Proyecto 1

1. Objetivos:

Lograr la familiarización con el programa para el cálculo de estructuras llamado SAP200, así como también, con criterio poder utilizar cada una de las herramientas que el programa posee.

Analizar una viga sometida a cargas verticales, y para diversos modelos de la viga observar como los valores de momentos y cortes varían.

2. Información disponible:

f’c = 280 kg/cm2 E = 13500*raíz(f’c)

Para la cartela:

3. Desarrollo del trabajo:

Primeramente procedemos a abrir el programa y como es obvio procedemos a abrir un nuevo modelo. Como nuestro primer proyecto es viga procedemos a escoger la opción beam.

Al hacer click en beam se nos abre una nueva ventana en la cual podemos ingresar el número de vamos y la longitud de los vanos. Además desde esta ventana podemos crear nuestra sección de la viga.

Creada la viga, lo que procedemos a hacer es a asignar las restricciones, para lo cual debemos seleccionar el nudo de la viga y vamos a: Assign, Joint y Restraints.

Luego de esto procedemos a definir el material con el que vamos a trabajar.

Procedemos a definir la sección.

Hecho eso procedemos a colocar las cargas distribuidas para esto, se selecciona el vano, vamos a: Assign, Frame Loads, Distributed.

Luego procedemos a quitar el peso propio de la viga, para esto vamos a: Define, Load Patterns.

Hecho lo anterior mandamos a correr y obtenemos los diagramas de Momentos1 y Corte1, así como también la deformada.

Procedemos luego a copiar la viga a 5m en dirección “y”. En este caso en vez de apoyos fijos procedemos a colocar rodillos. Mandamos a correr y obtenemos Momento2, Corte2.

Luego en la 3era viga que se encuentra en dirección “y”, utilizamos la herramienta que se llama Draw special joint, esto nos permite colocar los apoyos en el lugar correcto, pues anteriormente estos estaban colocados en la fibra neutra, previo a esto debemos quitar los apoyos.

Además a cada nudo debemos agregar un constrainst. Después de eso volvemos a colocar los apoyos. Corremos el programa y obtenemos Momento3 y Corte3.

Para la cuarta viga lo que vamos a proceder a realizar es a editar la colocación del punto de inserción. Para esto se selecciona la viga, vamos a Assign, Frame, Insertion Point y seleccionamos 2 Bottom Center. Corremos y obtenemos Momento4, Corte4.

AHORA LO QUE VAMOS A REALIZAR ES UNA CARTELA:

Lo que primero realizamos es copiar la viga y luego procedemos a definir la sección con el mismo f’c=280kg/cm2 que se utilizó anteriormente. Las dimensiones de las secciones a añadir son: 40 x 50 y 40 x 80.

Luego de esto procedemos a crear la cartela, para esto vamos a definir una nueva sección pero para esta ocasión escogemos la opción Other, Nonprismatic.

Creadas las cartelas se procede a asignarlas a los vanos correspondientes. Se corre el programa y se obtiene Momento5, Corte5.

Luego en vez de apoyos fijos se procede a colocar rodillos para poder observar cual es la diferencia que se tiene. En este paso se obtiene Momento6, Corte6.

Seguidamente se procede a modelar la viga pero para esta vez se utiliza el Draw special joint, previo a esto se a divide el frame, divido el frame se procedió a corregir las cargas distribuidas. Se obtiene Momento7, Corte7.

Para nuestra 4ta cardiode lo que se procedió a realizar es colocar el punto de inserción (insertion point) en el centro de la parte baja de la sección del vano. Para eso se realiza los pasos que previamente ya se explicaron. Los nudos del vano se procede a colocar a 30cm en la dirección Z. Se obtiene Momento8, Corte8.

Para nuestra 5 cardiode lo que se procede a realizar es a colocar los puntos de inserción en el centro de la parte superior de la sección del vano. Se obtiene Momento9, Corte9.

4. Presentación de resultados:

Momento1

Corte1

Deformada1

Momento2

Corte2

Deformada2

Momento3

Corte3

Deformada3

Momento4

Corte4

Deformada4

Cartelas

Momento5

Corte5

Deformada5

Momento6

Corte6

Deformada6

Momento7

Corte7

Deformada7

Momento8

Corte8

Deformada8

Momento9

Corte9

Deformada9

5. Conclusiones:

Como se puede observar en la viga 1 ^ 2 los resultados obtenidos son literalmente los mismo, pero a comparación; estos con la viga 3 ^ 4 varían en un pequeña cantidad. Al modelar lo que se debe tratar de realizar es en lo posible acercarse mas a la realidad, por esto puedo concluir que los modelos 3 ^ 4 son los adecuados, puesto que aquí los apoyos son colocados en la fibra inferior de la viga, algo más cercano a lo real. A diferencia de la viga 1 ^ 2 que se encuentran en la fibra neutra.

Podemos observar que se obtienen los mismos resultados cuando cambiamos el punto de inserción hacia el centro de la parte baja de la sección de la viga que cuando creamos el brazo rígido con el constraint.

En las vigas 5, 6, 7, 8, 9 podemos observar que los valores de momento como de corte varían ligeramente. Como lo dicho anteriormente siempre se debe buscar un modelo que se acerque más a la realidad y por ende concluyo que tanto como el modelo 7 como el 8 son adecuados, es más si observamos los valores de ambos podemos notar que la diferencia en mínima.

Tanto el modelo 5 como el 6 no fueron escogidos debido a que sus apoyos se encuentran en la fibra neutra.

El modelo 9 es el más obvio de ser descartado puesto que los apoyos se están colocando en el centro de la parte superior de la sección del vano, esto es lo más alejado a la realidad que podemos tener.

El programa Sap2000 es una herramienta que nos ayuda a acelerar de forma extraordinaria los cálculo de una estructura, ayudando así a ahorrar tiempo y dinero.

6. Recomendaciones:

Tener conocimiento del procedimiento que el programa realiza cuando este hace los cálculos, pues esto es necesario para poder tener un mejor criterio al momento de realizar cualquier diseño.