edificio aporticado 3n-c°a°-sap2000v15
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MsC Ricardo Oviedo Sarmiento [email protected]
http://oviedos.tripod.com/oviedo.htm
ANALISIS DE UNA ESTRUCTURA APORTICADA DE CONCRETO ARMADO DE 3 NIVELES
UTILIZANDO SAP 2000 v.15
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Fachada
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Plano de arquitectura
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Plano de arquitectura
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SAP2000 v15.0.0 (Versin con la que se
va a disear)
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V1 .25x.35
V2 .25x.40
V3 .25x.50
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Abriendo el programa
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Definimos las
unidades (Ton, m)
Men desplegable de los sistemas de unidades - Ubicado en la parte inferior derecha
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Creamos un nuevo modelo: FILE New Model
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Definimos el modelo y editamos la malla de trabajo: Seleccionamos Grid Only
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Definimos la cantidad de grillas que utilizaremos para el diseo en el eje X, Y y Z
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Clic derecho
en la pantalla
Ir a Edit Grid Data para editar la distancia entre
Grillas
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Para modificar las grillas de la estructura
global Modify/Show System
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Definimos los valores de las distancias entre
grilla y grilla En la ventana
definimos nuestros ejes y elevaciones
en nuestro sistema de
coordenadas
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Definimos los materiales Define Materials
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Definimos las propiedades de los materiales en: Add New Material
En el caso de querer modificar o ver las propiedades de algn material ya creado vamos a: Modify/Show Materials
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Los materiales que utilizaremos deben estar en funcin a la
norma E.060 Concreto Armado
En esta ventana ingresaremos las
propiedades del concreto f`c = 210 kg/cm2
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Definimos las secciones Define Section Properties Frame Sections
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Para agregar una nueva seccin:
Add New Property
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En la siguiente ventana tendremos
unas secciones predeterminadas y
el material de la seccin (Concreto)
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Nombre de la seccin V01 50x25
Tipo de material
Peralte
Ancho
Definiendo VIGAS
Clic
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Diseo para VIGA (Beam)
Picamos en Concrete Reinforcement para definir el refuerzo a utilizarse
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Definiendo COLUMNAS
Tipo de material
Lado
Lado
Clic
Nombre de la seccin C01 40x40
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Entramos a Concrete Reinforcement y seguimos un procedimiento similar, con la diferencia de que ahora
seleccionamos que el tipo de diseo sea para una columna
Diseo para COLUMNA (Column)
Distancia entre las barras de
confinamiento
Refuerzo para diseo
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Dibujamos el modelo estructural
Seleccionamos la Vista en XZ para
tener mas facilidad al dibujar las
columnas
Usamos las herramientas de dibujo de frames
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Columnas dibujadas
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Para ver las columnas o vigas con su grosor, hacemos: Check Extrude View
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Dibujamos las vigas principales y secundarias de la misma manera
que las columnas.
Modelo Estructural
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Asignamos los apoyos de la
base de la estructura
Seleccionamos los nudos de la base que
en este caso se encuentran en Z=0
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Ingresamos a:
Assign Joint Restraints
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En esta ventana podemos elegir el tipo de apoyo, as como
modificar las restricciones tanto de traslacin como de rotacin
Considerando la estructura como empotrada en el
suelo, se restringen los 6 grados de
libertad del nudo
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Apoyos Empotrados en la base
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Definimos los estados de carga: Define Load Patterns
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Utilizamos 2 estados de carga: Cargas muertas (D) y Cargas vivas (V)
En el estado de cargas muertas consideramos 1
a su factor por peso propio (Lo que significa
que el programa considerara el peso
propio de los elementos)
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Metrado de cargas de los elementos Frame - Vigas
Carga Viva (Ton/m) Carga Muerta (Ton/m)
Viga 1 (25x35) 1.07588 2.16665
Viga 2 (25x40) 0.3125 0.448
Viga 3 (25x50) 1.3125 2.140
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Previamente se debe realizar un metrado de cargas muertas y cargas vivas (Norma E.0.20 de
Cargas)
Procedemos a CARGAR los elementos FRAME
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Para cargar los elementos frame: Assign Frame loads Distributed
1 Carga Distribuida
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Seleccionamos el estado de carga
Tipo y direccin de carga de acuerdo a
nuestro sistema de coordenadas
Si la carga es constante en
todo el elemento
frame
Si las cargas fueran variables
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En el modelo tambin habr una carga puntual equivalente al peso del parapeto en el voladizo de la parte frontal
Del metrado realizado: P= 1075.88 Kg
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Para cargar los elementos frame: Assign Joint loads Forces
2 Carga Puntual
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Seleccionamos el estado de carga
Colocamos la fuerza que
tenemos en ese nudo
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Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas
principales debido a la carga muerta en la edificacin
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Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas
principales debido a la carga viva en la edificacin
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Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas secundarias debido a la carga
muerta en la edificacin
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Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas secundarias
debido a la carga viva en la edificacin
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REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
RNE. 0.30 Diseo Sismorresistente
Cap. IV Anlisis de Edificios
16.3 Peso de la edificacin
El peso se calculara adicionando a la
carga permanente y total de la edificacin un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determina
de la siguiente manera:
b) En edificios de categora C, se tomara el 25% de la carga viva
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Carga del total de la edificacin
Adicionamos el 25% de la carga viva
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Para asignar Brazos Rgidos: Assign Frame End (length) offsets
Seleccionamos toda la estructura y seguimos el siguiente procedimiento
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Ingresamos el factor de rigidez
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Para asignar Diafragmas: Assign Joint Constraint
Primero seleccionamos todos los nudos (Joint) del nivel en el que
estamos y luego seguimos la secuencia indicada
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Seleccionamos la opcin:
Diaphragm
Agregamos nuevo diafragma por piso:
Add New Constraint
