Manual SAP2000 v.15

CURSO: SAP 2000

Pág. 1 Autor: Alvaro Armas

Ing. Mecánico

CAPITULO III

CONTENIDO:

EJEMPLO DE APLICACIÓN 1.1

• ANALISIS DE ESTRUCTURAS CURVAS EN 2 DIMENSIONES


• METODOS DE SELECCIÓN Y DESELECCION

• OPTIMIZACION DE ESTRUCTURAS

EJEMPLO 3.3 (Evaluación)


Para la figura 3.1

Dibujar la estructura con los siguientes datos:

Fuerza:

100kip, tipo de fuerza: OTHER, nombre de la fuerza: Carga

Combinacion1: Dead: 1 + Carga: 1

Figura 3.1

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3.1 DIBUJO DE LA ESTRUCTURA

Al iniciar el modelo verificar que las unidades sean las solicitadas (Kip,in,F), seleccionar la opción Grid only.

En la siguiente ventana, rellenar los siguientes valores, dejar en cero la localización del origen y hacer click en OK

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En el menú define:

En la ventana Pipe, seleccionar el tubo circular:

PIPE5SCH40

En la ventana Tube, seleccionar el tubo rectangular:

HSS5X5X5/16

Al hacer click en la opción

draw Frame/Cable, aparece la ventana

Properties of object,donde debemos seleccionar:

Line object type: Curved Frame

Section:PIPE5SCH40

3.2 ASIGNACION DE ELEMENTOS CURVOS

Al dibujar el arco entre los puntos: (0,0,0) y (2000,0,0), nos aparece la siguiente ventana:

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En el recuadro indicado en rojo, llenar los siguientes valores:

X:1000

Y:0

Z:144

Ahí estamos indicando que el punto más alto se encuentra en las coordenadas indicadas previamente.

Analogamente para el arco entre los puntos: (0,0,72) y (2000,0,72), los valores a rellenar son: X: 1000, Y:0, Z:288

Al hacer click en la opción

draw Frame/Cable, aparece la ventana

Properties of object,donde debemos seleccionar:

Line object type: Straight Frame

Section: HSS5X5X5/16

Dibujamos desde el punto (0,0,0) hasta (0,0,72)

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Ya que necesitamos precisión en nuestro dibujo necesitaremos ayuda de elementos de referencia, para lo cual usaremos lo siguiente:

Usando replicación en el eje Z, edición de líneas y luego replicación en el eje X obtenemos el siguiente resultado.

Seleccionando el icono Intersections, completamos el dibujo.

Restringimos los puntos (0,0,0) y (2000,0,0) y los empotramos.

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3.3 DEFINICION DE CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS

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Asignamos la fuerza en el punto solicitado.

Configuramos las condiciones de análisis.

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Para Visualización de resultados ver capitulo1.


Para la figura 3.2

Ubicar el Origen de coordenadas al centro de la malla (Grid)


Fuerza: 46000 Kgf, tipo de fuerza: OTHER, nombre de la fuerza: C1


Figura 3.2

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Para el presente ejemplo, utilizaremos los siguientes elementos:

La curva entre los puntos (0,0,0) y (50,0,0) debe tener una altura de 3.6 metros y la curva entre los puntos (0,0,1.8) y (50,0,1.8) debe tener una altura de 7.4 metros.

Los elementos curvos deben tener asignados: PIPE8SCH80

Los elementos rectos deben tener asignados: HSS8X8X5/16

Apoyos empotrados.

Realizar el análisis

3.4 METODOS DE SELECCIÓN Y DESELECCIÓN

Para el presente tema se hará una descripción de las herramientas de selección y deselección, luego se realizara ejemplos prácticos para mostrar el uso de dichas herramientas.

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Para deseleccionar tenemos las mismas herramientas, pero la función es opuesta a la opción seleccionar.

3.4 OPTIMIZACIÓN DE ESTRUCTURAS

Desbloquear el ejemplo 2 y realizar lo siguiente:

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En el ejemplo anterior, siguiendo la ruta:

Y haciendo click en , nos aparece la siguiente ventana, donde seleccionamos la opción: Auto Select List

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1) En la ventana ingresar: Acurvas

2) Seleccionar las Tuberias

3)Hacer click en:Add

Repetir la operación y:

1) Ingresar el Nombre: Arectas

2) Seleccionar Los tubos de sección cuadrada

3) Hacer click en agregar

Usando métodos de selección, seleccionar los elementos de sección cuadrada y asignarles la propiedad: Arectas.

