Ejemplo 2

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PER HUARAZ.

ANLISIS ESTTICO Y SSMICO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO Y ACERO CON SAP2000.

Expositor: Ing. Jos Alberto Acero Martnez. 7

Ejemplo N2: Anlisis Ssmico Esttico de un edificio de tres niveles.

1. Haga doble click en el icono de SAP2000 en el escritorio o busque la carpeta donde se instal el programa y haga click en SAP2000.exe.

2. En la lista desplegable de la esquina inferior derecha seleccione las unidades Creando Geometra.

3. Men File New Model from Template Presione el botn izquierdo del ratn cuando el puntero se encuentre sobre el botn que corresponde a un prtico espacial (el segundo botn de la segunda lnea).

4. En el cuadro Space Frame: Number of Stories = 3. Number of Bays Along X = 2. Number of Bays Along Y = 2. Story Heights = 4 (altura del primer nivel, es decir, la distancia desde la parte superior

de la zapata hasta el eje de las vigas en el primer nivel). Bay Width Along X = 5.575(a ejes). Bay Width Along Y = 6.025(a ejes). Quitar marca en Restraints. OK. Se abren dos ventanas, una con una vista tridimensional y otra plana. Para poner en foco una ventana haga click en cualquier lugar de la ventana. Use los iconos XY, XZ, YZ y 3D, as como aquellos con una flecha hacia arriba o hacia abajo, para cambiar la vista.

5. Men DRAW Edit Grid. 6. En cuadro Modify Grid Lines:

Marcar Glue Joints to Grid (en la parte inferior, para arrastrar los nudos junto con la grilla).

En la zona Direction seleccionar Z. Estn listados 4 valores, de los cuales los primeros dos son correctos. Debe modificar los otros dos.

Click en 8 (primer valor numrico incorrecto). ste se copia a la casilla Z Location. Escriba 6.8. Haga click en Move Grid Line.

Click en 12 (valor numrico incorrecto). ste se copia a la casilla Z Location. Escriba 9.6. Haga click en Move Grid Line.

OK. Se actualiza la ventana activa. Puede hacer click sobre la otra ventana y luego en el icono del lpiz (Refresh Window) para actualizarla.

Si fuera necesario podra modificar o aumentar en forma similar las lneas de retcula X e Y. Esto se puede realizar para establecer lneas de retcula en las coordenadas del centro de masas (es decir, donde acta la resultante de las fuerzas de sismo), en este caso en particular actan en las coordenadas x=0 y y=0, que ya estn definidas. 7. Men File Save As ... 8. Seleccione la carpeta donde guardar su trabajo. Escriba el nombre del trabajo (sin

extensin) y haga click en Guardar.




Apoyos y Vnculos

9. Haga click en el icono 3D. Active la otra ventana y haga click en el icono XY. Con el botn flecha hacia abajo (down one grid line), desplace la vista hasta tener el plano Z=0.

10. Haga click en el extremo superior izquierdo y, manteniendo presionado el botn izquierdo del ratn, desplcese hasta la esquina inferior derecha. Todos los objetos (nudos) dentro de la ventana han quedado seleccionados (note que los nudos estn marcados con una X de color amarillo).

11. Haga click en el botn que muestra un apoyo de articulado . Se abre el cuadro Joint Restraints.

12. En el cuadro Joint Restraints: Marque las casillas correspondientes a los seis grados de libertad. Lo mismo se

consigue ms fcilmente haciendo click sobre el botn que muestra un empotramiento. OK.

Si uno tuviera su centro de masas en otro punto diferente a los ejes de las coordenadas globales, tendra que seguir los siguientes pasos: definirse las grillas respectivas en DRAW Edit Grid, como se dijo en el comentario final del tem 6, para luego aadir un Joint Master. Para ello desplazar la vista hasta que corresponda a la primera losa(con los iconos que tiene las flechas). Click en el botn Add Special Joint (icono con un punto celeste sobre campo gris

barra izquierda) y Click en el punto (x,y), el centro de masas en el primer nivel. Presione la tecla ESC o click en el botn Pointer Tool (flecha celeste inclinada), y luego hacer lo mismo para los dems niveles.

Luego seleccionar los nudos creados, ir al icono Joint Restraints , y marcar las casillas correspondientes a los grados de libertad U3,R1,R2(esto simula un punto sobre una losa con dos desplazamientos U1, U2 y una rotacin R3).