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Nombre del diafragma
Sistema de coordenadas
Eje respecto al cual se aplica el diafragma
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Diafragmas de los pisos 1,
2 y 3
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Tabla de periodos y aceleraciones con los que definiremos el espectro
de sismo, para ello copiaremos estos valores en el bloc de notas y lo
exportaremos al Sap2000 para crear el espectro
Creamos el espectro
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Define Functions Response Spectrum
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Seleccionamos la opcin From File para que nuestro espectro sea definido en
base a nuestro archivo de texto
Agregamos el nuevo espectro en: Add
New Function
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Nombre del espectro
Indicamos aqu la ruta del archivo que contiene los datos del espectro
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Grafica del espectro
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Definimos la cantidad de modos que utilizaremos
Define Load Cases
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Editamos para colocar el
numero de modos
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Colocamos el numero de modos de la estructura
(3 modos por piso)
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Definimos los estados de carga para el anlisis
Define Load Cases
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Agregamos los casos de carga debido al sismo: Add New Case
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Asignamos el caso de carga EX (Debido al Espectro en el
eje X)
Adicionamos el caso de carga ESPECTRO
Caso de carga debido al espectro en X
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Asignamos el caso de carga EY (Debido al Espectro en el
eje Y)
Caso de carga debido al espectro en Y
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Asignamos el caso de carga EZ (Debido al Espectro en el
eje Z)
Caso de carga debido al espectro en Z
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Tenemos todos los casos de carga definidos listos para
analizar el modelo
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Combinaciones de carga
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
RNE. 0.60 Concreto Armado
Cap. IX Requisitos de Resistencia y servicio
9.2 Resistencia Requerida
9.2.1 U1 = 1.4 CM + 1.7 CV 9.2.3 U2 = 1.25 (CM + CV) + EX U3 = 1.25 (CM + CV) EX U4 = 1.25 (CM + CV) + EY U5 = 1.25 (CM + CV) EY U6 = 0.9 CM + EX U7 = 0.9 CM EX U8 = 0.9 CM + EY U9 = 0.9 CM EY U10 = 1.25 (CM + CV) + EZ
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Definimos las combinaciones de carga
Define Load Combinations
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Agregamos una nueva combinacin en: Add New Combo
Las combinaciones de carga deben estar de acuerdo con la norma E.060 de Concreto Armado
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Nombre de la Combinacin Comb1
Cargas que intervienen
Factor de escala de las cargas
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Nombre de la Combinacin Comb2
Cargas que intervienen
Factor de escala de las cargas
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Seleccionamos Envelope
Creamos la combinacin Envolvente
Aadimos las 10 combinaciones anteriores para
crear esta combinacin
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Combinaciones con las que
trabajaremos
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Antes de ejecutar el anlisis debemos verificar que este activada la opcin de Anlisis Tridimensional
Analyze Set analysis options
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Activamos Space Frame
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Analizamos la estructura
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Run Now para empezar a correr el programa
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Antes de continuar, debemos revisar que no hay ningn mensaje de error o advertencia, si fuese as debemos revisar el modelo, de acuerdo a lo que nos indique el
mensaje.
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Presentacin de resultados
Chequeamos las deformadas de la estructura: Display Show Deformed Shape
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Realizado el anlisis, se pueden obtener las deformadas debidas a los diferentes estados de carga y combinaciones definidas anteriormente; as como las fuerzas resultantes en cada
elemento de la estructura (fuerzas axiales, cortantes y momentos)
Muestra las deformadas de
la estructura ocasionada por la envolvente
de combinaciones
cargas.
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Se muestra la deformada de un eje con los valores de
desplazamientos y rotaciones de uno de los nudos
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Para obtener fuerzas axiales, cortantes o momentos: Display Show forces/Stresses Frames/Cables/Tendons
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Nos mostrara el
momento 3 3 que es el que nos muestra
los mximos momentos que se presentaran en la
estructura
Muestra los resultados en diagramas de
colores; la segunda opcin nos muestra los
valores de los resultados
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Resultados de la carga distribuida con la Opcin 2: Show Values on Diagram
Momentos debido a la envolvente de cargas
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Momentos debido a la Comb1
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Momentos debido al sismo el X
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En la figura se muestran los diagramas de momentos flectores y los detalles de cortante de los frames
Para obtener este cuadro hacemos clic derecho sobre
el elemento frame
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Como complemento
podemos obtener reportes de los datos
y resultados en tablas y exportar las mismas a una hoja
de calculo
Para ingresar a las tablas: Display Show Tables
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Tabla de Resultados
Tablas de valores que
podemos obtener
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En la figura se muestran las fuerzas resultantes para cada elemento frame: Fuerza axiales (P) Cortantes (V2, V3) Torsin (T) y Momentos Flectores (M2, M3)
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Valores para usar en el diseo de las vigas
principales
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Valores para usar en el diseo de las vigas
principales
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Valores para usar en el diseo de las vigas
principales
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Valores para usar en el diseo de las vigas
principales
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Valores para usar en el diseo de las vigas
principales
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Valores para usar en el diseo de las vigas
principales
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Valores para usar en el diseo de las vigas
secundarias
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Valores para usar en el diseo de las vigas
secundarias
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Valores para usar en el
diseo de las vigas secundarias
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Valores para usar en el
diseo de las vigas secundarias
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Valores para usar en el
diseo de las vigas secundarias
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Valores para usar en el
diseo de las vigas secundarias
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Observamos el acero del desio con SAP
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Para ver la cuantia de los elementos estructurales: Design Concrete Frame Design Start Design / Check of Structure
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Cuantia de acero en viga voladiza
Cuantia de acero en viga principal
Cuantia en columna