Análogamente con las secciones curvas, asignarles la propiedad: Acurvas

Una vez realizadas las asignaciones procedemos de la siguiente manera:

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En el menú design:

1) Seleccionamos la opción Select Design Combos, al hacer click nos aparece la siguiente ventana 1.1) Seleccionamos COMB1 1.2) Hacemos click en Add 1.3) Hacemos click en OK

2) Seleccionamos la opción: Start Design/Check of Structure

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Observamos que el software ha seleccionado los elementos más adecuados para la estructura.

IMPORTANTE: notar que los ángulos que el SAP selecciona, no siempre son del mismo tipo, es importante revisar cada ángulo para verificar que la estructura sea homogénea

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3) Hacer click en Display Design Info

EJEMPLO 3.3 (Evaluación)

Figura 3.3

Para la figura 3.3


Fuerza:

12 kip, tipo de fuerza: OTHER, nombre de la fuerza: C2

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Apoyos empotrados

Asignar los siguientes elementos

Crear 2 Auto Select List,

1) Arcos 2) Arectas

Realizar el análisis y optimización de la estructura.

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CAPITULO IV

CONTENIDO:


• DIBUJO DE ESTRUCTURAS EN 3D

• METODOS DE VISUALIZACION

• RENOMBRADO DE ETIQUETAS


• DIBUJO DE ESTRUCTURAS EN 3D

• CREACIÓN DE GRUPOS


• DEFINICIÓN DE ESPECTRO SÍSMICO

• DEFINICIÓN DE DENSIDAD ESPECTRAL DE POTENCIA (PSD)

• DEFINICION Y CREACION DE ÁREAS

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Figura 4.1

NOMBRE DE CARGA

TIPO Longitudinal Transversal Z

A OTHER -178

B OTHER 80 2000 -180

C OTHER 160 1800 -140

Cargas en Kgf

Combinaciones:

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COMBINACION F1 F2 F3

COMB1 DEAD (1.2) A (1) B (1)

COMB2 DEAD (1.2) A (1) C (1)

COMB3 DEAD (1.2) B (1) C (1)

4.1 DIBUJO DE LA ESTRUCTURA

De las condiciones, notamos que las uidades deben incluir: Kgf, y metros, al seleccionar modelo nuevo verificamos que las unidades sean: Kgf, m,C, y seleccionamos la opcion 3D Frames

En la siguiente ventana llenamos la información mostrada en la siguiente figura.

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hacer click en OK.

4.2 MÉTODOS DE VISUALIZACIÓN

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Dibujar las diagonales mostradas

Usando replicación, obtener lo siguiente:

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1 2

Completar la estructura.

4.3 RENOMBRADO DE ETIQUETAS.

Seleccionar los elementos rectos de una columna.

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Para la otra columna, poner el prefijo: 2M

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Figura 4.2

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Dibujar una estructura como se indica en la figura, con las siguientes consideraciones:

Elementos:

Crear lista de selección automática Arectas, con los elementos de 4”.

Analogamente Crear lista de selección automática Adiagonales, con los elementos de 2”

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NOMBRE DE CARGA

TIPO Longitudinal Transversal Z

C1 OTHER -200

C2 OTHER 2000 100 -180

C3 OTHER 800 800 -400

Cargas en Kgf

COMBINACION F1 F2 F3

COMB1 DEAD (1.2) A (1) B (1)

COMB2 DEAD (1.2) A (1) C (1)

COMB3 DEAD (1.2) B (1) C (1)

Para este ejemplo, requerimos utilizar la siguientes plantilla:

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1) Seleccionamos la opción Transmission Tower 2

2) Al hacer click en , nos muestra los significados de cada parámetro.

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Para nuestro ejemplo, llenamos los parámetros indicados en el recuadro.

Al hacer click en OK tenemos lo siguiente:

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Al ser una estructura piramidal y tener una distribución heterogénea de longitudes, procederemos del siguiente modo:

Seleccionamos los 2 elementos mostrados, ya que necesitamos 18 secciones de 1 metro y 1 sección de medio metro, usamos las herramientas de edición de líneas.

En el menú Edit, buscamos la siguiente opción, al hacer click en Divide Frames, tenemos la siguiente ventana, donde seleccionamos la opción indicada en la figura de abajo que significa: Dividir en intersección con un plano en el actual sistema de coordenadas.

Necesitamos utilizar un plano paralelo al plano XY a una altura de 18 metros, con esa información, llenamos las casillas indicadas en la figura.

