Manual SapV.12.Rupap

ANALISIS Y DISEÑO

ESTRUCTURAL

Presenta: Roberto Calderón Morán. Ingeniero Consultor. FECHA: Octubre 2009

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CAPITULO 1:

INTRODUCCION

1A - 01 OBJETIVO DEL CURSO Aprender los fundamentos básicos para la comprensión y manejo del software SAP2000.

1A - 02 ALCANCE Al terminar el curso el estudiante estará en capacidad de Modelar Estructuras en el plano y en el espacio utilizando los elementos FRAME y SHELL, utilizando los criterios de Diseño del Reglamento Nacional de la Construcción RNC-07 y los códigos internacionales para diseño de Estructuras de acero y concreto reforzado.

1A - 03 METODOLOGIA Duración total: 40 horas clase. Numero de sesiones: 8 Duración de cada sesión: 5 horas clase por sesión

1A - 04 CONTENIDO DEL CURSO 1. Introducción 1.1. Identificación del programa. 1.2. Reconocimiento de la interfase. 1.3. Diferentes elementos implementados en el programa y sus aplicaciones. 2. Creación de modelos 2.1. Idealización. 2.2. Herramientas utilizadas para la creación de modelos. 2.2.1. Utilización de los modelos predeterminados por el programa (Templates). Definiciones básicas. 2.2.2. Creación del modelo partiendo de cero. 2.2.2.1. Construcción de la malla (grid). Diferentes alternativas. 2.2.2.2. Definición de los diferentes materiales a utilizar. Opciones del programa. 2.2.2.3. Reconocimiento de los tipos de elementos involucrados en el modelamiento. 2.3. El elemento FRAME. 2.3.1. Características. 2.3.2. Aplicación. Sap-2000 V.12.0 Presenta : Ing. Roberto Calderón

Página |3 2.3.3. Creación del elemento. 2.3.3.1. Estudio de las diferentes secciones geométricas. 2.3.3.1.1. Creación y asignación. 2.3.3.2. Restraints. 2.3.3.2.1. Estudio de los tipos de restraints 2.3.3.2.2. Asignación. 2.3.3.2.3. Aplicación en estructuras reales. 2.3.4. Creación y asignación de Cargas. 2.3.4.1. Definición de cargas estáticas. 2.3.4.1.1. Tipos de cargas incorporadas en el programa. 2.3.4.2. Aplicación de cargas al elemento. 2.3.4.2.1. Cargas de gravedad. 2.3.4.2.2. Cargas puntuales y uniformemente distribuidas. 2.3.4.2.3. Cargas trapezoidales. 2.3.4.2.3.1. Aplicación práctica. 2.3.4.3. Aplicación de cargas en los nodos del elemento. 2.3.4.3.1. Aplicación de cargas. 2.3.5. Las condiciones de apoyo del elemento. 2.3.6. Ejemplos de aplicación del elemento frame y utilización de las diferentes herramientas implementadas en el programa. 2.3.6.1. Elemento frame en el plano. 2.3.6.1.1. Vigas continuas. 2.3.6.1.2. Pórticos. 2.4. Elemento SHELL. 2.4.1. Definición. 2.4.2. Tipos de elemento shell implementados en el programa. 2.4.2.1. Elemento Plate. 2.4.2.2. Elemento Membrana. 2.4.2.3. Elemento Shell. 2.4.3. Creación de secciones.

3. Estudio del módulo de diseño incorporado en SAP 2000. 3.1. Diseño de estructuras en acero. 3.2. Diseño de estructuras en concreto reforzado.

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Página |4 1A - 05 CONCEPTUALIZACION ¿ Qué es SAP 2000 ? Sap2000 es un programa sofisticado y de fácil manejo desarrollado por CSI (Computers and Structures INC) en la universidad de Berkeley, California. ¿ Qué facilidades ofrece? A través de una misma interface es posible crear y modificar un modelo, ejecutar el análisis del mismo, así como revisar y optimizar el diseño de cada elemento. Los resultados se presentan de una manera gráfica en tiempo real. Posee una rápida solución de ecuaciones, esfuerzos y desplazamientos inducidos por cargas, elemento frame de sección no prismática, elemento shell muy exactos, análisis dinámicos y múltiples sistemas de coordenadas. Sap2000 posee un módulo completo de diseño para acero y concreto reforzado incluido en la misma interface usada para crear y analizar el modelo. El método de análisis de SAP2000 se basa en la teoría elemento finito, la cual básicamente es dividir el elemento en cuestión en partes pequeñas las cuales poseen las siguientes características:

1. Geometría: sistema de referencia. 2. Material: ley constitutiva. 3. Condiciones de frontera esenciales: apoyos. 4. Condiciones de frontera naturales: cargas.

