Universidad de La Serena

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UNIVERSIDAD DE LA SERENA

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO INGENIERÍA EN OBRAS CIVILES

Modelación de elementos de barra con programa sap2000

 Julio E. Avalos Avalos Godoy 

Profesor: Esteban Guajardo

02.04.2013

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Índice Pag. 1_ introducción…………………………………………………………………………….. 1

2_ parámetros para la modelación del elemento de barra……………… 2

3_desarrollo: 1_ seleccionar elemento de grilla……………………………………. 3 2_definir el material………………………………………………………… 4

3_ definir frame sections…………………………………………………. 5 4_dibujar la estructura……………………………………………………. 6 5_definir los apoyos………………………………………………………… 7 6_ rotular los elementos de barra……………………………………. 8 7_cargar la estructura……………………………………………………… 9 8_hacer correr el programa………………………………………………10

9_ 8_verificar si la estructura soporta las cargas ………………13

4_ conclusión ………………………………………………………………………………..14

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INTRODUCCION 

Debido a que hoy en la actualidad se desarrollan obras de gran magnitud ha sido necesaria la implementación de nuevos programas estructurales que  faciliten el cálculo de estructuras en un menor tiempo, a diferencia de décadas anteriores en que los cálculos se realizaban prácticamente a mano. En el siguiente avance se modelara un reticulado en el programa sap2000 y  se analizara si la estructura modelada es capaz de soportar las cargas impuestas sin considerar ningún tipo de pandeo.

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Parámetros para la modelación del elemento de barra

Parámetros de análisis:

1_ todas barras deben tener un diámetro φ de 20 mm

2_el materias es acero A37-24ES

3_El modelo debe ser del tipo reticulado.

4_ trabaja en unidades tonf,m,c.

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Desarrollo

1_seleccionar un elemento de grilla:

Se debe abrir el programa sap2000 y en extremo superior izquierdo se debe seleccionar file, luego new model y después seleccionar un elemento de grilla (grid only).

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2_definir el material: Una vez seleccionado el elemento de grilla se debe definir las cualidades del  material que se utilizara para el reticulado, para esto cliqueamos en define y  seleccionamos material y cliqueamos en add new material, y le damos las características para un acero A37-25ES según lo señalado en los parámetros de analisis.

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3_definir frame sections:

Una vez definido el tipo de material a utilizar se debe definir el tipo de sección, para esto se cliquea en define y se selecciona section proterties y  cliqueamos en frame sections.

Seleccionamos concreto ya que posee el perfil que se nos indica en los  parámetros de análisis, y le asignamos las cualidades del material ya definido como A37_24ES.

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3 _Dibujar la estructura: Una vez que ya se ha definido el material y luego la sección es posible dibujar la estructura como lo fue señalado con anterioridad, para esto cliqueamos la pantalla con el botón izquierdo del mouse y seleccionamos edit grid data y modificamos la grilla según lo indicado en los parámetros señalados.

Una vez modificada la grilla ya es posible dibujar la cercha reticulada.

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4_apoyos: Una vez dibujada la estructura es posible agregarle los apoyos señalados en la figura, para esto se deben seleccionar los nudos, en los cuales van los apoyos, luego se debe cliquear en assign y seleccionar joint, una vez seleccionado joint se debe agregar el tipo de apoyo correspondiente según los grados de libertad.

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5_rotular los elementos de barra: Una vez ya dibujados los apoyos se deben seleccionar los elementos de barra y cliquear en assign, y seleccionar frame y cliquear en releases/partial fixity, una vez seleccionada esta opción se debe cliquear momento 33(mayor) en strat y end, para señalarle al software que debe rotular tanto en el inicio como en el fin del elemento de barra.

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6_Cargar la estructura: Para cargar la estructura se debe ingresar a define y cliquear en load patterns y agregar el nombre que le colocaremos a la carga, type live, self weight multiplier 0, luego cliqueamos en add new load patter y ok.

Una vez definido el tipo de carga se deben marcar los nudos en los cuales se aplica carga y luego cliquear assign y seleccionar joint loads y cliquear en forces para asignar las cargas, luego seleccionamos en load pattern name la carga utilizada (carga p), y añadimos la carga en la dirección z con signo negativo, para señalizar que la carga es hacia abajo y luego ok.

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7_Hacer correr el programa: Una vez aplicadas las cargas a la estructura, se debe ingresar a analyze y seleccionar set analyze option, para indicarle al software que solo se analizaran los esfuerzos en el plano XZ, para esto seleccionamos en plane frame XZ plane y ok.

Ya indicado el plano que debe analizar el software es posible echar a correr el programa, pero para esto se debe seleccionar do no trun case para la carga dead y modal, y luego en analysis monitor option seleccionar always show. Ahora es posible echar a correr el programa cliqueando run now ok.

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Ahora es posible analizar los esfuerzos de normal y deformaciones que sufre el reticulado debido a las cargas que inciden en el.

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8_verificar si la estructura es capaz de soportar las cargas impuestas: El esfuerzo experimentado por cada barra es igual a la carga axial dividida por el área de la sección analizada. Fy=0,6*fy= 14400 ton/m2 Elemento

diametro(mm) normal(tonf)

fc=N/A

1

20

-0,32

-1018,5925

2

20

-0,32

-1018,5925

3

20

-1,54 -4901,97639

4

20

5

20

-1,35 -4297,18709

6

20

-2,14 -6811,83732

7

20

8

20

-1,54 -4901,97639

9

20

-2,14 -6811,83732

10

20

-1,35 -4297,18709

11

20

-0,32

12

20

13

20

14

20

15

20

16

20

0,26 827,6064031

17

20

0,92 2928,453426

18

20

0,92 2928,453426

19

20

0,92 2928,453426

20

20

0,92 2928,453426

21

20

0,26 827,6064031

-2

0,69

-6366,2031

2196,34007

-1018,5925

-1 -3183,10155 -0,32

-1018,5925

-1 -3183,10155 -0,32

-1018,5925

Debido a que los esfuerzos que solicitan la estructura no son mayores que las tensiones admisibles es posible afirmar que el reticulado resiste las cargas que lo están solicitando.

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Conclusión:

En el siguiente avance el posible observar la rapidez con la cual se pueden calcular los esfuerzos en una estructura de barra mediante el software sap2000 versión 14, a diferencia de lo antes vistos en los ramos estructurales, en los cuales los cálculos eran a mano para estructuras simples con pocos grados de libertad y resultaban de gran complejidad cuando aumentaban dichos grados, transformándolo en un trabajo tedioso. También se pudo apreciar que el reticulado era capaz de soportar las cargas las cuales le fueron aplicadas sin problema, comparando las tensiones de trabajo entregadas por el software con las tensiones admisibles Fy=0,6*fy del material entregado que era un acero A37-24ES