Diseño de losas y cimentaciones con SAFE Extensión Profesional – Ingeniería Civil
Análisis estructural bajo cargas de gravedad de una losa maciza de concreto armada en 2 direcciones En la figura siguiente se muestra la planta de una losa de concreto de un edificio de un solo nivel. Existe un ducto que corresponde a la escalera interior. La losa tiene un espesor de y está apoyada sobre muros de de espesor, paneles de refuerzo de columnas de de espesor y vigas de sección rectangular de en 2 vértices del perímetro. Las columnas son cuadradas de de lado. Los paneles de refuerzo (para punzonamiento) sobre las columnas tienen una forma cuadrada de de lado.
– Planta Arquitectónica de la losa
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Diseño de losas y cimentaciones con SAFE Extensión Profesional – Ingeniería Civil La losa cuenta con las siguientes características: -
La altura de piso es 3,65m, bajo la losa. Concreto: f’c = 280 kg/cm 2 Módulo de elasticidad del concreto: E = 2,5x10 6 kg/cm2 Densidad del concreto: 2400 kg/m 3
Las cargas de gravedad a considerar para la losa son: Carga Muerta: - Peso propio de la losa - Piso terminado:
100 kg/m 2
Carga Viva: - Sobrecarga típica:
250 kg/m 2
Realizar el análisis estructural por cargas de gravedad.
– Vista tridimensional del modelo a obtener en SAFE
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Seleccionamos la plantilla “ ” para crear el sistema de ejes sobre el cual se dibujará los elementos estructurales.
Para este ejemplo se deben crear 6 ejes en la dirección X y 7 ejes en la dirección Y. Para iniciar, podemos asumir espaciamentos regular de 6,00m y 5,50m; respectivamente. Los espaciamientos entre ejes se pueden editar posteriormente con el comando:
El sistema de coordenadas GLOBAL será editado espaciamientos irregulares indicados en el ejemplo.
para
ajustarse
a
los
Se sugiere utilizar la opción “ ” para ingresar los datos en términos de espaciamientos. Aunque alternativamente también se puede usar “ ” en cuyo caso la posición de los ejes se fija con valores de coordenadas. Los datos que deben ingresarse se muestran en la siguiente figura.
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Los modelos en SAFE tiene extensión utilizar el sgte. comando:
.
Para
grabar
el
modelo
se
Notése que las propiedades se pueden definir utilizando el “ ” que contiene toda la información del proyecto en lo que se refiere a: sistemas de coordenadas, definición de propiedades, definición de cargas, grupos y objetos.
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Si existen objetos de tipo panel ( ) y losa ( ) que comparten la misma ubicación en el modelo, SAFE da prioridad al panel para el cálculo de la rigidez.
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Tratándose de una viga perimetral para efectos de análisis estructural se debe considerar un aporte de la losa para el cálculo de la rigidez. En consecuencia, se trata de una sección de forma “L”.
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La opción “ deformación de la losa en la ubicación de la columna.
”
restringe
la
Con la opción “ ” se agrega automáticamente un panel cada vez que una columna es dibujada en el modelo. Nótese que la columna perimétrica “COL-PER” no presenta paneles.
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La opción “ de la losa en la ubicación del muro.
” restringe la deformación
Con la opción “ ” se toma en cuenta la rigidez del muro fuera de su plano. Usualmente esta rigidez es despreciable ante cargas perpendiculares a los muros. Ésto completa la definición de materiales y secciones. Se debe considerar que en SAFE solo se considera un cota de diseño (Model Datum) y ésta corresponde a la ubicación de las vigas y losas. Las columnas y los muros se asignarán como apoyos. La rigidez de estos apoyos se calculan en función de las propiedades de sección, las propiedades de material y la longitud especificada cuando se dibujan columnas y muros.
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Se definen los patrones de carga estática a utilizar en el modelo. Normalmente que el patrón de carga muerta tome en cuenta el peso propio de la losa y elementos adheridos a ésta, se debe utilizar un valor unitario para el parámetro “ ”.
En los estados de carga se define el tipo de análisis. Cada estado de carga está asociado a patrones de carga (que pueden, inclusive, escalarse). Los tipos de análisis que se pueden realizar incluyen: estático, modal o hiperestático. Además el análisis puede ser lineal o no-lineal.
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Antes de dibujar las losas, hay que verificar que la vista en planta esté activa (plano XY). Para controlar el modo de dibujo se utiliza el siguiente comando:
Para dibujar losas se usa el sgte. comando:
Es suficiente con hacer click en las esquinas que se muestran. Internamente SAFE realizará una división interna para el modelo de análisis (elementos finitos). Para incluir el espesor de las columnas, expandimos el área 22,5cm (1/2 del lado de la columna) con comando:
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Para dibujar columnas también se debe activar una vista en planta (XY). Para dibujar las columnas se utiliza el sgte. comando:
Para las columnas sobre paneles se selecciona la propiedad COL1 y solo se considera una altura bajo la losa con la propiedad “ ” igual a 3,65m tal como se muestra. El punto de inserción corresponde al centroide. Luego para dibujar las columnas se hace click en las intersecciones de los ejes que se muestran. También se puede dibujar una ventana para dibujar varias columnas al mismo tiempo. En el caso de las columnas perimetrales se utiliza la sección COL-PER (ejes 7 y F).
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Similarmente, activamos la vista en planta y dibujamos muros con el siguiente comando:
Para los muros se selecciona la propiedad MURO y también se considera una altura bajo la losa con la propiedad “ ” igual a 3,65m tal como se muestra. Luego para dibujar los muros se hace click en las intersecciones o cuando aparezcan las dimensiones fijadas por el incremento. Note que hay muros que están entre los ejes 4 y 5.
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Para dibujar las vigas se hace click de manera continua en las intersecciones A7,F7 y F1. Aún cuando solo se haya dibujado solo una viga por cada lado, el programa automáticamente dividirá este único objeto en múltiples elementos internos para proveer la correcta conectividad a los elementos de apoyo y elementos de losa.
El tipo de objeto, en este caso, debe ser “ ”. Haga click en la intersección C6 y mientras mantiene presionado el botón izquierdo del mouse muévase diagonalmente hacia el extremo del muro ubicado en el eje D y entre los ejes 4 y 5. Un vano tiene prioridad sobre un objeto con propiedades de losa, para efectos de cálculo de rigidez.
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Seleccione la losa, haciendo click sobre cualquier lugar dentro de la losa. Luego invoque el sgte. comando:
Para ejecutar el análisis estructural:
Para mostrar la deformada de la losa:
Para mostrar las fuerzas y esfuerzos en la losa (por ejemplo M22):
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