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SAP 2000ANALISIS ESTATICO
EJERCICIO1:
Se analizar la estructura de 5 pisos mostrada en la figura.
Del 1er al 3 er piso se utilizara concreto de 240 kg/m2
Del 4to al 5to piso se utilizara concreto de 210 kg/m2
La losa ser de 15 cm.
Placa de 20 cm. de espesor.
Tabiqueria mvil 150 kg/m2
S/c de 250 kg/m2
S/c de la azotea 100 kg/m2
Altura del primer nivel h1= 3.5 m
Altura del segundo al quinto nivel: h2 = h3 = h4 = h5 = 3 m.
PROCEDIMIENTO1.-Una vez iniciado SAP 2000, seleccionamos la opcin en el men:FILE/NEWLuego seleccionamos las unidades:Ton,m,C
Y en el rea Select Template, hacemos clic en Grid Only
2.-De acuerdo a los datos del edificio, completamos el nmero de Grid Lines, en las direcciones X,Y, Z
Luego, hacemos clic en el botn Edit Grid para editar las dimensiones de acuerdo a los planos del edificio.
3. En el rea Display Grids as, seleccionamos la opcin Spacing, seguidamente corregimos en Zgrid Data el valor de Z1 por 3.5, luego clic en OK
Guardar el proyecto con el nombre de EDIFICIO:
FILE / SAVE AS4. DEFINICION DE MATERIALES
Propiedades del Concreto (Tn,m)TIPO DE CONCRETO
CONC240CONC210
Resistencia del Concreto (Tn/m2)24002100
Mdulo de Elasticidad (Tn/m2)2339,2822188,198
Densidad del concreto (Tn/m3)0.240.24
Peso Especfico del concreto2.402.40
Coeficiente de Poissn0.200.20
Coeficiente de Expansin9.9 E -069.9 E -06
Ir al men DEFINE / MATERIALS
5. Hacer clic en Add New Material, luego completar los datos como muestra la figura, luego Hacer clic en OK.
6. Seguir el procedimiento anterior para el otro tipo de concreto:
Clic en OK, y nuevamente en OK.7. DEFINICION DE LAS SECCIONES.-En este paso definiremos las secciones de los elementos estructurales, de acuerdo a un predimensionamiento:
Eje X:
Vigas:
B = L / 10
Reempl.B = 6/10B = 0.60 m
H = B/2
Reempl. :H = 0.60/2H = 0.30 m
Columnas:
La dimensin de la columna en el eje X, puede ser entre 70% a 80% del peralte de la viga; tomaremos 80%, por consiguiente:
t = 0.80 x 0.60
t = 0.48 tx = 0.50 m.Eje Y:
De acuerdo a las dimensiones de los planos del edificio, la longitud de la luz mayor es igual a la del eje X, por lo tanto se tiene lo siguiente:Vigas:
B = 0.60 m
H = 0.30 mColumnas:
ty = 0.50 m.
8. Seleccionar men DEFINE / FRAME SECTIONS ; en el rea Choose Property Type to Add, seleccionar la opcin Add Rectangular, luego hacer clic en el botn Add New Property
9. Luego ingresar los datos, para la Viga de 0.60 x 0.30 con 240 Kg/cm2 de resistencia, colocar el nombre de la seccin V240-0.6X0.3 y elegir el material CONC240, luego ingresar las dimensiones.
10.Luego hacer clic en el botn Concrete Reinforcement , seleccionar Beam, luego OK y nuevamente OK
11. En el rea Choose Property Type to Add, seleccionar nuevamente la opcin Add Rectangular, luego hacer clic en el botn Add New Property, ingresar los datos de la columna de 0.50 x 0.50 y 240 Kg/cm2 de resistencia, seguidamente hacer clic en OK.
11 Repetir el procedimiento anterior para la Viga 0.60 x 0.30 y para la columna 0.50 x 0.50, ambos con 210 Kg/cm2 de resistencia.