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Página |5 CAPITULO 2:

INTERFACE DEL PROGRAMA SAP-2000

2A - 01 INTERFACE

Unidades: deben definirse antes de comenzar a crear el modelo. MENU FILE

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Página |6 New Model: permite crear un nuevo modelo

Viga

- Restraints: asignar apoyos en cada nodo. - Number of Spans: número de luces. - Span Length: longitud de cada luz. - Section Properties: Asigna una sección transversal por defecto (FSEC1)

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Página |7 Pórtico en el Plano

- Restraints: asignar apoyos en cada nodo. - Number of Stories: número de pisos - Number of Bays: número de luces en la dirección x - Story Height: altura del piso - Bay Width: Ancho de cada luz en la dirección x - Section Properties: Asigna una sección transversal por defecto (FSEC1) tanto para viga o columnas o bien se puede asignar una sección determinada. Pórtico rigidizado en el plano

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Página |8 - Restraints: asignar apoyos en cada nodo. - Number of Stories: número de pisos - Number of Bays: número de luces en la dirección x - Story Height: altura del piso - Bay Width: Ancho de cada luz en la dirección x - Section Properties: Asigna una sección transversal por defecto (FSEC1) tanto para vigas, columnas y arriostres o bien se puede asignar una sección determinada. Cabe mencionar que en este modelo de plantilla los arriostres son colocados en la zona central del marco. Pórtico Espacial

- Restraints: asignar apoyos en cada nodo. - Number of Stories: número de pisos - Number of Bays X: número de luces en la dirección x - Number of Bays Y: número de luces en la dirección x - Story Height: altura del piso - Bay Width X: Ancho de cada luz en la dirección x - Bay Width X: Ancho de cada luz en la dirección y - Section Properties: Asigna una sección transversal por defecto (FSEC1) tanto para viga o columnas o bien se puede asignar una sección determinada.

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Página |9 Pórtico perimetral

Para el caso del pórtico perimetral los datos geométricos son similares al caso del pórtico espacial con la diferencia que en este caso no existen vigas y columnas internas, solamente se consideran los elementos verticales y horizontales externos. Armaduras en el plano

- Restraints: asignar apoyos en cada nodo. - Number of Divisions: número de divisiones en la cuerda inferior - Height: altura de la armadura - Division Length: longitud de las divisiones en la cuerda inferior Sap-2000 V.12.0 Presenta : Ing. Roberto Calderón

P á g i n a | 10 - Section Properties: Asigna una sección transversal por defecto (FSEC1) tanto para las cuerdas como para las diagonales o bien se puede asignar una sección determinada. Armaduras espaciales – Tridicerchas

- Restraints: asignar apoyos en cada nodo. - Number of Bays X: número de divisiones en la cuerda inferior en la dirección X - Number of Bays Y: número de divisiones en la cuerda inferior en la dirección Y

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P á g i n a | 11 - Span Length X: longitud de las divisiones en la cuerda inferior sobre la dirección X - Span Length Y: longitud de las divisiones en la cuerda inferior sobre la dirección Y - Number of Divisions X: número de divisiones en la cuerda inferior - Number of Divisions Y: número de divisiones en la cuerda inferior - Height: altura de la tridicercha - Section Properties: Asigna una sección transversal por defecto (FSEC1) tanto para las cuerdas como para las diagonales o bien se puede asignar una sección determinada. MENU EDIT Dentro del menú edit se encuentran herramientas básicas para la modificación y creación de los modelos. A continuación se listan las más utilizadas: Undo: Deshace el comando anterior Redo: Anula el comando undo Cut: Corta los elementos seleccionados para después ser pegados en otro espacio del modelo que se esté trabajando. Copy: Copy los elementos seleccionados para después ser pegados en otro espacio del modelo que se esté trabajando. Paste: Pega los elementos, cortados o copiados en un sitio definido por los incrementos en los tres ejes de coordenadas.

Delta X: diferencia en el eje X entre la posición inicial y la posición de pegado del elemento Delta Y: diferencia en el eje Y entre la posición inicial y la posición de pegado del elemento Delta Z: diferencia en el eje Z entre la posición inicial y la posición de pegado del elemento Sap-2000 V.12.0 Presenta : Ing. Roberto Calderón

P á g i n a | 12 Delete: Borra los elementos seleccionados previamente. Add to model for template: Incorpora un Nuevo modelo de la plantilla a un modelo previamente definido. Move: Permite mover un elemento o un conjunto de elementos en el sistema de coordenadas del modelo, de la siguiente manera: 1. Seleccione los elementos a mover 2. Elija el comando mover 3. Después asigne la diferencia de coordenadas en el cuadro de diálogo.

Replicate: Permite copiar los elementos seleccionados en cualquier lugar del sistema de coordenadas. Análogamente es la unión de los comandos copy y paste. 1. Seleccione los elementos a copiar 2. Aparecerá el siguiente cuadro de diálogo:

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P á g i n a | 13 Linear: permite crear un copia de los elementos distanciados según los valores asignados en X, Y y Z. Number: permite definir el número de veces que serán copiados los elementos

En la siguiente figura podemos observar el resultado

Cabe mencionar que el comando permite también que el objeto original sea borrado activando la opción “delete original objects”.

