Manual

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ SEDE HUARAZ

Capitulo de Ingenieros Civiles

SAP 2000 ANÁLISIS ESTÁTICO Y SÍSMICO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO Y ACERO CON SAP2000. Del 20 al 23 de Febrero del 2002 Expositor: Ing. José Acero Martínez. Lugar: Colegio de Ingenieros de Huaraz

HUARAZ-PERU 2003

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Ingeniero Civil. Post-Grado en la PUCP. Consultor en Ing. Estructural.

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MANUAL - SAP 2000 1.

INTRODUCCION

El presente curso esta dirigido a profesionales, bachilleres y estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil, Agrícola, dedicados al análisis en el campo de las estructuras o al estudio y/o actualización en las nuevas técnicas avanzadas del análisis de sistemas estructurales compuestos por elemento unidimensionales (1-D), tales como aquellos formado por vigas, columnas y muros de cortante; elementos bidimensionales (2-D), tales como aquellos formados por placas y cáscaras considerados en el plano o espacio tridimensional utilizando métodos convencionales de análisis matricial de estructuras y técnicas elementales del método de elementos finitos. El SAP 2000, es un programa escrito bajo las hipótesis de la teoría de elasticidad: Continuidad, homogeneidad, isotropía, linealidad y elasticidad. Teniendo en cuenta esta hipótesis el SAP 2000 es capaz de analizar sistemas estructurales formados en base a elementos de tipo marco, cáscara, placa y sólidos tridimensionales; es decir sistemas estructurales complejos. El SAP 2000 por la facilidad que presenta en la entrada y salida de datos le permite al ingeniero no solamente construir un solo modelo y luego chequear si los supuestos verifican o no los requisitos de diseño sin tener en cuenta los fines de la ingeniería, sino construir una serie de modelos que al ser analizados nos permita elegir el modelo más adecuado y óptimo, esto es el modelo que es confiable, estético y económico. 2.

OBJETIVOS El curso tiene los siguientes objetivos: • Presentar, en forma práctica, los comandos para el uso del Programa integrado para el análisis y Diseño Estructural del SAP 2000 en su versión Educativa. • Difundir conocimientos que coadyuven al cálculo y diseño estructural. • Capacitar a ingenieros, bachilleres y alumnos de las carreras profesionales de Ingeniería Civil, Agrícola en las aplicaciones más importantes del paquete SAP 2000 para análisis de sistemas estructurales sometidos a cargas estáticas y sísmicas. • Interpretar los resultados del paquete mencionado en análisis de estructuras de esqueleto, laminares y sólidos analizados por métodos matriciales y de elementos finitos. • Obtener las cargas de diseño, para diseños en concreto armado y de acero.

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NOCIONES GENERALES DEL SAP 2000 El análisis de las estructuras, en el estado actual, ha dejado de dar importancia a la fase operativa mecánica de calculo, pues esta tarea ha sido asumida por los programas por computadora. El Ingeniero puede invertir este tiempo ganado en: • Una mejor modelación de la estructura • Una provechosa interpretación de resultados • Una evaluación de sensibilidad y de optimización de la estructura. • Poder proporcionar un mejor proyecto y servicio a la comunidad. (1)

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EL USO DEL PROGRAMA PARA LA EXPOSICION, ANÁLISIS Y DISEÑO

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Se utilizara la versión Educativa del Programa (7.4) La versión con fines educativos esta limitada a estructuras con un numero máximo de 100 nodos. Esta capacidad permite modelar estructuras para el aprendizaje del programa. Son innegables las ventajas desde el punto de vista de eficiencia y productividad. Cada vez el Software y el hardware son más asequibles y avanzados.

PROPIEDADES DEL PROGRAMA SAP 2000 • Se distribuyen con diversas propiedades.

1.

LA VERSION STANDARD .- Con una capacidad para 1500 nodos,

ejecuta análisis estático y dinámico por espectro de respuesta, empleando elemento frame y shell. Permite el diseño automatizado en acero y concreto armado. 2. 3.

LA VERSION PLUS.- No tiene limitaciones de nodos, adicional a las funciones de la versión Satandard incluye análisis dinámico tiempo historia , elemento Plane, Solid y Asolid, así como análisis para puentes. LA VERSION NON LINEAL.- adiciona análisis dinámico No

Lineal, Tiempo historia, y Análisis No Lineal Pushover. RECOMENDACIONES

• • •

4.

Dedicar realmente mayor tiempo al modelamiento y a la interpretación de resultados. Probar el programa con estructuras cuyos resultados y comportamientos conozcamos. Evaluar sus limitaciones y ventajas.