13. Con una ventana extensible, como se hizo en el tem 10, seleccione todos los elementos

del plano correspondiente a la losa del primer nivel. 14. Men Assign Joint Constraints En la lista desplegable escoja Add Diaphragm. 15. Acepte todo lo propuesto haciendo OK y nuevamente OK. 16. Con el botn de flecha hacia arriba (up one grid line) desplace la vista al plano

correspondiente a la segunda losa. 17. Repita los pasos 13 al 15. 18. Repita anlogamente para los nudos de la tercera losa.

19. Icono EDIT Change Labels next number=1, increment=1 OK

20. Haga click en el botn Guardar




Materiales

21. Men DEFINE Materials. 22. En el cuadro Define Materials marque CONC y luego haga click en Modify/Show Material. 23. En el cuadro Material Property Data indique (todas las unidades son toneladas y metros):

Mass per unit Volume = 0 Weight per unit Volume = 2.40 Modulus of Elasticity = 2.E6 Poissons ratio = 0.20 Coeff of thermal expansion = 1.E-5 Reinforcing yield stress = 42000(es decir 4200 kg/cm2) Concrete strength = 2100(es decir 210 kg/cm2) Shear steel yield stress = 28000 Concrete shear strength = 2100 OK.

24. Haga nuevamente OK para cerrar el cuadro Define Materials.

25. Haga click en el botn Guardar Secciones

26. Men DEFINE Frame Sections. 27. En el cuadro Define Frame Sections seleccione FSEC1 y haga click en Modify/Show

Section. 28. En el cuadro Rectangular Section:

Modifique el nombre de la seccin a V25x50 Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC (esto es muy importante). Depth = 0.50 Width = 0.25 Haga click en Reinforcement Marque Beam y OK OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)

29. En la segunda lista desplegable seleccione Add Rectangular 30. En el cuadro Rectangular Section:

Modifique el nombre de la seccin a C30x50 Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC (esto es muy importante). Depth = 0.50 Width = 0.30 Haga click en Reinforcement Marque Column y OK OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)

31. En el cuadro Rectangular Section: Modifique el nombre de la seccin a PL25x70 Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC (esto es muy importante). Depth = 0.25(para no girar los ejes) Width = 0.70 Haga click en Reinforcement Marque Column y OK OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)

32. En la segunda lista desplegable seleccione Add Angle. 33. En el cuadro Angle Section:

Modifique el nombre de la seccin a PL25x150 Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC (esto es muy importante). Outside vertical leg = 1.50. Outside horizontal leg = 1.50. Horizontal leg thinckness=0.25.




Vertical leg thinckness=0.25. OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)

34. En la segunda lista desplegable seleccione Add Circle. 35. En el cuadro Circle Section:

Modifique el nombre de la seccin a C40. Despliegue la lista de materiales y seleccione CONC (esto es muy importante). Diameter=0.40. OK (regresa al cuadro Define Frame Sections)

36. Al terminar con todas las secciones requeridas, vuelva a hacer OK para cerrar el cuadro Define Frame Sections.

Asignacin de las Secciones a los Elementos

37. Poner en foco ventana con vista 3D VIEW Set 3D view Botn XZ OK. 38. Seleccionar las columnas de esquina(12 frames), haciendo uso de una ventana extensible

y haciendo recorrer los planos XY con el icono Down One Gridline, luego con el icono Assign Frame Sections PL25x150 OK (note que las vigas tienen seccin V25x50).

39. Botn Clr para borrar cualquier seleccin. En la vista plana XZ seleccione los elementos que deben ser circulares (6 frames).

40. Botn Assign Frame Sections C40 OK. 41. En la vista plana YZ seleccione los elementos que deben ser rectangulares C30x50(6

frames). 42. Botn Assign Frame Sections C30x50 OK. 43. En la vista plana YZ seleccione los elementos que deben ser muros de cortante PL25x70

(3 frames). 44. Botn Assign Frame Sections PL25x70 OK. 45. Hacer click en cualquier zona de la vista 3D.

46. Haga click en el botn Set Elements y marque la casilla Show Extrusions; luego haga OK. Tres ejes de las muros de corte en L no estn orientados correctamente(total 9 frames).

47. En vistas planas seleccione los muros de corte que deben ser rotados primero los tres frames del lado derecho(3D View). Esto puede hacerse haciendo click sobre el elemento con el ratn o con una ventana extendible.

48. Men ASSIGN Frame Local Axes. 49. En el cuadro Assign Frame Local Axes:

En la casilla angle in degrees indicar 90 (excepcionalmente podra indicarse otro valor).