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P á g i n a | 14 Radial: permite crear un copia de los elementos alrededor de uno de los ejes del sistema de coordenadas. Number: permite definir el número de veces que serán copiados los elementos Se necesita crear 4 elementos más con un ángulo De 45° entre cada uno de ellos, es decir:

Mirror: permite copiar elementos utilizando la herramienta espejos.

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P á g i n a | 15 Edit lines – Divide Frames : Divide elementos previamente seleccionados, en partes iguales o bien en 2 partes con diferentes distancias indicando “Last/First Ratio”. En el siguiente cuadro de diálogo se indica que se dividirá uno o varios elementos seleccionados en 2 partes iguales.

En el siguiente cuadro de diálogo se indica que se dividirá uno o varios elementos seleccionados en 2 partes con longitudes diferentes. Ejemplo: Para una viga de 10 mts de longitud simplemente apoyada se desea dividirla en dos partes, una de 9 mts y la otra de 1 mts, siendo la parte final de la viga de 1 mts por lo que 1/9 = 0.11111111

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P á g i n a | 16 MENU VIEW Set display Options:

Permite seleccionar las condiciones de presentación de cada uno de los elementos que componen el modelo. JOINT Labels: permite ver el número de nodo deseado Restraints: permite ver o ocultar los apoyos asignados al modelo Springs: permite ver o ocultar los resortes asignados a los nodos en el modelo Local Axes: permite ver o ocultar los ejes locales de los nodos Invisible: oculta de la pantalla los nodos Not in view: oculta de la pantalla los nodos y las restricciones. FRAME/CABLE/TENDONS Labels: Sections: Releases: Local Axes: Frames not in view:

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P á g i n a | 17 GENERAL Shrink Objects: permite ver los elementos separándolos de sus nodos Extrude View: permite ver las secciones reales de los elementos. Este comando es útil para verificar la correcta disposición de los elementos frame Fill Objects: Permite ver las superficies positivas y negativas de los elementos shell. Show Edges: Permite ver las líneas de contorno de los elementos. Show Reference Lines: Muestra o oculta las líneas de referencia

Rubber Band Zoom: (Tecla asociada F2) Permite ampliar el sector seleccionado de la pantalla picando con el botón izquierdo del Mouse el punto inicial, manteniéndolo oprimido y liberando en el punto final. Restore Full View: (Tecla asociada F3) Permite ver el modelo en su totalidad Previous Zoom: Permite ver la vista anterior Zoom in one Step: Permite ampliar la imagen paso a paso Zoom out one Step: Permite reducir la imagen paso a paso Pan: (Tecla asociada F8) Permite desplazar la imagen a través de la pantalla. Show Grid: (Tecla asociada F7) Permite ver o ocultar la malla o grilla. Show Axes: Permite ver los ejes Show Selection Only: Permite ver solamente los elementos seleccionados previamente. Show All: Permite ver todos los elementos que forman el modelo. Vistas en 3d y por planos:

- 3-d : permite ver el modelo en 3 dimensiones. - XY: muestra el plano XY. - XZ: muestra el plano XZ. - YZ: muestra el plano YZ. - Lentes: Muestra el modelo en perspectiva o en Isométrico.

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P á g i n a | 18 Permite desplazamiento por los planos. No se activa en vista 3D. MENU DEFINE Materials: Permite definir los materiales que serán utilizados en el modelamiento. Dos materiales están predeterminados, es decir, son definidos previamente por el programa, ellos son: concreto de 4000 psi y acero con esfuerzo de fluencia de 50ksi. Para el caso del acero a continuación se muestra el cuadro para definir las características del material : Haciendo clic en “Add new material quick”

Seleccionamos el acero A-36, que es uno de los más comunes en el mercado nacional (Esfuerzo de fluencia de 36 ksi) y luego hacemos clic en modify/show material….

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P á g i n a | 19 Material Name and display color: Nombre del material y color Material Type: Tipo de Material Acero Weight per unit volume: Peso volumétrico del material Mass per unit volume: Masa por unidad de volúmen Isotropic Property Data: material isotrópico. Es un material en el cual las propiedades físicas no presenta variaciones en sus tres ejes principales. También el material puede ser ortotrópico en el cual las propiedades físicas varían en sus tres ejes principales. Modulus of Elasticity: Módulo de elasticidad Poisson´s Ratio: Radio de poisson Coeff of Thermal Expan: Coeficiente de expansión térmica. Shear Modulii (G): módulo de cortante o de rigidez del material. Minimum Yield Stress: Esfuerzo de fluencia mínimo EL ELEMENTO FRAME El elemento Frame es utilizado para modelar vigas y columnas. El elemento se compone de un nodo inicial y un nodo final y posee ejes locales que se presentan a continuación. El eje 1 siempre va del nodo inicial al nodo final y es axial al elemento. El eje 2 es ortogonal al eje1 y por defecto tiene la misma dirección del eje Z. El eje 3 resulta de implementar la regla de la mano derecha

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P á g i n a | 20 Section Properties – Frame Sections: Define la sección a utilizar de los elementos Frame del modelo.