PREPARACION DE LOS DATOS PARA EL INICIO DE ANALISIS. RECOMENDACIONES • La primera fase antes de empezar a utilizar el programa es tomar los datos e información pertinente para la estructura que se piensa construir y dependiendo del tipo a efectuar el modelo estructural que será calculado mediante el programa. • La Primera fase de Idealización y modelación es sumamente importante correspondiente al Ingeniero, debiendo aplicar los conceptos de Resistencia de Materiales, Análisis Estructural y Diseño de Estructuras. Debiendo buscar el modelo más adecuado con precisión – simplicidad. • La fase final de comprobación e interpretación de los resultados es una fase que también corresponde a la responsabilidad del Ingeniero. Mucho cuidado en la evaluación de los resultados en conjunto como de cada elemento, el programa nos permite visualizar los elementos mas esforzados.

5.

PROCESO GENERAL PARA EL MODELAMIENTO Y ANALISIS (1)

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ESTRUCTURAL 1. 2. 3. 4. 5. 6.

6.

MODELACIÓN GEOMÉTRICA GENÉRICA. DEFINICIÓN DE MATERIALES. DEFINICION DE SECCIONES TRANSVERSALES. DEFINICIÓN DE CARGAS. DEFINIR COMBINACIONES DE CARGA. ASIGNAR SECCIONES.

7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

ASIGNAR CARGAS. ASIGNAR RESTRICCIONES. CALCULO ESTRUCTURAL RESULTADOS. EVALUACIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS. OPTIMIZACIÓN DEL MODELO DISEÑO.

DESCRIPCION DE LOS ELEMENTOS MODELAMIENTO

Para la modelación geométrica debe dibujar el modelo y para ello se cuenta con herramientas como lo muestra el APENDICE A y B, que se encuentran en las siguientes páginas. FRAME • El elemento FRAME es el elemento más usado para modelar estructuras • Es un elemento de propósito general, puede emplearse en análisis 3D • En su formulación se incluyen los efectos de deformación axial, flexión biaxial, torsión y deformaciones biaxiales por cortante.

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Ejemplo de elemento frame(Viga continua).

SHELL • El elemento SHELL es el segundo elemento más empleado en la modulación de estructuras. • Es un elemento de tres o cuatro nodos • Se puede modelar Shell (cáscaras tridimensionales) como tanques. Plate (losas), como losas de piso. Menbranes (membranas), como muros de corte.

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Ejemplo de elemento shell(Cúpula esférica recortada). ASOLID • El Elemento ASOLID y PLANE, es un elemento isoparamétrico que puede estar conformado por 3 y hasta nueve nodos , empleado para modular estructuras axisimetricas con cargas axisimetricas. Estructuras en estado plano de deformaciones o estructuras del estado plano de esfuerzos.

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SOLID • Es un elemento formado por 8 nudos. Empleado para modelar estructuras tridimensionales y sólidos

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7.

EL ENTORNO GRAFICO CUENTA CON FUNCIONES PRESENTADAS EN FORMA DE ICONOS.

POR LOS QUE ES IMPORTANTE CONOCER.

8.

PROGRAMA DE CONTENIDOS El curso consta de los siguientes capítulos distribuidos de la siguiente manera: CAPITULO 01 ( 01 hora) • Instalación de CD que contiene el Paquete SAP 2000 versión Educativa • Inicio de la sección de trabajo ejecutando el Programa SAP 2000 con el icono •

Una breve explicación de los Iconos de opciones, Menú de opciones, área de trabajo, sistema de unidades (ver fig Nº )

CAPITULO 02 ( 01 hora) ELEMENTOS UNIDIMENSIONALES (1-D) • Viga de un tramo empotrado en ambos extremos • Viga de un tramo simplemente apoyada en ambos extremos • Viga compuesta de un tramo de sección variable y distintos materiales empotrado en un extremo y apoyado en un resorte • Combinación de fuerzas internas : ADD, ENVE, ABS, SRSS, • Viga continua de sección constante de 5 tramos (1)

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Viga continua de sección variable de cuatro tramos

CAPITULO 03 ( 01 hora) ARMADURAS Y PORTICO • Armaduras plana de tramos variables • Pórtico de dos Pisos

SISTEMAS DE COORDENADAS GLOBALES – LOCALES Y GRADOS DE LIBERTAD

DEFINICION DE CARGAS CONCENTRADAS

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DISTRIBUCIÓN DE CARGAS UNIFORMENTE DISTRIBUÍDAS

DISTRIBUCIÓN DE CARGAS TRAPEZOIDALES

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RESTRICCIONES DE APOYO

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