Hacer clic en Ok.12 DEFINICION DE LOSAS.-
Seleccionar men DEFINE / AREA SECTIONS
13. Hacer clic en Add New Section y luego ingresar las caractersticas de la losa para 240 kg/cm2 con 0.15 m. de espesor. Digitar en Section Name: LOSA240, luego, seleccionar el material CONC240 y digirtar las caractersticas de la seccin en el rea Thickness, luego clic en OK.
14. Repetir el procedimiento anterior para la losa de 210 Kg/cm2, clic en OK y nuevamente en OK.
15. DIBUJO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES.-15.1 VIGAS
Para dibujar las vigas, primero nos ubicamos en la ventana X-Y-Plane, plano Z=15.5. Luego, hacemos clic en el botn Quik Draw Frame de la barra de herramientas DRAW
Seguidamente, en la ventana Properties of Object, seleccionamos el elemento a dibujar en dicho plano, en este caso seleccionamos: Section = V210-06X0.3Luego, con un clic sostenido, hacemos un recuadro de tal manera que contenga toda el rea del grid en el plano X-Y con Z=15.5. Automticamente se dibujarn las vigas de ltimo nivel.
Luego nos desplazamos con el botn
al plano Z= 12.5, y seguimos el procedimiento anterior. Similarmente en los planos siguientes, seleccionando el elemento correspondiente para cada nivel. (1ro al 3ro: V240-0.6X0.3, 4to al 5to: V210-0.60X0.3).15.2 COLUMNAS
Para dibujar las columnas nos ubicamos en el plano XZ, hacemos clic en el botn
y ubicados en el plano Y =18, hacemos clic en el botn
Luego seleccionamos la seccin C210-0.5X0.5, seguidamente dibujamos en los niveles 4to y 5to. Seleccionamos C240-0.5X0.5, y luego dibujamos en los niveles del 1ro al 3ro.
Nos ubicamos al plano Y= 12, haciendo clic en el botn
, y seguimos el procedimiento anterior.15.3 LOSASNos ubicamos en el plano XY y Z = 15.5, luego, hacemos clic en el botn Quick Draw Area Element
Seguidamente, elegimos la seccin: LOSA210. Para dibujar la losa, hacer clic dentro del rea donde se ubicar la losa, mostrndose de color rojo el elemento dibujado, de esta manera completamos todas las losas en el nivel.
Seguimos el mismo procedimiento anterior, para todos los niveles, asignando correctamente la seccin.16.ASIGNACIN DE DIAFRAGMAS RIGIDOSPara la asignacin de Diafragmas rgidos, nos ubicamos en el plano XY con Z=15.5, luego seleccionamos todos los elementos que se muestran, marcando un rea con el mouse y, seguidamente, vamos al men: ASSIGN / JOINT / CONSTRAINTS
Elegimos en el rea Choose Constraint Type to Add, la opcin Diaphragm, luego clic en Add New Constraint
En la ventana Diaphragm Constraint, no modificamos ningn dato y hacemos clic en OK, luego, nuevamente OK
Seguimos el procedimiento anterior para asignar diafragmas en los 04 niveles restantes.17. ASIGNACIN DE NUDOS RIGIDOSPara la asignacin de nudos rgidos, seleccionar todos los elementos haciendo clic en el botn
Luego elegir la opcin del men: ASSIGN / FRAME / CABLE/TENDON / END LENGTH) OFFSETS. Ingresamos el valor 0.30, en la casilla Rigid-Zone factor. Luego Ok.
18. ASIGNACIN DE RESTRICCIONES
En los apoyos se asignar apoyos fijos de la siguiente manera:
Ubicarse en el plano XY y Z=0, seguidamente seleccionar los nudos del nivel y luego ir al men ASSIGN/JOINT/RESTRAINTS, Luego activar todas las casillas de restricciones o hacer clic en el botn que muestra la figura siguiente:
Clic en Ok.19. DEFINICION DE LOS TIPO DE CARGA19.1 CARGA MUERTALa carga muerta ser dividida en dos:
CM
:Elementos Estructurales (Vigas, columnas, losa)CMADIC:Elementos No Estructurales(Piso Terminado, Tabiquera Mvil)Men:
DEFINE/LOAD CASES...