Import new Property: permite importar secciones preestablecidas en una base de datos. Al seleccionar una sección para importarla se deben buscar los archivos que se encuentran en el directorio principal SAP2000. Los archivos de secciones son: Aisc.pro, Cisc.pro, Euro.pro, Sections.pro. Add new Property: permite adicionar una sección. Las siguientes son algunas de las secciones que se pueden adicionar.

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P á g i n a | 21 En la figura anterior se muestran diversas secciones metálicas en las que se encuentran: Secciones “W”, canales. Tee, angulares, dobles angulares, dobles canales, tubos, cajas, cerchas joist y la opción auto selección de secciones. A continuación se muestran las características geométricas de algunas de las secciones que pueden ser adicionadas.

Wide Flange Section

Outside height (t3): altura total de la sección Top flange width (t2): ancho patín superior Top flange thickness (tf): espesor del patín superior Web thickness (tw): espesor del alma de la sección Bottom flange width (t2b): ancho del patin inferior Bottom flange thickness (tfb): espesor del patín inferior

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Channel Section

Outside depth (t3): altura total de la sección Outside flange width (t2): ancho total de la sección Flange thickness (tf): espesor de los patines Web thickness (tw): espesor del alma de la sección

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P á g i n a | 23 Tee Section

Outside stem (t3): altura total de la sección Outside flange (t2):ancho total de la sección Flange thickness (tf): espesor de los patines Stem thickness (tw): espesor del alma de la sección

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P á g i n a | 24 Angle Section

Outside vertical leg (t3): altura total de la sección Outside horizontal leg (t2): ancho total de la sección Horizontal leg thickness (tf): espesor del elemento horizontal Vertical leg thickness (tw): espesor del elemento vertical

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P á g i n a | 25 Doble Angle Section

Outside depth (t3): altura total de la sección. Outside width (t2): ancho total de la sección. No incluye la separación de los ángulos. Horizontal leg thickness (tf): espesor del elemento horizontal. Vertical leg thickness (tw): espesor del elemento vertical. Back to back distance: separación de los elementos verticales

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P á g i n a | 26 Pipe Section

Outside diameter (t3): diámetro exterior de la sección. Wall thickness (t2): espesor de la pared del tubo

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P á g i n a | 27 Box Tube Section

Outside depth (t3): altura total de la sección. Outside width (t2):ancho total de la sección. No incluye la separación de los ángulos. Flange thickness (tf): espesor del elemento horizontal. Web thickness (tw): espesor del elemento vertical.

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P á g i n a | 28 Rectangular Section

Depth (t3): altura de la sección. Width (t2): ancho de la sección Además se debe indicar el acero de refuerzo. Estas características serán estudiadas en el aula de clases.

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P á g i n a | 29 Una herramienta muy importante dentro de la definición de las secciones transversales en el programa es la opción “Properties” que muestra las características mecánicas de la sección definida de la siguiente conforme el siguiente cuadro:

Cross – section (axial) area: área de la sección Torsional constant: constante de torsión = Ixx+Iyy. Moment of inertia about 3 axis: momento de inercia alrededor del eje 3 del elemento Frame. Moment of inertia about 2 axis: momento de inercia alrededor del eje 2 del elemento Frame. Shear area in 2 direction: área de cortante en dirección del eje 2 del elemento frame. Shear area in 3 direction: área de cortante en dirección del eje 3 del elemento frame. Section modulus about 3 axis: módulo de sección alrededor del eje 3 del elemento frame. Section modulus about 2 axis: módulo de sección alrededor del eje 2 del elemento frame. Plastic modulus about 3 axis: módulo plástico alrededor del eje 3 del elemento frame. Section modulus about 2 axis: módulo plástico alrededor del eje 2 del elemento frame. Radius of gyration about 3 axis: radio de giro alrededor del eje 3 del elemento frame. Radius of gyration about 2 axis: radio de giro alrededor del eje 2 del elemento frame.

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P á g i n a | 30 TIPOS DE CARGAS Nuestra reglamentación RNC-07 en el artículo No.8 establece que además del peso propio de la estructura se debe considerar cargas vivas, cargas sísmicas y cargas Especiales cuyo origen obedezcan a la naturaleza especial de la estructura, para lo cual el programa tiene la herramienta “Define Load Patterns”, en donde se define el nombre de la carga, el tipo y coeficientes aplicables a cada carga en particular. El término “Self Weight Multiplier” cuando es igual a 1 Considera el peso propio de la estructura y cuando es cero no lo considera. User Coefficient: Nos permite aplicar los coeficientes Sísimicos determinados con el RNC-07 ya sea para estructuras con análisis en el plano o con análisis espacial.