OK. 50. De otro lado los muros de corte del lado derecho al fondo(3D View), seleccionarlos

haciendo click sobre el elemento con el ratn o con una ventana extendible. 51. Men ASSIGN Frame Local Axes. 52. En el cuadro Assign Frame Local Axes:

En la casilla angle in degrees indicar 180. OK.

53. Finalmente los muros de corte del lado izquierdo al fondo(3D View), seleccionarlos haciendo click sobre el elemento con el ratn o con una ventana extendible.

54. Men ASSIGN Frame Local Axes. 55. En el cuadro Assign Frame Local Axes:

En la casilla angle in degrees indicar 270. OK.




56. Al terminar, haga click nuevamente en el botn Set Elements y quite la marca en

Show Extrusions.

57. Seleccione todos los elementos haciendo click en el botn 58. Men ASSIGN Frame End Offsets. 59. En el cuadro Frame End Offsets:

Marque Update lenghts from current connectivity. Escriba 0.75 en la casilla Rigid Zone Factor.(Por concentracin de esfuerzos, reduce la

longitud del brazo rgido). OK.

60. Haga click en el botn Guardar. Declaracin de los Sistemas de Carga y Combinaciones

Se considerarn 3 sistemas de carga estticos: D Cargas permanentes. L Cargas vivas sobre los prticos(en direccin X - Y). EQ Carga ssmica esttica(Norma E-030). Para este caso se realizar el anlisis solo para una direccin, aunque se debe hacer para las cuatro direcciones.

En este caso el programa considerar los dos posibles signos. Conforme a la norma E-060 se tendrn las combinaciones siguientes:

COMB1 1.5 D + 1.8 L COMB2 1.25 (D+L+EQ) COMB3 1.25 (D+L-EQ) COMB4 0.9 D + 1.25 EQ COMB5 0.9 D - 1.25 EQ

Ud. Tambin puede definir otro tipo de combinacin jugando con la carga viva, es decir los dameros. Esto es a criterio de cada Ingeniero.

En el programa SAP2000:

61. Men DEFINE Static Load Cases. 62. En el cuadro Define Static Load Cases:

Seleccione LOAD1 y cmbielo por D. Mantenga el tipo DEAD y 0 en Self Weight Multiplier.(sin considerar peso propio) Haga click en Change Load En la casilla Load escriba L. Abra la lista desplegable Type y seleccione LIVE. Cambie Self Weight Multiplier a 0.




Haga click en Add new Load En la casilla Load escriba EQ. Abra la lista desplegable Type y seleccione QUAKE. Cambie Self Weight Multiplier a 0. Haga click en Add new Load OK

63. Men DEFINE Load Combinations (la ltima lnea) 64. En el cuadro Define Load Combinations, Click en Add New Combo 65. En el cuadro Load Combination Data:

Combination Name: dejar COMB1. Desplegar la lista Load Combination Type y seleccionar ADD. Desplegar la lista Case Name y escoger D. En la casilla Scale Factor escribir 1.5.

Hacer click en Add. Desplegar la lista Case Name y escoger L. En la casilla Scale Factor escribir 1.8. Hacer

click en Add. Marcar la casilla Use for Concrete Design. OK

66. Click en Add New Combo (COMB2) y en el cuadro Load Combination Data: Seleccionar D en la lista (queda marcada en color azul). En la casilla Scale Factor

escribir 1.25. Hacer click en Modify. Seleccionar L en la lista (queda marcada en color azul). En la casilla Scale Factor

escribir 1.25 Hacer click en Modify. Desplegar la lista Case Name y escoger EQ. En la casilla Scale Factor escribir 1.25.

Hacer click en Add. Marcar la casilla Use for Concrete Design. OK

67. Repetir en la misma forma definiendo las restantes combinaciones, hasta COMB5. 68. Ud. tambin puede hacer una envolvente que es la superposicin de las 5 combinaciones,

para ello Click en Add New Combo: Combination Name: dejar ENVOL. Desplegar la lista Load Combination Type y seleccionar ENV. En Title colocar Envolvente. Borrar todo lo que este en la lista previa con DELETE. Desplegar la lista Case Name y

escoger COMB1. En la casilla Scale Factor escribir 1. Hacer click en Add. Asi mismo y en forma correlativa seleccionar COMB2, COMB3. COMB4, COMB5 en la

lista. En la casilla Scale Factor escribir 1. Hacer click en Add, para todos los casos. OK

69. Terminar la definicin de combinaciones haciendo OK. 70. Hacer click en el botn Guardar

Cargas En las figuras adjuntas se muestran las cargas en cada prtico y en cada sistema de cargas. En cada caso:

71. Seleccionar todas las vigas que tienen igual carga. Se recomienda hacer la seleccin en vistas bidimensionales y no en la vista 3D.

