Guia Técnica sap2000 Vs.10.doc

7/29/2019 Guia Tcnica sap2000 Vs.10.doc

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON INGENIERIA CIVIL

TEXTO DIDACTICO ORIENTADO A SAP2000(BASICO INTERMEDIO)

DISEO ESTRUCTURALCURSO DE MANEJO PROGRAMA SAP 2000 Vs.10

DISEO Y ANALISIS POR MEDIO DE ELEMENTO FINITO

Tutor: Egr. Felipe Chambi C.Correo electrnico:[email protected].: 72743432

CURSO DE SAP 2000 Versin 10

GUIA DIDACTICA preparado por: Egr. Felipe Chambi.1
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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1. INTRODUCCION

El SAP 2000 Versin 10 es el programa mas sofisticado dentro de una gran variedad de programasde anlisis estructural asistido por computadora. Tienen una buena simulacin de estructuras de

hormign, facilita el clculo de refuerzo de acero, productividad en creacin, modelacin de losmodelos estructurales, ejecucin del anlisis, verificacin y la optimizacin del diseo estructural.

Tambin el programa SAP 2000 Versin 10 esta estructurado y orientado para clculosestructurales de HA, el mismo que calcula las reas de Acero de cada elemento (frame),considerando: cargas permanentes, cargas vivas, mviles, viento, sismo y otros.

La mayora de las estructuras construidas en el mundo es con este paquete estructural sap2000 (degran utilidad para los ingenieros civiles)

El presente curso esta orientado a estudiantes de la carrera de ingeniera civil como una guadidctica para contribuir a mejorar el diseo estructural (Estructuras de HA), como SAP2000(Basico Intermedio), facilita entender al estudiante los conceptos bsicos del manejo del sap10Debido a su gran utilidad de este paquete estructural, en el campo de Estructuras de HA.

El programa esta estructurado para soportar una gran variedad de cdigos entre ellas: ACI, EHE,CBH., es posible modelar, definir diversos estados de cargas, generar pesos propios, asignarsecciones, materiales, etc., as como realizar clculos estructurales de Hormign y Acero (perfiles)de acuerdo a las normas vigentes.

Ahora antes de empezar a dibujar en el SAP 2000 Versin 10 es necesario conocer del mismo,conocer su pantalla de presentacin inicial, las barras de herramientas y los comandos mas usadosen su manejo.

La ventana principal muestra todos los comandos que ofrece el programa SAP 2000 Versin 10

Barras de men:



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Son las barras de men principales del SAP 2000 Versin 10

Nuevo Modelo

Abrir Archivo

Guardar Archivo

Imprimir Grficos

Volver atrs

Recuperar el borrado

Actualizar

Bloquear modelo

Analizar (resolver)

Amplia la estructura definiendo un area con el Mouse.

Restituye la vista completa del modelo.

Restituye la vista previa del modelo.

Ampliar el modelo

Reducir el modelo

Mover la estructura

Ventana en 3D

Ver en eje XY

Ver en eje XZ

Ver en eje YZ



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Rotar en 3D

Angulo en perspectiva

Subir un nivel

Bajar un nivel

Rotar objeto

Opcin de desplazamientos

Agregar bottones

Asignar perfiles

Asignar concreto

Habilitar bottones

Ver en estado sin cargas

Ver la deformacin

Ver esfuerzo de momentos

Barra de herramienta Lateral izquierdo:

Seleccionar el objeto

Modelo del elemento

Punto Especial del Dibujo

Dibuja barras

Dibuja reas del elemento

Selecciona Todo



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Recupera el elemento seleccionado

Borra el elemento Seleccionado

Selecciona toda la interaccin de la lnea

Habilitar bottones

Interaccin de gridas y puntos

Puntos en final

Interaccin

Proyeccin perpendicular

Lneas

Gridas



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2. Modelacin de la Estructura

A continuaciones se presenta informacin necesaria, para poder seguir un proceso secuencial detrabajo, de forma que siguiendo los pasos sugeridos. Los pasos a seguir podran ser:

1. Elegir las unidades2. Establecer la geometra3. Establecer restricciones de apoyo4. Establecer ejes locales y globales.5. Definir el material y las propiedades de seccin de los elementos6. Definir la seccin de los elementos y los relajamientos7. Definir los casos de carga8. Asignar las secciones de los elementos9. Asignar las cargas10. Asignar las restricciones (Vigas y Columnas)11. Resolucin

12. Post-procesado Mostrar la figura deformada Mostrar los Esfuerzos (Axial, Cortante y Momento) de los elementos Mostrar deformaciones en los apoyos Imprimir los resultados Disear los elementos estructurales y comprobar la seguridad del diseo Modificar el calculo con valores Prediseo Exportar Esfuerzos a office (Excel) y ficheros a programas de CAD-CAM

A lo largo de los ejemplos propuestos se desarrollara la secuencia expuesta anteriormente,mostrando las distintas posibilidades de introduccin de parmetros que el programa ofrece.Adems de seguir la secuencia propuesta, el alumno debe tener una secuencia prctica del programay tutorial, como herramienta de ampliacin de conceptos. Debido al corto tiempo en este curso no seenseara estructuras especiales.