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P á g i n a | 31 MASS SOURCE (MASAS)

Dado que el programa tiene la herramienta de calcular automáticamente las fuerzas sísmicas únicamente con la aplicación de las cargas verticales, es necesario definir las masas que el programa tomará en cuenta para el análisis. Ejemplo: En el cuadro anterior se indica que de las cargas aplicadas (entiéndase, cargas muertas y vivas) el programa tomará en cuenta el 100% de la carga muerta y un 40% de la carga viva aplicada. Recordemos que la fuerza sísmica es igual a (CM+CVR)xc, por lo que para el caso del cuadro anterior se tomó en cuenta que el destino de la estructura era residencial entonces CV es de 200 kg/m2 y la CVR es de 80 kg/m2. Dado que a la estructura se le aplicará la CV total en el sentido gravitacional el programa interpretará que para calcular la fuerza sísmica se tomará en cuenta una parte de la carga viva aplicada (80/200 = 0.4). Esto será profundizado con los ejercicios realizados en el salón de clases.

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P á g i n a | 32 LOADS COMBINATIONS (COMBINACIONES DE CARGA) De igual manera que para el caso anterior, el RNC-07 en su Articulo N0.15, sección II establece que se determinaràn las combinaciones de carga para usar en el diseño de estructuras verticales que produzcan los esfuerzos más críticos sobre las mismas, tomando en cuenta dos Métodos de Diseño, RESISTENCIA ULTIMA Y ESFUERZOS PERMISIBLES.

Haciendo clic en “Add new combo” aparecerá un cuadro en donde se deberá seleccionar las cargas que dispongamos formarán parte de la combinación de acuerdo con el Método de Diseño Seleccionado. Para Estructuras de Concreto Reforzado se utiliza el Método de Resistencia Ultima y para Estructuras de Acero se utiliza el Método de Esfuerzos Permisibles.

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P á g i n a | 33 MENU ASSIGN RESTRAINT (RESTRICCIONES – APOYOS) Existen diferentes tipos de apoyos que se pueden asignar a una estructura de acuerdo a la idealización y a tipo que se utilizará en la estructura real. Para asignar restricciones es necesario seleccionar primero los nodos a restrigir y después elegir el menú que se presenta a continuación:

Empotramiento total. Restringe los seis grados de libertad existentes. Articulación. Restringe los tres grados de libertad correspondientes a las traslaciones.

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Rodillo. Restringe el grado de libertad correspondiente al desplazamiento en el eje 3 (eje Z por defecto). Nodo libre. Libera los seis grados de libertad, es decir, no existen restricciones.

RELEASES (LIBERACIONES) Los releases son una herramienta utilizada para modelar condiciones especiales en los elemento Frame como por ejemplo articulaciones en las cuales no deben existir momentos. Para asignar un releases debe seleccionarse con anterioridad el elemento al cual se le asignará el releases correspondiente. A continuación presentamos el menú de asignación del release: Al seleccionar

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Los releases están referenciados a los ejes locales del elemento Frame al cual se asignarán. A continuación presentamos el caso más común para la utilización de Releases.

El pasador funciona como una rÓtula que permite rotación de los elementos frame alrededor del eje local 3.

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Al ejecutar el análisis del modelo se obtendría que el diagrama de momentos indica que en el punto liberado no hay momento flexionante:

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P á g i n a | 37 CARGAS ASIGNADAS AL ELEMENTO FRAME (Puntuales y Distribuidas)

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Load Pattern Name: determina el tipo de carga a aplicar Load Type and Direction: determina si se quiere asignar fuerzas o momentos. Coord Sys: Sistema de coordenadas que se está utilizando Direction: Dirección en la cual estará actuando la carga asignada. Point Load: determina el valor de la carga a aplicarse Es importante mencionar que las distancias a las cuales se pueden aplicar las cargas puntuales en el elemento frame pueden ser indicados de dos maneras, la primera como distancias relativas y la segunda como distancias absolutas. Ejemplo:

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P á g i n a | 39 Los valores de asignados en cargas puntuales eligiendo la opción “Relative Distance From End.i serán:

donde: Distancia 1=1.00/4.50 = 0.22

Distancia 2=1.80/4.50 = 0.40

Distancia 3=2.50/4.50 = 0.56

Distancia 4=3.80/4.50 = 0.84

Los valores asignados en cargas puntuales eligiendo la opción Absolute Distance from End-i serán:

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P á g i n a | 40 Uniform Load: Es la carga uniforme que puede aplicar al elemento frame. Trapezoidal Load: Es la carga trapezoidal que puede aplicarse al elemento frame, ejemplo:

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P á g i n a | 41 ELEMENTO SHELL El elemento Shell se puede utilizar para modelar muros, placas, vigas de gran altura, etc. Geometría

Podemos generar elementos Shell de 4 nodos o de 3 nodos.

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P á g i n a | 42 El elemento Shell tiene las siguientes clases: Elemento Membrana: Permite deformaciones axiales y rotación alrededor del eje local 3. Se utiliza para modelar muros de cortante.

Elemento plato: Permite deformaciones en el eje 3 solamente y rotación en los ejes locales 1 y 2.

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P á g i n a | 43 Se utiliza para modelar placas de entrepiso las cuales están sujetas a deformaciones por flexión.