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Procedemos a seleccionar las 2 elementos mostrados en la figura de la derecha y procedemos a dividirla en 18 partes iguales.

Luego procedemos a dibujar las diagonales para obtener lo siguiente:

Utilizando replicación completamos las diagonales faltantes en la presente vista

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Analogamente Utilizando replicación completamos las demás caras.

Completar el dibujo con las dimensiones indicadas, asignar fuerzas, crear combinaciones.

4.3 CREACION DE GRUPOS

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Cuando una estructura es compleja, es conveniente tener nuestros elementos clasificados por grupos, para lo cual procederemos de la siguiente manera:

1) Seleccionamos las diagonales. 2) En el menú Assign (Asignar), hacemos click en: Assign to Group

Aparecen las siguientes ventanas:

En la primera ventana hacemos click en Add New Group

En la segunda ventana ingresamos el nombre de nuestro grupo: Diagonales

De forma análoga creamos el grupo: Rectas con los elementos de 4”.

Realizar el análisis de la estructura, y realizar optimización.

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Figura 4.3

Para la figura 4.3:

Aplicar las siguientes fuerzas:

C1 = 800 Kgf sobre todas las Vigas

C2 = Espectro sísmico

C3 = Densidad de espectro de frecuencia (PSD) en la dirección X

Las columnas: 30cm X 30cm

Las Vigas: 30cm X 60cm

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En el menú nuevo verificamos las unidades y seleccionamos la opción: 3D Frames

En la siguiente ventana llenamos los datos solicitados en la figura 4.4, pero ya que sabemos que las alturas no son homogéneas, activamos la opción Use Custom Grid Spacing and locate Origin

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Modificamos las corrdenadas de Z para coincidir con las condiciones del ejemplo.

Para el ejemplo, hacemos click en Add New Property, luego seleccionamos la opción Concrete, y por ultimo hacemos click en Rectangular.

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En la ventana siguiente cambiamos el nombre y las dimensiones como se indica en la figura

Procedemos de la misma forma con las vigas, donde llenamos la siguiente información

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Completar el dibujo.

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4.4 DEFINICIÓN DE ESPECTRO SÍSMICO

Para de finir un espectro sísmico, procedemos de la siguiente manera:

En la siguiente ventana:

1) Seleccionamos UBC 97 2) Hacemos click en Add new Function (Agregar Nueva Función) 3) Ponemos el nombre Función C2

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Hacer click en OK

Para asignar el espectro:

1) Vamos al menú Define 2) Hacemos click en Load Cases 3) En la ventana siguiente, hacemos click en Add New Load case 4) Seleccionamos Response Spectrum 5) Seleccionamos La Funcion C2 6) Hacemos click en Add

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4.5 DEFINICIÓN DE DENSIDAD ESPECTRAL DE POTENCIA (PSD)*

Para definir la fuerza procedemos de la siguiente manera:

1) Hacemos click en el menú Define

2) Seleccionamos la opción Power Spectral Density

3) En la siguiente ventana seleccionamos User

4) Hacemos Click en Add New Function

5) Ponemos el Nombre Funcion C3

6) Agregamos los valores indicados

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Para asignar la función:

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Creamos las combinaciones.

Analizamos el modelo.

4.6 DEFINICION Y CREACION DE ÁREAS

Para definir áreas, seguimos la siguiente ruta

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1) Seleccionamos Shell 2) Click en Add New Section 3) Ingresar el Nombre Muro Ladrillo 4) Hacer click en + para agregar meterial 5) En la Siguiente Ventana Llenar el nombre: CONC

6) Seleccionar la opción Concrete

Con el icono dibujamos las paredes exteriores.

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4.6 ELABORACIÓN DE REPORTES

Para elaboración de reportes seguiremos los siguientes pasos:

1) Vamos al menú File 2) Seleccionamos la opción Report SetUp, donde

configuramos nuestras opciones de salida. Para nuestro ejemplo dejaremos la configuración por defecto.

3A) Al seleccionar Create Report, nos aparece una ventana donde debemos ingresar el nombre de nuestro archivo.

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3B.1) Otra opción para realizar reportes, es seleccionar Advanced report Writer, donde

seleccionamos la opción Create New DB File.

3B.2) En la ventana que aparece a continuación seleccionamos los ítems que deseamos

incluir en nuestro reporte.

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Bibliografia Recomendada.

Manuales de SAP incluidos en el Software.

https://wiki.csiberkeley.com/display/kb/Power+spectral+density+FAQ

http://www.comp-engineering.com/SAPManE.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Modal_analysis

http://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_density

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