Reservorio Apoyado Sap-2000

7/30/2019 Reservorio Apoyado Sap-2000

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ANLISIS DE UN RESERVORIO APOYADO

1.33 Geometra del Modelo Estructural

Se analizara la estructura del reservorio apoyado de material de concreto armado. El reservorio est

compuesto de una cuba o deposito de almacenamiento de agua y tendr una cpula como elemento

de cobertura las dimensiones geomtricas se presenta en la siguiente Figura.

1.34 Geometra de la Cuba del Reservorio Apoyado

Para generar el modelo estructural de la estructura del reservorio apoyado, vamos a utilizar las

plantillas que tiene el Sap 2000. Luego de cargar el programa, en la parte inferior derecha de la

pantalla principal debemos de seleccionar como unidad de trabajo ton,m,C, luego hacemos clic

derecho en el men Fi ley seleccionamos con un clic derecho la opcin New Model, tal como se

muestra en la Figura 121, luego el programa nos mostrara las diferentes plantillas que tiene

incorporado, en la ventana New Model, seleccionamos con clic izquierdo la plantilla Shell, tal

como se muestra en la Figura 122.

Figura 121 Figura 122


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La Figura 123 muestra la ventana Shell, en la cual debemos de ingresar los parmetros geomtricosdel modelo a analizar. Estos parmetros son los siguientes:

Cyli nder Height: representa la altura de la cuba o reservorio.

Radius: es el radio de circunferencia de la cuba.

Num. Of Di visions, Z, es el numero de divisiones verticales en las que se dividir la malla de

elementos Shell.

Num. Of Divisions, Angular, es el numero de divisiones horizontales en las que se dividir la

malla de elementos Shell.

Una vez ingresados los parmetros de geometra del modelo hacemos clic en OK, en la cual nosmostrara la Figura 124 que representa la cuba del reservorio apoyado.


1.35 Definir y Asignacin de GrupoPara definir un grupo vamos al men Define/Groups, tal como se muestra en la Figura 125,seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de grupos, en la cual hacemos clic izquierdo enla opcin Add New Group, con la finalidad de adicionar un nuevo grupo, tal como se muestra en laFigura 126, luego nos mostrara las caractersticas que estarn asociadas al grupo a definirse,seleccionando las opciones marcadas que se muestran en la Figura 127, hacemos clic izquierdo enOK, de esta manera habremos definido un grupo cuyo nombre es NHIDRO, tal como se muestra

en la Figura 128.


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Figura 125 Figura 126 Figura 127 Figura 128

Luego de haber definido el grupo NHIDRO, debemos a asignar los elementos que estarn

asociados a este grupo, para ello seleccionamos todos el modelo con la opcin Allde la Barra deHerramientas Lateral, luego nos vamos al men Assign/Assign to Group, tal como se muestra en laFigura 129. Luego nos mostrara la ventana de asignacin de grupos en la cual debemos de

seleccionar el grupo NHIDRO creado, y hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura130.


1.36 Geometra de la Cpula del Reservorio Apoyado

Para generar el modelo estructural de la cpula del reservorio apoyado, vamos a adicionar el

modelo estructural de la cpula utilizando las plantillas que tiene el Sap 2000.

Para ello primeramente seleccionamos todo el modelo con la opcin All, seguidamente vamos al

men Edit/Move, como se muestra en la Figura 131, luego nos mostrara el cuadro de movimiento,donde debemos de indicar a que posicin vamos a mover nuestro modelo, para nuestro caso

estamos desplazando a la cuba 15 metros en la direccin positiva del eje X.


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Luego de haber desplazado el modelo, lo que vamos a hacer es adicionar una nueva plantilla del

Sap 2000. Para ello vamos al men Edit/Add To Model Fr om Template, tal como se muestra en laFigura 133, desde nos mostrara la ventana de plantillas del Sap 2000, eligiendo nuevamente laplantilla Shell, tal como se muestra en la Figura 134. elegido la opcin Shell, nos enviara a laventana de plantillas Shell, donde debemos de seleccionar en la ventana Shel l Type, la plantillaSpherical Dome, donde debemos de ingresar los parmetros geomtricos de la plantilla DomoEsfrico, tal como se muestra en la Figura 134. Estos parmetros son los siguientes:

Radius, R: es el radio de la esfera de la cupula.

Roll Down Angle, T: representa la altura de la cuba o reservorio.

Num. Of Di visions, Angular, es el numero de divisiones horizontales en las que se dividir lamalla de elementos Shellde la cpula.

Num. Of Di visions, Z, es el numero de divisiones verticales en las que se dividir la malla deelementos Shell.

Una vez ingresados los parmetros de geometra del modelo hacemos clic en OK, en la cual nos

mostrara la Figura 134 que representa la cuba del reservorio apoyado.