3. Mtodo de trabajo

El procedimiento de trabajo puede dividirse en tres fases:

3.1 Pre-procesado

3.2 Resolucin3.3 Post-procesado

3.1 PRE-PROCESADOEn el Pre-procesado, el programa requiere la siguiente informacin:

3.1.1 Definir las unidades:Elegiremos las unidades de la lista desplegable que se encuentra en la ventana principal de la barrade estado.



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3.1.2 Establecer la geometra:Hay dos maneras de hacerlo. Una utilizando las plantillas (ejemplos) y otra creando un modelonuevo. En la pantalla aparecern dos vistas de manera inmediata: una 2-D y la otra 3-D. La ventanase activar pinchando en ella y se podr trabajar tanto en la vista 2-D como en la 3-D. Establecer la

geometra3.1.3 Establecer restricciones (Apoyos):En este apartado definiremos los tipos de apoyo que tiene nuestra estructura, permitiendo orestringiendo los distintos grados de libertad, para conseguir el modelo deseado. La restriccin, esindependiente en cada apoyo (Empotrado, fijo, mvil y articulado).

3.1.4 Establecer ejes locales y globales:

Los ejes locales estn definidos como (1-2-3), y las globales por (X-Y-Z)Por color: (rojo, celeste y blanco)

3.1.5 Definir el material y las propiedades de seccin de los elementos:La pgina nos va guiando para introducir las propiedades de los materiales a utilizar, sugirindonosadems por defecto, los utilizados en el ejemplo guiado.

De la misma manera, nos orienta sobre el tipo de seccin y la orientacin de sus ejes de inercia,teniendo la posibilidad de extruir en pantalla dichas secciones.

3.1.6 Definir la seccin de los elementos y los relajamientos:

El programa nos da la posibilidad de generar nuestras propias secciones de usuario, o bien elegirlasde la base de datos proporcionada por el mismo.

3.1.7 Definir los casos de carga y asignar las cargas:El programa nos sugerir unos casos de carga por defecto (L, D, W, S, otros), segn el cdigo declculo seleccionado, que por supuesto podremos modificar, tanto antes del anlisis como despusdel mismo.

3.1.8 Asignar las secciones de los elementos

Se debe realizar un prediseo para calcular las secciones de las vigas, columnas, losas, etc.

3.1.9 Asignar cargas:

Una vez definida las cargas asignar en los elementos correspondientes

3.1.10 Asignar las restricciones:Antes de hacer correr el programa es bueno diferenciar los elementos vigas y columnas en elprograma para una mejor simulacin.

3.2 Resolucin



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En esta fase el programa calcula la estructura, lo que dar lugar a los posteriores anlisis ymodificaciones.

3.3 Post-procesadoLas principales opciones del post-procesado son:

3.3.1 Mostrar la figura deformadaEsta opcin tiene un gran inters por facilitarnos de una manera grfica los desplazamientos de laestructura de una forma rpida, dndonos una referencia incluso animada de los movimientos de lamisma. Podemos adems exportar las animaciones a otros programas grficos.

3.3.2 Mostrar las fuerzas en el elementoMediante estas opciones podremos conocer los esfuerzos que actan en los distintos elementos,imprescindibles a la hora de disear las uniones y anclajes de la estructura

3.3.3 Imprimir los resultadosPodremos imprimir los resultados tanto en formatos de texto como grficos, la idea inicial en laasignatura que nos ocupa, es llegar a los predimensionados de la manera ms grfica posible, sinnecesidad de tener que interpretar grandes cantidades de listados de nudos y barras tan conocidosdesde hace aos en este tipo de programas.

3.3.3 Disear los elementos estructurales y comprobar la seguridad del diseoMediante la utilizacin de los cdigos de diseo ( en nuestro caso el Eurocdigo) podremos llegar adimensionar la estructura de una manera rpida, eligiendo a partir de ratios y cdigos de colores, losperfiles que cumplen los requisitos del citado cdigo. El programa tiene la posibilidad de elegirsesus propios perfiles, a partir de una lista que le proporcionaremos, lo cual supone un ahorro detiempo sustancial.