En la casilla Load Name digitar CM, luego clic en Add New Load.Digitar CMADIC y en la casilla Self Weight Multiplier, digitar 0, luego clic en Add New Load.Eliminar la carga DEAD, seleccionandola y haciendo clic en Delete Load19.2 CARGA VIVASe definirn dos tipos de Carga Viva, para evaluar los mximos esfuerzos: CV1 y CV2
Ir al men:DEFINE/LOAD CASES.. , luego definir las cargas vivas como se muestra, eligiendo adems la opcin LIVE en la casilla Type:
19.3 CARGA DE SISMOLas cargas de sismo se definirn independientemente para el eje x y el eje y, adaptando la Norma Americana UBC-94, a la norma nacional, segn el Reglamento Nacional de Construcciones:
Carga de Sismo en el eje XDigitar en la casilla Load Name, SISX, y en la casilla Type, elegir QUAKE,luego hacer clic en Add New Load.
Clic en el botn Modif. Lateral Load, ingresar los datos como muestra la figura:
Carga de Sismo en el eje YDefinir la carga en el eje y como SISY
Modificar la carga ssmica, con los siguientes factores:
20. ASIGNACION DE CARGASDe acuerdo al RNC, se tienen las siguientes sobrecargas:
Carga Muerta Adicional (Elementos no estructurales):
Nivel1 al 4to:
Tabiquera
:150 Kg/m2
Piso Terminado:100 Kg/m2
Nivel5to:
Piso Terminado:100 Kg/m2
Carga Viva:
Nivel1 al 4to:
Edificacin
:200 Kg/m2
Nivel5to:
Azotea
:100 Kg/m2
La asignacin de cargas se realizar de acuerdo al siguiente cuadro:Dameros:
N DAMEROCARGAS (TN/M2)
Del 1 al 4to Nivel5to Nivel
CMADICCV1CV2CMADICCV1CV2
010.250.200.100.10
020.250.200.100.10
030.250.200.100.10
040.250.200.100.10
050.250.200.100.10
060.250.200.100.10
070.250.200.100.10
080.250.200.100.10
090.250.200.100.10
100.250.200.100.10
110.250.200.100.10
120.250.200.100.10
21. ASIGNACIN DE CARGAS MUERTAS
Ubicados en el plano XY y Z=3.5, seleccionamos los dameros del 1 al 12, cambiamos de nivel a Z=6.5 y seleccionamos cada uno de los dameros. Repetimos el procedimiento para Z=9.5 y Z=12.5.Vamos al Men:ASSIGN / AREA LOADS / UNIFORM
Elegimos CMADIC con un valor de 0.25. Clic en OKCambiamos de nivel a Z=15.5, seleccionamos los dameros del 1 al 12.Men: ASSIGN / AREA LOADS / UNIFORM Ingresamos CMADIC y un valor de 0.10 para el ltimo nivel.
22. ASIGNACIN DE CARGAS VIVASUbicados en el plano XY y Z=3.5, seleccionamos los dameros 1,3,5,7,9 y 11; similarmente para los niveles Z= 6.5, Z=9.5 y Z=12.5.
Vamos al Men: ASSIGN / AREA LOADS / UNIFORM , luego ingresamos los datos como se muestra:
Cambiamos de nivel a Z=15.5, seleccionamos los dameros 1,3,5,7,9 y 11.Men: ASSIGN / AREA LOADS / UNIFORM Seleccionamos CV1 y un valor de 0.10 para el ltimo nivel.
Similar procedimiento seguimos para los dameros: 2,4,6,8,10 y 12 para los niveles del 1 al 4
Y para los dameros: 2,4,6,8,10 y 12 para el 5 nivel.