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Figura 133 Figura 134Para completar el modelo, vamos a definir el grupo NCUPULA, tal como se indico en el tem 6.3,luego seleccionamos nicamente los elementos de la cpula y la asignamos al grupo NCUPULA.Seguidamente seleccionamos todos los elementos de la cpula y vamos al men Edit/Move, luego

nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posicin vamos a mover

nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cpula 6 metros en la direccin

vertical. Luego seleccionamos los elementos de la cuba y vamos al men Edit/Move, seguidamente

nos mostrara el cuadro de movimiento, donde debemos de indicar a que posicin vamos a mover

nuestro modelo, para nuestro caso estamos desplazando a la cuba -15 metros en la direccin

horizontal del eje X, de esta manera habremos ensamblado las dos plantillas utilizadas, tal como se

muestra en la Figura 135. Luego seleccionamos todos los nudos del nivel Z=0, y vamos al menAssign/Joint/Restraints, tal como se muestra en la Figura 136. Seguidamente nos mostrara el

cuadro de restricciones donde debemos de seleccionar las restricciones que tendrn los nudos

seleccionados, tal como se muestra en la Figura 137.

Figura 135 Figura 136 Figura 137


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1.37 Definir las Propiedades del Tipo de Material a Utilizarse (Concreto)

Luego de haber definido la geometra de nuestro modelo, debemos de definir el tipo de material a

utilizar, para ello hacemos clic en el men Define/Materi al, tal como se muestra en la Figura 138,

seguidamente nos mostrara la ventana con los diferentes tipos de materiales con los que trabaja el

programa, en este caso debemos de seleccionar la opcin de CONC, correspondiente al de

concreto, como se muestra en la Figura 139. Para modificar las propiedades del material debemosde hacer clic en la opcin Modi fy/Show Material, seguidamente nos mostrara la ventana de

propiedades del material, que en este caso corresponden a las de un concreto de resistencia nominal

280 kg/cm2, por lo cual debemos cambiar los parmetros, tal como se muestra en la Figura 140.


1.38 Definir las Secciones de los Elementos Estructurales

Las secciones que se utilizar en este ejemplo, corresponden a secciones de elementos Shell, con

espesores de 0.25 metros para el muro y de 0.10 metros para la cpula.

Para definir las secciones vamos al men Define/Area Sections, tal como se muestra en la Figura

141, seguidamente nos mostrara la ventana de secciones de rea definidas del Sap, como se

muestra en la Figura 142, en esta ventana seleccionamos la opcin Add New Section, seguidamente

nos mostrara la ventana de definicin de secciones en la cual ingresamos la geometra de la seccin

a definir, tal como se muestra en la Figura 143. Luego hacemos clic OK. De esta manera se ha

definido la seccin del muro de 0.25 metros de espesor, para la cpula se sigue la misma secuenciadesde la Figura 142. Finalmente se habr definidos las dos secciones a utilizar en nuestro proyecto,

tal como se muestra en la Figura 144.


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1.39 Asignacin de las Secciones a los Elementos

Para asignar las secciones definidas, lo que vamos a realizar es asignarle mediante los grupos

NHIDRO y NCUPULA creados, para ello vamos al men Select/Groups, tal como se muestra enla Figura 145, luego nos mostrara la ventana con los grupos creados, donde seleccionamos el grupo

NHIDRO, que corresponde a los elementos del muro de nuestro reservorio, tal como se muestra en

la Figura 146. Luego vamos al men Assign/Area/Sections, como se muestra en la Figura 147, y

seleccionamos la seccin MURO ya creada y hacemos clic en OK. Para asignar la seccin de

CUPULA se sigue la secuencia anterior; de esta manera se ha asignado a nuestro modelo las

secciones definidas, quedando finalmente nuestro reservorio tal como se muestra en la Figura 149.



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1.40 Definir Sistemas de Carga debido a Presiones HidrostticasLos tipos de carga a utilizarse en este ejemplo corresponde a los sistema de carga muerta D y carga

de presin hidrosttica HIDRO. Para definir este sistema de carga, vamos al men Define/Load

Cases, tal como se muestra en la Figura 150. Seguidamente nos mostrara la ventana de definicin

de cargas en la que definiremos los tipos de cargas que actuaran sobre la estructura. Luego de haber

definido los tipos de cargas hacemos clic en OK, tal como se muestra en la Figura 151.

.


1.41 Definir Nudos PatronesPara definir nudos patrones, vamos al men Define/Joint Patterns, tal como se muestra en la Figura

152, seguidamente nos mostrara la ventana de definicin de nudos patrones, en la cual colocamos

en Patterns el nombre de PHIDRO, y hacemos clic en Add New Pattern Name y luego clic en OK,

tal como se muestra en la Figura 153.