3.3.5 Modificar apoyos en la estructuraEn funcin de los resultados obtenidos modificaremos la estructura en lo que sea necesario, hastacumplir con los coeficientes de seguridad definidos en los cdigos utilizados, todo ello de una formagrfica, con posibilidad de seleccionar y modificar directamente en pantalla.

3.3.6 Exportar ficheros a programas de CAD-CAMTenemos la posibilidad de exportar resultados a otros programas para el posterior tratamiento de lainformacin, en lo referente a la realizacin de los planos de proyecto, memorias etc.



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PROCEDEMIENTO PARA DISEO ESTRUCTURAL DE HORMIGON ARMADO YPERFILES

PASO 1.- Elegir unidades

Una vez arrancado el programa, el primer paso consistir definir las unidades enlas que deseamos trabajar. En la parte inferior derecha de la pantalla podemos

ver un listado desplegable en el que podemos escogerlas. Es convenientetrabajar en el sistema MKS. ( Kgf.m.C)

PASO 2.- Elegir un nuevo modelo o abrir un archivoBsicamente existe dos mtodos para dibujara).-se procede a crear una nueva estructura eligiendo del men File la opcin New model from yseleccionando el modelo plano. De este modo se empieza a elegir la estructura desde un modelopredefinido, a modo de plantilla.

Crear un nuevo medelo de trabajo o ejemplos que ofrece el programa demejor simulacin dependiendo del modelo estructural.

File New Model

O generar por:

b).- Elegir el modelo de la estructura que ofrece el programa y modificar.

PASO 2.1.-



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Crear plano de dibujo, generar gridas una vez creado un nuevo modelo de dibujo.

Crear nuevo (BLANK)

En la hoja 3D hacer clik derecho

Opcin modificar

Modif./Show System, mofificar creandose las gridassegn el plano arquitectnico.

Gris ID:Nombre de la grida dependiendo (X;Y;Z)

Spacing: Distancia en espacios no acumulado

Line Type: Tipo de Linea (Primary)

Visibility: Ver el dibujo (Show)

Bubble Loc.: Ver en final (End)

Gris Color: Ver en color (asignar)

OK



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PASO 2.2.- Una vez generada las gridas, empezar a dibujar con elmen (conveniente en 2-D)

.. Draw Dra. Frame/Cable/Tendon

a).- Utilizando el ejemplo que ofrece Sap. Para edificios estructurales se tiene:

Clik Clik

Eligir el que le convenga para unamejor simulacin de la estructura.



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Clik



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PASO 2.3.- b).-Utilizando el ejemplo que ofrece el programa para una mejor simulacin de laescalera

Clik en: Parametric Definition



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Cambiar las dimensiones dependiendo de la estructura a calcular

c).- Como Insertar la Escalera al edificio estructural :

Edit Add to Model From Template

Indicando las coordenadas deseadas.

COMO REPLICAR:

Esta opcin nos ayuda a replicar elementos:

Seleccionar los elementos que se deseen replicar. Edit Replicate

dx = Distancia en X del punto seleccionado

dx = Distancia en Y del punto seleccionado

dx = Elevacin en Z del punto seleccionado

Number = Nmero de veces que se repite



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DIVIDIR BARRAS:

Seleccionar el elemento que desee dividir. Edit Divide Frames

Divide into = En cuantas partes iguales se deseadividir

Last/First ratio = Dividir en partes desiguales

Break at Intersections = Interseccin de nudos

DIVIDIR AREAS:

Seleccionar el elemento que desee dividir. Edit Divide Areas

Divide aerea into this numbrer of objects. Along edge from point 1 to 2 = espacios en el eje X Along edge from point 1 to 3 = espacios en el eje Y

COMO INSERTAR ESCALERAS A LA ESTRUCTURA:

Esta opcin nos permite insertar elementos que existe en la plantilla , indicando las coordenadas:

Edit Add to Model from template (Ctrl+T)



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Definir la escalera, seguir elPASO 5 b). Indicar las coordenadas en el punto que se desee insertar, (tomar encuenta el origen de las

coordenadas de la escalera, estn en el medio).

MOVER LA ESTRUCTURA O ALGUN ELEMENTO:

A veces es necesario mover la estructura o la escalera para acomodar segn el plano arquitectonico:

Edit Move (Ctrl+M)

Coordenada en eje X respecto del punto seleccionado

Coordenada en eje Y respecto del punto seleccionado

Elevacin en eje Z respecto del punto seleccionado

PASO 3.- Establecer restricciones de apoyo

Es muy importante definir el tipo de apoyo que tiene la estructura, que permite restringir losdistintos grados de libertad, para conseguir el modelo deseado. La restriccin, es independiente encada apoyo (Empotrado, fijo, mvil y articulado).