Elemento Shell: Es la combinación de los elementos anteriormente descritos, es decir permite rotaciones y desplazamientos alrededor de todos los ejes locales del elemento ( se recomeinda utilizar siempre este elemento). Creación de la sección del elemento Shell Para definir la sección del elemento seleccionamos el siguiente menú:

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P á g i n a | 44 Haciendo clic en “Add New Section”

Section Name: asigna el nombre a la sección. Material Name: Material del cual esta compuesta la sección. Material Angle: se utiliza cuando se trabaja con materiales Ortotrópicos. Thickness: se refiere al espesor de la sección. Membrane (th): se utiliza para calcular la rigidez del elemento shell y membrana, así coma para calcular el peso propio y la masa de cada sección. Bending (thb): se utiliza para calcular la rigidez para la flexión en elemento Shell y plato. Normalmente estos dos valores son iguales y solo se necesita definir th. Sin embargo, en algunas aplicaciones, tales como el modelamiento de superficies corrugadas el comportamiento de membrana y el de plato no pueden ser adecuadamente representados por un material con un único espesor. Para este propósito usted puede definir un valor de thb que es diferente a th.

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P á g i n a | 45 Type: define que tipo de comportamiento será considerado por el elemento. Se recomienda seleccionar shell thick para elementos de espesor importante y thin para elementos de espesores pequeños menores o iguales a los 10 cms . En el salón de clases estudiaremos la forma de definir las placas de mampostería confinada como ejemplo de aplicación para las estructuras más comunes que vemos en nuestro país. MENU DISPLAY El menú display incorpora dos herramientas muy importantes: Show undeformed shape (Tecla Asociada F4): Muestra la estructura sin cargas y deformaciones. Show Load Assigns: Muestra los valores de carga puntuales en nodos o bien distribuidas y puntuales en los frames. También muestra los valores de cargas asignados a las shell si los hubiere.

Show Deformed Shape (Tecla asociada F6): Muestra la estructura deformada bajo la carga o combinación de carga indicada como se muestra en el siguiente cuadro:

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Case/Combo Name: indica el tipo de carga para el cual deseamos determinar la deformación. Wire Shadow: permite mostrar la posición original del elemento deformado en relación con la deformación actuante en el mismo.

Show Forces/Stresses: permite determinar los valores de reacción en los nodos, fuerzas internas cortantes, momentos flexionantes y cargas axiales en los elementos frame.

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Case/Combo Name: indica el tipo de carga para el cual deseamos determinar las fuerzas internas Axial Force: fuerza axial en el elemento Shear 2-2: cortante en el eje local 2 Shear 3-3: cortante en el eje local 3 Torsión: torsión en torno al eje local 1 Moment 2-2: momento en torno al eje local 2 Moment 3-3: momento en torno al eje local 3 Fill Diagram: Muestra los diagramas de fuerzas internas de la siguiente forma:

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P á g i n a | 48 Show values on Diagram: Muestra los diagramas de fuerzas internas de la siguiente forma:

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MENU DESIGN (MODULO DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO Y CONCRETO) En este menú se resumen las aplicaciones propias del diseño de las estructuras en lo relacionado a selección de códigos de diseño y selección de combinaciones de diseño como datos de entrada antes del análisis. Como información de resultados para estructuras de acero se obtienen valores que relacionan la demanda con la capacidad de los elementos metálicos estableciendo los siguientes radios de interacción:

El programa clasifica por colores desde 0 hasta 1 la relación entre la demanda y la capacidad del elemento siendo el estado crítico el color rojo. Además se encuentra la opción de presentar un resumen de las fuerzas internas del elemento como se muestra a continuación:

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Para el caso de las estructuras de concreto el programa revisa los requerimientos axiales, de flexión y cargas cortantes, indicando las áreas de acero longitudinal y transversal de la siguiente manera:

El acero de la parte superior va colocado en la parte superior de la viga. De igual forma se deduce para el acero inferior. Para ver los detalles del diseño de acero longitudinal procedemos de la siguiente forma: 1. Seleccionamos el elemento a chequear. 2. Sobre el elemento seleccionado damos click con el botón derecho del ratón y obtenemos el siguiente cuadro de dialogo:

COMBO ID: es la combinación de carga bajo la cual se esta diseñando. STATION LOC: es la distancia, desde el nodo inicial, en la cual se esta calculando el area de acero requerida. TOP STEEL: área de acero requerida en la parte supreior de la sección de la viga. BOTTOM STEEL: área de acero requerida en la parte inferior de la sección de la viga.

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P á g i n a | 51 SHEAR STEEL: relación del área de acero utilizada contra la separación de los estribos. Por ejemplo del cuadro anterior tenemos un valor de 0.010 luego: Estribo a utilizar en la vigueta: 1 rama Ø3/8 equivalente en área a 0.71 cm2. Separación =0.71 cm2/0.010 cm. Separación= 71 cm. Tomamos disposiciones de separación mínima de d/4 en los nodos a una distancia de 2d, y d/2 en el resto de la viga, y de esa manera se resolvería el caso específico, sin embargo, abordaremos en el salón de clase el diseño por corte más profundamente.