23. DEFINICION DEL PESO DE LA EDIFICACINDe acuerdo al RNC, se tiene que el peso P de la edificacin, se calcular adicionando a la carga permanente y total de la edificacin un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinar, para nuestro caso de la siguiente manera:
En edificaciones de la categora C, se tomar el 25% de la carga viva
Por lo tanto:
P = W(CMtot) + %W(CV)
Donde:
W(CMtot)= Peso de la Carga Muerta
= W(CM) + W(CMADIC)
%W(CV)=Porcentaje del Peso de la Carga Viva = 0.25W(CV1) + 0.25 W(CV2)
Para definir el peso de la Edificacin, vamos al men:DEFINE / MASS SOURCE
Elegimos la opcin From Loads, luego clic en Add
Adicionamos las dems cargas, con su correspondiente coeficiente:
24. CONTROL DE DESPLAZAMIENTOSPara poder controlar los desplazamientos, primero debemos de procesar los datos, eligiendo la opcin: ANALIZE/ RUN ANALYSIS Luego, seleccionar MODAL, y hacer clic en Run/Do Not Run Case, seguidamente clic en Run Now.
Para poder visualizar los desplazamientos, vamos al men
DISPLAY / SHOW TABLES
Clic en Select Load Cases y seleccionamos SISX y SISY, luego clic en Select Analysis Case
Por ltimo clic en OK, y obtenemos los resultados de la columna U1 y U2, para los nudos analizados.De acuerdo al RNC los desplazamientos mximos probables se calculan de la siguiente manera:
Desplazamiento Mximo Probable = (di/hi) x (3/4R)
Donde:
di = Desplazamiento relativo del nivel i
hi = Altura del nivel i
R = Coeficiente de Reduccin
Adems:
di = Di-Di-1Donde:
Di = Desplazamiento Absoluto del nivel i
Di-1 = Desplazamiento Absoluto del nivel i-1
El anlisis correspondiente de los desplazamientos de los elementos del edificio, lo realizaremos con el centro de masa. El resultado del anlisis se muestra a continuacin:
Nivel iAltura del nivel i (hi)sismo xCONDICION
Des AbsDes RelDistorsionDist Max Prob
530.00970.00000.00000.0000CUMPLE
430.00970.00190.00060.0037CUMPLE
330.00780.00240.00080.0048CUMPLE
230.00550.00270.00090.0055CUMPLE
13.50.00270.00270.00080.0046CUMPLE
00
Nivel iAltura del nivel i (hi)sismo YCONDICION
Des AbsDes RelDistorsionDist Max Prob
530.02770.00000.00000.0000CUMPLE
430.02770.00540.00180.0107NO CUMPLE
330.02240.00690.00230.0137NO CUMPLE
230.01550.00000.00000.0000CUMPLE
13.50.01550.01550.00440.0266NO CUMPLE
00
ANALISIS DEL EDIFICIO INCLUYENDO PLACASSe realizar un anlisis del edificio, incluyendo placas con las siguientes dimensiones:
Estas placas sern ubicadas en las siguientes columnas:
Para incluir placas en el edificio, primero hacemos clic en el botn LOCK/UNLUCK MODEL
Luego seguimos el siguiente procedimiento:
Definicin de Elementos:Se definirn los siguientes elementos:
NOMBREANCHOMATERIAL NAME
PLACA2100.20CONC210
PLACA2400.20CONC240
Men:
DEFINE / AREA SECTION .. / ADD NEW SECTION
Dibujo de PlacasMenu:DRAW / DRAW REFERENCE POINT /
Digitamos 0.65 en Offset X .
luego hacemos clic en las columnas: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
Seguidamente digitamos -0.65, y hacemos clic en las columnas 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
Digitamos Offset Y = 0.70, luego hacemos clic en las columnas: 7,8,9 y 10.
Luego digitamos Offset Y = -0.70, luego hacemos clic en las columnas: 7,8,9 y 10.
Ubicados en el plano XZ, Y=0, hacemos clic en el botn QUICK DRAW AREA ELEMENT
Seleccionamos el elemento PLACA240 y luego hacemos clic en las reas correspondientes del 1 al 3er nivel.Similar procedimiento realizamos para los elementos PLACA210
Modificacin de los Diafragmas:
Ubicados en el plano XY, Z=3.5, seleccionamos todos los elementos, y luego vamos al men:
ASSIGN / JOINT / CONSTRAINTS
Seleccionamos DIAPH1 , luego Diaphagm, hacemos clic en Modif. / Show Constraint .., y por ltimo OK.