Assign Joint Restrains ......

Empotrado en fundaciones

Apoyo fijo

Apoyo mvil

Articulacin



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COMO ROTAR APOYOS:

Los apoyos se pueden rotar segn la estructura que requiera

Seleccionar el apoyo que deseRotar Assign Joint Local Axes

Rotacin en el eje Z Angulo en grados

Rotacin en el eje Y Angulo en grados

Rotacin en el eje X Angulo en grados

PASO 4.- Establecer ejes locales y globales

Los ejes locales estn definidos como (1-2-3), y las globales por (X-Y-Z)Por color: (rojo, celeste y blanco)

Rojo = Paralela a la barra, eje XCeleste = Perpendicular a la barra, eje YBlanco = Elevacin en eje Z

COMO VER EJES (LOCAL AXES):

View Set Display Options... (Ctrl+E)

Seleccione Local Axes en: (joints Frames General) que desee ver.



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Esta ventana es en general para ver: Numeraciones, Restricciones, Secciones, Materiales, etc. Ennudos, Barras, reas, en General. Extrude View = Ver las dimensiones de los elementos de la estructura en 3-D.

View Create OpenGL View...

PASO 5.- Definir el material y las propiedades de seccin de los elementos:

Definir el tipo de material de la estructura. Define Materials



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Cambiar las propiedades del material segn lo requerido

PASO 6.- Definir la seccin de los elementos y los relajamientos:

El programa nos da la posibilidad de generar nuestras propias secciones de usuario, o bien elegirlas

de la base de datos proporcionada por el mismo.

Define Frame Sections

PASO 7.- Definir los casos de carga y asignar lascargas:

El programa nos sugerir unos casos de carga por defecto (L, D, W, S, otros), segn el cdigo declculo seleccionado, que por supuesto podremos modificar, tanto antes del anlisis como despusdel mismo.

PASO 8.- Asignar las secciones de los elementos:

Se debe realizar un prediseo para calcular las secciones de las vigas, columnas, losas, etc.

PASO 9.- Asignar cargas:

Una vez definida las cargas asignar en los elementos correspondientes

PASO 10.- Asignar las restricciones:Antes de hacer correr el programa es bueno diferenciar los elementos vigas y columnas en elprograma para una mejor simulacin.

Consideraciones y procedimiento para el diseo de elementos deconcreto (Columnas y vigas).

I.- CDIGO DE DISEOII.- TIPO DE ELEMENTO.III.- VIGAS (TRABES).IV.- COLUMNAS.



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En este ejemplo, ya tenemos definidas las propiedades de nuestras columnas y vigas.

I.- CDIGO DE DISEO.Primero, selecciona el cdigo de diseo, haciendo clic en el Men "OPTIONS / PREFERENCES /CONCRETE FRAME DESIGN". Por ejemplo puedes escoger el cdigo Mexican RCDF 2001 en SAP2000V8.

II.- TIPO DE ELEMENTO.En algunos cdigos de diseo de concreto, como el ACI, se definen los elementos como marcos ordinarios ocomo marcos especiales que trabajan para sismo, en donde cambia el coeficiente ssmico de ductilidad, ycambian algunos factores de diseo. Si queremos que el programa no haga ninguna consideracin de este

tipo, entonces seleccionamos todos nuestros elementos y los definimos como marcos ordinarios.SAP2000 V10-(1) Seleccionar todos nuestros elementos(2) ir al Men "DESIGN / CONCRETE FRAME DESIGN / VIEW/REVISE OVERWRITES"(3) y en FRAMING TYPE podemos cambiar el tipo de elemento.



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SAP2000 V10 .- Despus de seleccionar todos nuestros elementos, ir al Men "DESIGN / REDEFINEELEMENT DESIGN DATA" y escoger "CHANGE ELEMENT TYPE -- SWAY ORDINARY".III.- VIGAS (TRABES).