CAPITULO 3:

RECOMENDACIONES

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La principal causa de obtención de errores y malos resultados ha sido el descuido con la correcta definición de las unidades en el momento de interactuar con los diversos componentes del análisis estructurales, tales como, geometría del modelo, geometría de secciones transversales, asignaciones de carga etc. Por lo tanto es muy importante revisar constantemente que las unidades en las que estamos trabajando las diferentes etapas sean las correctas.

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Es importante no perder el enfoque del Diseño Estructural en lo que respecta a conceptos básicos de Estructuración y Análisis.

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Es necesario señalar que esta herramienta de Análisis y Diseño Estructural facilita de gran manera las actividad de cálculo y diseño, sin embargo estas actividades deben de ir acompañadas de una buena práctica en la elaboración de los planos constructivos de las edificaciones y la supervisión técnica de la obra misma en desarrollo, de lo contrario el uso y manejo de estas aplicaciones no contribuyen en nada al correcto desempeño de nuestras estructuras.

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P á g i n a | 52 CAPITULO 4: ANEXOS DESCRIPCIÓN DE LOS ICONOS DE LA BARRA DE HERRAMIENTAS PRINCIPAL

Icono

Nombre del botón New Model

Acción Empezar un nuevo modelo

Open *SBD file

Abrir un archivo de SAP2000 existente

Save Model

Salvar el modelo actual

Undo

Deshacer el último cambio

Redo

Rehacer el último cambio

Refresh Window

Renovar la ventana actual usando los últimos datos Cerrar un modelo contra cambios para protegerlo Ejecutar el análisis

Lock/Unlock Model Run Analysis Zoom Restore

Zoom In

Acercamiento visual definido por el mouse Restaurar la vista de modelo completo Restaurar la vista previa del modelo Acercamiento visual

Zoom Out

Alejamiento visual

Pan

Mueve dinámicamente la estructura en cualquier dirección Muestra el modelo en tres direcciones Muestra el modelo en dos direcciones paralelo al plano X-Y Muestra el modelo en dos direcciones paralelo al plano X-Z Muestra el modelo en dos direcciones paralelo al plano Y-Z Perspectiva en tres direcciones Disminuye los elementos para mejor visualización de las conexiones Ajustar la visibilidad para ver las propiedades de los elementos Sube una línea del grillado en un plano Baja una línea del grillado en un plano

Full View Restore Previous View

Show 3-d (XYZ) view Show 2-d (XY) view Show 2-d (XZ) view Show 2-d (YZ) view Perspective Toggle Shrink elements Set Element Move Up in List Move Down in List

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P á g i n a | 53 Set Select Mode

Selecciona los elementos individualmente o dentro de una ventana Select All Selecciona todos los elementos Restore Previous Selection Rehabilitar los elementos previamente seleccionados Clear Selection Deja libre todos los elementos Seleccionados Set Intersecting Line Select Mode Selecciona todos los elementos Interceptados por una línea Reshape Element Mueve los elementos Draw Special Joint

Adiciona un nudo

Draw Frame

Dibuja un elemento FRAME localizándolo en sus esquinas Dibuja un elemento SHELL localizándolo en sus esquinas Dibuja un elemento FRAME directamente sobre el grillado Dibuja un elemento SHELL directamente sobre el grillado Asigna restricciones de traslación y rotación Asigna secciones y propiedades materiales a los FRAMES Asigna secciones y propiedades materiales a los SHELLS Asigna cargas a los nudos (fuerzas y momentos) Asigna cargas a los FRAMES (fuerzas y momentos) Asigna cargas distribuidas a los SHELLS Muestra la forma original de la estructura Muestra la forma deformada de la estructura Muestra los datos del análisis para los elementos de la estructura Define las Cargas Estáticas Define las Combinaciones a la cual será sometida la Estructura

Draw Poly Área Quick Draw Frame Element Quick Draw Área Element Assign Joint Restraints Assign Frame Sections Assign Área Sections Assign Joint Forces Assign Point Loads Assign Área Uniform Loads Show Undeformed Shape Show Deformed Shape Show Forces/Stresses Define Loads Define Reponse Combinations