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1.42 Asignar Nudos Patrones

Para asignar los nudos patrones definidos, lo que vamos a realizar es asignarle mediante el grupoNHIDRO, ya que este grupo contiene los elementos del muro sobre los cuales se va a ejercer la

presin hidrosttica, para ello vamos al men Select/Groups, tal como se muestra en la Figura 154,luego nos mostrara la ventana con los grupos creados, donde seleccionamos el grupo NHIDRO, tal

como se muestra en la Figura 155. Luego vamos al men Assign/Joint Patterns, como se muestra

en la Figura 156, seguidamente nos mostrara la ventana de datos de patrones, donde debemos de

indicar los valores de la funcin de presin hidrosttica que ser ejercida cobre el muro del

reservorio, tal como se muestra en la Figura 157.


1.43 Sistema de Ejes Locales de Elementos Shell

El entendimiento de los ejes locales en los elementos Shell es muy importante, ya que debido a ello

nosotros podemos identificar la direccin de las fuerzas que deseamos como resultado. En este

caso, analizando el modelo que se muestra en la Figura 158, podemos indicar que el eje local 1, es

de color rojo y corresponde a la direccin de una fuerza anular y de Momento 11, el cual nos dara

la cuanta de acero en la direccin vertical, el eje local 2, es de color blanco y corresponde a la

direccin de una fuerza vertical y de Momento 22, el cual nos dara la cuanta de acero en la

direccin horizontal. El eje local 3, de color celeste es perpendicular al muro del reservorio, y tiene

una orientacin hacia la parte externa del muro, esto es importante, ya que debido a ello podremosluego nosotros indicarle al programa sobre que cara del muro se ejercer la presin hidrosttica (la

cara interior o exterior).


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Figura 158

1.44 Asignar Cargas de Presin

Para asignar cargas de presin, lo que vamos a realizar es asignarle mediante el grupo NHIDRO, ya

que este grupo contiene los elementos del muro sobre los cuales se va a ejercer la presin

hidrosttica, para ello vamos al men Select/Groups, tal como se muestra en la Figura 159, luegonos mostrara la ventana con los grupos creados, donde seleccionamos el grupo NHIDRO, tal como

se muestra en la Figura 160. Luego vamos al men Assign/Ar ea Loads/Surface Pressure, como se

muestra en la Figura 161, seguidamente nos mostrara la ventana donde debemos de indicar la cara

sobre la cual se ejercer presin, y que esta presin ser ejercida mediante una funcin de nudospatrones definidos, tal como se muestra en la Figura 162.




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1.45 Definir Combinaciones de Carga

Para definir las combinaciones de carga a utilizarse, vamos al men Define/Combinations, tal

como se muestra en la Figura 163, luego de seleccionada la opcin Combinationsnos mostrara la

ventana de definicin de combinaciones de carga que se muestra en Figura 164. En esta ventana

debemos hacer clic en Add New Combo, en la que nos mostrara la ventana para generar las

combinaciones de carga en funcin a factores de carga de diseo, tal como se muestra en la Figura165.

..


1.46 Anlisis del Modelo Estructural

Luego de haber definido el modelo y cargado la estructura, procedemos al anlisis estructural, para

ello vamos al men Anal ize/Set Anlisis Options, como se muestra en la Figura 166, seguidamente

nos mostrara la ventana de opciones de anlisis, donde hacemos clic en la opcin XZ Plane, debido

a que estamos realizando un anlisis plano. As mismo marcamos la casilla Automatically save,

con la finalidad de generar el archivo de reporte de resultados, luego hacemos clic en OK, tal como

se muestra en la Figura 167. Seguidamente vamos nuevamente al men Anal yze/Set Anl isis Cases

to Run, donde nos mostrara la ventana donde debemos definir los casos de anlisis que deseamos

que se ejecuten en el anlisis. Para ejecutar el programa hacemos clic en OK, tal como se muestra

en la Figura 168.



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1.47 Visualizacin Grfica de los Resultados (Cortante y Momentos)

Para visualizar los resultado en forma grfica, vamos al men Di splay/Show Forces/Stresses/Shell,

tal como se muestra en la Figura 169, seguidamente nos muestra la ventana de diagramas de

fuerzas en los elementos Shell, en la que podemos de elegir los resultados de fuerza cortante (V13,

V23), fuerzas verticales (F22) y anulares (F11) y momentos (M11 y M22), tal como se muestra en

la Figura 170. Luego de elegido una opcin a la vez, nos mostrara en forma grafica los diagramasde fuerzas correspondientes. La Figura 171 muestra los diagramas de fuerzas cortante y momentos

de la estructura analizada. Para visualizar con mayor detalle las fuerzas en los elementos, debemos

de hacer clic derecho sobre cualquier elemento.

..


Figura 171


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1.48 Impresin de Resultados en un Archivo de Texto

Para generar un reporte en archivo en formato*.doc, vamos al men Fi le/Pri nt Tablestal como se

muestra en la Figura 172, seguidamente nos mostrara la ventana de eleccin tablas de impresin,

donde debemos de seleccionar los tipos de carga y casos de anlisis que deseemos nos gener un

reporte de resultados. La Figura 173, muestra lo indicado.


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