assign/Area/Sections, como se muestra en la Figura 147, y seleccionamos la sección MURO ya creada y hacemos clic en OK. Para asignar la sección 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

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Figura 146

Figura 147

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Figura 148

Figura 149

1.40 Definir Sistemas de Carga debido a Presiones Hidrostáticas Los tipos de carga a utilizarse en este ejemplo corresponde a los sistema de carga muerta D y carga de presión hidrostática HIDRO. Para definir este sistema de carga, vamos al menú Define/Load Cases, tal como se muestra en la Figura 150. Seguidamente nos mostrara la ventana de definición 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 menú Define/Joint Patterns, tal como se muestra en la Figura 152, seguidamente nos mostrara la ventana de definición 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

1.42

Figura 153

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 presión hidrostática, para ello vamos al menú 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 menú 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 función de presión hidrostática que será ejercida cobre el muro del reservorio, tal como se muestra en la Figura 157.

Figura 154

1.43

Figura 155

Figura 156

Figura 157

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 dirección 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 dirección de una fuerza anular y de Momento 11, el cual nos daría la cuantía de acero en la dirección vertical, el eje local 2, es de color blanco y corresponde a la dirección de una fuerza vertical y de Momento 22, el cual nos daría la cuantía de acero en la dirección horizontal. El eje local 3, de color celeste es perpendicular al muro del reservorio, y tiene una orientación 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 ejercerá la presión hidrostática (la cara interior o exterior).

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Figura 158

1.44

Asignar Cargas de Presión

Para asignar cargas de presión, 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 presión hidrostática, para ello vamos al menú 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 menú 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 ejercerá presión, y que esta presión será ejercida mediante una función de nudos patrones definidos, tal como se muestra en la Figura 162.

Figura 159

Figura 161

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Figura 160

Figura 162

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1.45

Definir Combinaciones de Carga

Para definir las combinaciones de carga a utilizarse, vamos al menú Define/Combinations, tal como se muestra en la Figura 163, luego de seleccionada la opción Combinations nos mostrara la ventana de definición 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 función a factores de carga de diseño, tal como se muestra en la Figura 165.

.. Figura 163

1.46

Figura 164

Figura 165

Análisis del Modelo Estructural

Luego de haber definido el modelo y cargado la estructura, procedemos al análisis estructural, para ello vamos al menú Analize/Set Análisis Options, como se muestra en la Figura 166, seguidamente nos mostrara la ventana de opciones de análisis, donde hacemos clic en la opción XZ Plane, debido a que estamos realizando un análisis plano. Así 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 menú Analyze/Set Análisis Cases to Run, donde nos mostrara la ventana donde debemos definir los casos de análisis que deseamos que se ejecuten en el análisis. Para ejecutar el programa hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 168.

Figura 166

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Figura 167

Figura 168

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1.47

Visualización Gráfica de los Resultados (Cortante y Momentos)

Para visualizar los resultado en forma gráfica, vamos al menú 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 opción 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

Impresión de Resultados en un Archivo de Texto

Para generar un reporte en archivo en formato*.doc, vamos al menú File/Print Tables tal como se muestra en la Figura 172, seguidamente nos mostrara la ventana de elección tablas de impresión, donde debemos de seleccionar los tipos de carga y casos de análisis que deseemos nos generé un reporte de resultados. La Figura 173, muestra lo indicado.

Figura 172

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Figura 173

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