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P á g i n a | 54

TRADUCCIÒN DE ALGUNOS COMANDOS Y CONCEPTOS Add Auto Select… Agregue Auto Selección Add Body Agregue Cuerpo Add Diapragm Agregue Diafragm Add Grid Line Agregue Línea de Reja Add I/Wide Flange Agregue Perfil I Add New Combo Agregue Nueva Combinación Add Estándar Vehicule Agregue Vehículo Normal Add to Existing Loads Agregue a Cargas Existentes Analysis Type Tipo del Análisis Assign Asigne Assignment Lanes Carriles de Asignación Auto Selection Auto Selección Axes Ejes Bay Width Ancho del Vano Beam Viga Bending/Tensión Flexion/Tensión Bottom Fondo Break at Intersections Rompa en Intersecciones By Joint Pattern Por Modelo del Nudo Cartesian Cartesiano Concrete Design Diseño de Concreto Concrete Strength Resistencia del Concreto Constraints Constreñimiento Cover to Rebar Center Recubrimiento al Centro de la Barra Change Load Cambiar Carga Changing Member Properties Cambiando Propiedades del Miembro Dámper Amortiguador Damping Exponent Exponente de Amortiguamiento Define Combination Defina Combinación Depth Profundidad Design Input Diseño de Entrada Design Output Diseño de Salidas Details Detalles Displacements Desplazamientos Display Design Info Despliegue Información del Diseño Divide Frames Divida Elementos Divide Into Divide en Draw Dibuje Dynamic analysis Análisis Dinámico Eccentricities Excentricidades Edit Grid Editando Reja Effective Stiftness Rigidez Efectiva Sap-2000 V.12.0 Presenta : Ing. Roberto Calderón

P á g i n a | 55 Element Overwrite Assignments Element Section End Envelopes File Fill Diagram Fill Elements Flange Thickness Forces Frame Sections Frame Static Loads Getting Started Glue Joint to Grid Lines Heigth of Truss Import I/Wide Flange Increment Data Interaction Joint Patterns Joint Reaction Forces Labels Lanes Last/First Load Case Name Load Combinations Lock/Unlock Model Longitudinal Reinforcing Membrana Mesh Shells Middle Minimum Graphic Font Size Mirror Modify Grid Lines Modify/Show Material Move Grid Line Moving Load Cases Multiplier New Model From Template Number of Bays Number of Grids Spaces Number of Output Time Steps Number of Spans Number of Stories On-Line Open Model File

El elemento reescribe Asignaciones Sección del Elemento Extremo Envolventes Archivo Llenar Diagrama Llenar Elementos Espesor de la Pestaña Fuerzas Secciones del Pórtico Cargas Estáticas del Pórtico Empezando Pegando los nudos a las Líneas de la Grilla Altura del Entramado Importar Perfil I Incrementando Datos Interacción Modelos de Nudos Fuerzas de Reacción de los Nudos Etiquetas Carriles Ultimo/Principio Nombre del Caso de Carga Combinaciones de Carga Abrir/Cerrar el Modelo Refuerzo Longitudinal Membrana Cascaras de la Malla Medio Tamaño mínimo del conjunto de caracteres del Grafico Espejo Modifique Líneas de la Reja Modifique/Muestre Material Mueva Línea de Reja Casos de Cargas Móviles Multiplicador Nuevo Modelo del Predeterminado Numero de Vanos Numero de Espacios de las Rejas Numero de Rendimiento de los Pasos del Tiempo Numero de Palmos Números de Pisos En-Línea Abrir Archivo Ejemplar Sap-2000 V.12.0 Presenta : Ing. Roberto Calderón

P á g i n a | 56 Options Ordinate Output Segment Outside Depth Perspective Toggle Plot functions Point and Uniform Preferences Presurre Quick Draw Frame Element Redefine Element Design Data Redesign Refresh Window Reinforcing Yield Stress Replace Auto W/Optimal Sections Replicate Restore Previous Selection Restraints Rigth Arrow Run Analysis Save As Sabe Model File As Scale Factor Select All Select Design Combos Self Weigth Multiplier Set 3D View Set Elements Set Intersecting Line Select Mode Set Options Set P-Delta Parameters Shell Static Loads Show Undeformed Shape Spans Springs Star Design/check of Structure Steel Story Heigth Thickness Title Top Truss Bay Length Uniform Unlock

Opciones Ordenada Segmento del Rendimiento Profundidad Exterior En Perspectiva Graficar Funciones Puntual y Uniforme Preferencias Presión Dibuje rápidamente Elemento de Marco Redefina Datos de Diseño del Elemento Rediseñe Refrésquese Ventana Tensión a Refuerzo de Fluencia Reemplace Secciones Optimas Auto (W) Copia Restaure Selección Anterior Vínculos Flecha Derecha Ejecute Análisis Guarde Como Guarde el Modelo Como Factor de Escala Seleccione Todos Seleccione Combos de Diseño Multiplicador de Peso Propio Ponga Vista 3D Elementos Fijos Juego que corta Línea el Modo Selecto Opciones Fijas Parámetros del P-Delta Fijos Cargas Estáticas de Cascaras Muestra la Forma sin Deformación Palmos Resortes Empiece Diseño/Verificación de la estructura Acero Altura del Piso Espesor Titulo Cima Longitud de Vano de la Cercha Uniforme Abrir Sap-2000 V.12.0 Presenta : Ing. Roberto Calderón

P á g i n a | 57 Update Analysis Sections Updating Analysis Section will unlock Model Vehicule Classes Vertical Truss View View Direction Angle Web Thickness

Actualice Secciones del Análisis Actualizando Sección del Análisis abrirá el Modelo Clases de Vehículos Cercha Vertical Vista Angulo de Dirección de Vista Espesor de la Placa

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