Repetimos el procedimiento para cada uno de los diafragmas en cada nivel
Luego, ubicados en el plano XY y Z=0, seleccionamos todos los nudosMen:
ASSIGN / JOINT / RESTRAINTS
CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS
Para poder controlar los desplazamientos, procesaremos los datos, eligiendo la opcin: ANALIZE / RUN ANALYSIS
Seguimos el procedimiento descrito anteriormente, y los resultados son los siguientes:
Nivel iAltura del nivel i (hi)sismo xCONDI
Des AbsDes RelDistorsionDist Max Prob
530.01850.00260.00090.0051CUMPLE
430.01590.00360.00120.0071NO CUMPLE
330.01230.00440.00150.0089NO CUMPLE
230.00790.00470.00160.0095NO CUMPLE
13.50.00320.00320.00090.0054CUMPLE
00
Nivel iAltura del nivel i (hi)sismo YCONDI
Des AbsDes RelDistorsionDist Max Prob
530.02090.00270.00090.0053CUMPLE
430.01820.00400.00130.0081NO CUMPLE
330.01420.00510.00170.0101NO CUMPLE
230.00910.00540.00180.0107NO CUMPLE
13.50.00380.00380.00110.0064CUMPLE
00
El anlisis no ha cumplido con los desplazamientos mximos permitidos, por consiguiente, realizaremos un anlisis incluyendo placas con otras dimensiones.
Analizaremos el edificio, incluyendo 04 placas como muestra la figura, con las siguientes dimensiones:Largo = 5.50 m.
Ancho = 0.20 m.
Eliminamos todas las placas dibujadas en el anlisis anterior. Men:SELECT / AREA SECCTIONS / PLACA210 / OK -----------TECLA Supr. REPETIR EL PROCESO PARA LA PLACA240
Luego, dibujamos las nuevas placas en todos los niveles en los respectivos planos, usar las vistas XZ, YZ. Usamos la herramienta:
Repetimos el procedimiento anterior que consiste en seleccionar las placas rgidas para su posterior conformacin en elementos shell:
Men:SELECT / AREA SECCTIONS / PLACA210 y PLACA240
Luego:Men:EDIT / Mesh Areas /
ASSIGN / JOINT / CONSTRAINTS
Seleccionamos DIAPH1 , luego Diaphagm, hacemos clic en Modif. / Show Constraint .., y por ltimo OK.
Repetimos el procedimiento para cada uno de los diafragmas en cada nivel
Rectificamos las restricciones en el plano XY con Z=0:Realizamos la unin Placa Columna:Seleccionamos el edificio.
Men:EDIT / DIVIDE FRAME /
Seleccionar la opcin Break at intersections , luego clic en OK
Colocamos los apoyos en el edificio, ubicados en el plano XY y Z=0, seleccionamos todos los nudos, luego men ASSIGN / JOINT / RESTRAINTS
Modificamos los diafragmas, de acuerdo al procedimiento seguido en el anterior anlisis:
CONTROL DE DESPLAZAMIENTOS
Para poder controlar los desplazamientos, procesaremos los datos, eligiendo la opcin: ANALIZE/ RUN ANALYSIS.Seguimos el procedimiento descrito anteriormente, y los resultados son los siguientes:
ANALISIS CON PLACAS 5.50 X 0.20
Nivel iAltura del nivel i (hi)sismo xCONDI
Desp. AbsDesp. RelDistorsinDist Max Prob
530.0056180.00150.00050.0030CUMPLE
430.0041370.00120.00040.0024CUMPLE
330.0029340.00110.00040.0023CUMPLE
230.0017930.00100.00030.0020CUMPLE
13.50.0007870.00080.00020.0013CUMPLE
00
Nivel iAltura del nivel i (hi)sismo YCONDI
Desp. AbsDesp. RelDistorsinDist Max Prob
530.005140.00100.00030.0021CUMPLE
430.004100.00120.00040.0024CUMPLE
330.002910.00110.00040.0023CUMPLE
230.001770.00100.00030.0020CUMPLE
13.50.000770.00080.00020.0013CUMPLE
00
15100\/fc (Kg/cm2)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
3
4
5
6
7
8
10
9