Usando el cdigo de diseo seleccionado anteriormente, y despus de correr nuestro modelo ya terminado,el programa puede calcular la cantidad de acero de refuerzo en la parte superior y en la parte inferior denuestras vigas. Pero antes de correr el modelo, debemos de hacer lo siguiente.Primero debemos de definir al programa cual de nuestros elementos debe disear como vigas y cualescomo columnas.1 Ir al Men "DEFINE / FRAME SECTIONS".2 Seleccionar algn elemento de los que ya definimos antes, y que sern diseados como vigas, yseleccionar la opcin "MODIFY / SHOW PROPERTY".3 Revisar que nuestro elemento tenga el material de concreto y luego hacer clic en la opcin"REINFORCEMENT".4 En Desing Type escoger "Beam",En Concrete Coverintroducir la distancia de recubrimiento del elemento en la parte superior e inferiorEn Reinforcement Overrides podemos introducir una rea de acero longitudinal, que sirve para que elprograma compare el acero longitudinal que introducimos aqu contra el acero longitudinal que el programacalcula, y toma el valor mayor de los dos, y con este calcula la capacidad a cortante del elemento deconcreto (para determinar tambin el acero transversal), ya que en la frmula de cortante resistente (Vcr),adems de las propiedades del concreto y de la seccin, tambin se utiliza el porcentaje de acerolongitudinal.



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Se repite lo mismo para cada uno de nuestros elementos de tipo viga.

IV.- COLUMNAS.

De manera similar, definimos al programa que elementos disear como columnas.1 Ir al Men "DEFINE / FRAME SECTIONS".2 Seleccionar algn elemento de los que ya definimos antes, y que sern diseados como columnas, yseleccionar la opcin "MODIFY / SHOW PROPERTY".3 Revisar que nuestro elemento tenga el material de concreto y luego hacer clic en la opcin"REINFORCEMENT".4 En Desing Type escoger "Column",En "Configuration of Reinforcement" escogemos si nuestra columna es rectangular o circular,En "Lateral Reinforcement" solo en el caso de columnas circulares se puede cambiar a Spiral,En Concrete Coverintroducir la distancia de recubrimiento del elemento.Tenemos dos opciones en CHECK/DESIGN, en donde podemos decirle al programa que Disee lacantidad de acero, o podemos introducir una cierta cantidad de acero y que el programa Revise la relacinde capacidad de la columna con ese acero.Si escogemos la opcin de que Revise el refuerzo (Reinforcement to be Checked) entonces debemos deintroducir el nmero de varillas en cada direccin, y el tamao de varillas.



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Ahora ya podemos hacer correr el modelo, y despus de hecho el anlisis debemos de indicar que empieceel diseo de los elementos de concreto. Para esto, ir al Men "DESIGN / CONCRETE FRAME DESIGN /START DESIGN/CHECK OF STRUCTURE".

3.2 RESOLUCIONEn esta fase el programa calcula la estructura, lo que dar lugar a los posteriores anlisis ymodificaciones.

3.3 POST-PROCESADO

Las principales opciones del post-procesado son:

3.3.1 Mostrar la figura deformadaEsta opcin tiene un gran inters por facilitarnos de una manera grfica los desplazamientos de laestructura de una forma rpida, dndonos una referencia incluso animada de los movimientos de lamisma. Podemos adems exportar las animaciones a otros programas grficos.

3.3.2 Mostrar las fuerzas en el elementoMediante estas opciones podremos conocer los esfuerzos que actan en los distintos elementos,imprescindibles a la hora de disear las uniones y anclajes de la estructura



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3.3.3 Imprimir los resultadosPodremos imprimir los resultados tanto en formatos de texto como grficos, la idea inicial en laasignatura que nos ocupa, es llegar a los predimensionados de la manera ms grfica posible, sinnecesidad de tener que interpretar grandes cantidades de listados de nudos y barras tan conocidos

desde hace aos en este tipo de programas.3.3.3 Disear los elementos estructurales y comprobar la seguridad del diseoMediante la utilizacin de los cdigos de diseo ( en nuestro caso el Eurocdigo) podremos llegar adimensionar la estructura de una manera rpida, eligiendo a partir de ratios y cdigos de colores, losperfiles que cumplen los requisitos del citado cdigo. El programa tiene la posibilidad de elegirsesus propios perfiles, a partir de una lista que le proporcionaremos, lo cual supone un ahorro detiempo sustancial.

3.3.5 Modificar apoyos en la estructuraEn funcin de los resultados obtenidos modificaremos la estructura en lo que sea necesario, hastacumplir con los coeficientes de seguridad definidos en los cdigos utilizados, todo ello de una formagrfica, con posibilidad de seleccionar y modificar directamente en pantalla.

3.3.6 Exportar ficheros a programas de CAD-CAMTenemos la posibilidad de exportar resultados a otros programas para el posterior tratamiento de lainformacin, en lo referente a la realizacin de los planos de proyecto, memorias etc.

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