72. Hacer click en el botn Assign Frame Span Loading (tiene el dibujo de una viga con cargas) o bien men ASSIGN Frame Static Loads Point and Uniform.

73. En el cuadro Point and Uniform Span Loads: Asegurarse que se indica D, L y EQ segn corresponda, en la casilla superior derecha. Escoger Global Z en la lista desplegable para Direction. En la casilla Uniform Load ingresar la carga uniformemente repartida, con signo

negativo (puesto que positivo correspondera al sentido positivo del eje global Z).




OK, con lo que se cierra el cuadro y se borra la seleccin. 74. Repetir para todas las cargas en los sistemas D y L. 75. Para asignar la carga EQ(Carga ssmica esttica), seleccionar el nudo donde la aplicar,

normalmente el centro de masas. Hacer click en el botn Assign Joint Loading o bien men ASSIGN Joint Static Loads Forces, aplicar tanto la carga horizontal como el momento torsor accidental, en coordenadas globales para cada nivel. Ver figuras adjuntas y archivo en Excel.

76. Click en el botn Guardar Definiendo y asignando GROUP

77. Men DEFINE Groups...(la octava lnea) 78. En el cuadro Define Groups:

En Groups tipear BASE. Hacer click en Add New Group Name. OK

79. Para asignar el Group(Grupo), hacer click en alguna ventana que se encuentra en algn

plano por ejemplo YZ, tambin puede ser XZ(no la de 3d) ir al icono . 80. Seleccionar los nudos de la base(9 nudos) como lo hizo en el item 10, hacer click en el

icono (Barra del lado izquierdo), y manteniendo el botn izquierdo oprimido del mouse, arrastar una lnea que cruce solo las columnas del primer nivel, habr seleccionado esas columnas.

81. Men ASSIGN Groups Name...(la penltima lnea) 82. En el cuadro Assign Groups, seleccionar BASE, OK, habr asignado a toda la base un

GROUP. Anlisis

83. Men ANALYZE Set Options 84. Seleccionar el dibujo que tiene un prtico en 3D. Verificar que todos los grados de libertad

estn activados. OK 85. Seleccione todas las vigas que requieren ser diseadas. 86. Men ASSIGN Frame Output segments 87. Escriba 10 en Number of Output Segments y haga OK. Esto permite obtener resultados en

11 secciones (es decir, a cada dcimo de la luz libre). Si no se indica esto, el programa supone 4 segmentos para las vigas y 2 para las columnas.

88. Icono Run Click 89. Botn Display Static Deformed Shape .Alternativa: men DISPLAY Show Deformed

Shape. 90. En cuadro Deformed Shape Seleccionar EQ Marcar Wire Shadow OK

91. Botn Member Force Diagram for Frames . Alternativa: men DISPLAY Show Element Forces/Stresses Frames.

92. En el cuadro: Seleccionar ENVOL en lista desplegable Marcar Moment 33 OK

Diseo

93. Men OPTIONS Preferences Concrete Verifique que se usar ACI-318.OK 94. Men OPTIONS Windows One

95. Seleccionar todos los elementos con el botn




96. Men DESIGN Redefine Element Design Data Change Element Type Sway Ordinary- OK.

97. Men DESIGN Start Design/Check 98. Cambiar unidades a Ton-cm. Refrescar las ventanas. 99. Hacer click sobre una viga con el botn derecho del ratn Observar tabla que indica el

refuerzo para cada combinacin y seccin. 100. Seleccionar una combinacin para una seccin - Hacer click en el botn Details

Despus de observar los resultados, cerrar el cuadro haciendo click en la esquina superior derecha.

101. Hacer click sobre una columna con el botn derecho del ratn Observar la tabla que indica el refuerzo para cada combinacin y seccin. Se puede observar tambin el diagrama de interaccin.

102. Hacer click en Details Cerrar cuadro. Tablas de Datos y de Resultados

103. Para preparar archivo de datos en texto: men FILE, Export, SAP2000.s2k 104. Para imprimir resultados use el men FILE Print Output Tables.

Las grficas pueden imprimirse directamente. Sin embargo, es mejor copiarlas al portapapeles (Alt+ImprPant) y pegarlas en otro documento. Para cambiar colores de fondo y otros use el men OPTIONS Colors.

Ver resultados de Group

105. Men DISPLAY Show Group Joint Force Sums..... 106. En el cuadro Select Groups, seleccione BASE 107. OK

Ejemplo 2

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Transcript of Ejemplo 2