ANÁLISIS Y DISEÑO DE UN EDIFICIO DE ACERO DE 2 PISOS(Tutorial SAP 8.2.3)

Geometría1. Unidades: Ton-m2. FILE – New Model... – (click en ) Botón pórtico espacial (el cuarto botón de la segunda línea)3. En el cuadro Space Frame indicar 2 pisos @ 4 m, 2 vanos X @ 8 m, 2 vanos Y @ 5 m – OK4. DEFINE – Coordinate Systems/Grids – Hacer click en Modify/Show System. Marcar Glue Joints to Grid Lines ( )5. Seleccionar Y – Escribir 2.4 – Botón Add Grid Line (esta línea servirá para ubicar un centro de masas).6. Seleccionar Z – Seleccionar 8. – Escribir 7 – Botón Move Grid Line – OK (.). OK (.).7. Poner en foco la ventana con vista 2D - Botón XY – Desplazarse al plano Z=4 (con botones de flechas).8. Seleccionar elemento Frame entre (0,-5) y (0,0) – Presionar “Supr” (en el teclado) para eliminar ese elemento.9. DRAW – Draw Special Joint (o Botón Draw Special Joint el cual es punto celeste sobre fondo gris) – Marcar en (0,2.4,4) - ESC o botón Pointer Tool.10. FILE – Save As ... – Indicar carpeta y nombre del trabajo – OK (.).

Materiales y Secciones11. DEFINE – Materials – CONC – Botón Modify/Show Material12. En el cuadro Material Property Data corregir valores:

Analysis property dataMass = 0.245Weight = 2.4Modulus = 2.E6Poisson = 0.2Coefficient of thermal expansion = 1.E-5

Type of DesignDesign = Concrete

Material Property data (ACI 318 – 99)Specified conc comp. Strength, f`c =2800Bending reinf. Yield stress, fy = 42000Bending reinf. Yield stress, fys = 28000OK (.). OK (.).

13. Menú DEFINE – Frame/Cable Sections – En la primera lista desplegable: Import Wide Flange – Buscar y hacer click en AISC3.pro14. En la lista seleccione W16x50 - Manteniendo presionada la tecla CNTRL seleccione W14x61 - OK(.). – OK(.). – OK(.).15. En una vista plana XY para Z = 4 seleccione todas las vigas – Desplace la vista a Z = 7 (con la tecla de flecha hacia arriba) y seleccione también todas las vigas (19 nudos y 23 “frames” seleccionados)16. Ir a menu ASSIGN - Frame/Cable - Sections – Escoger W16x50 - OK(.).17. ir a Menú VIEW – Set 3D View – Botón XZ – OK(.).18. Seleccionar todas las columnas, haciendo uso del botón Set Intersecting LineSelect Mode – Botón Assign Frame Sections – W14x61 – OK(.).19. Ir a Menú VIEW – Set Display Options. En la ventana General marcar la opción Shade Ojects ( ).(en algunos casos, no en este ejercicio, podría requerirse rotar los ejes de algunas columnas: Seleccionar elementp - ASSIGN – Frame – Local axes – Angle=90 – OK(.).)

Apoyos y Vínculos20. Botón XY – Desplazar vista al plano Z=0 (usando teclas de flechas) – Seleccionar todos los nudos del plano – ir a menú ASSIGN – joints – restrictions y seleccionar el icono correspondiente a empotramiento – OK (.).21. Botón Show Undeformed Shape - Desplazar vista a plano Z=4 – Seleccionar nudos con Y mayor o igual a 0 – ASSIGN – Joint – Constraint – En lista desplegable: Add diaphragm – DIAPH1 – OK (.) –OK (.).22. Botón Show Undeformed Shape - Desplazar vista a plano Z=7 – Seleccionar todos los nudos del plano – ASSIGN – Joint – Constraint – En lista desplegable: Add diaphragm – DIAPH2 – OK (.) – OK (.)23. Desplazar vista a plano Z=4 – Seleccionar nudo (0,2.4,4) – Botón apoyos – Restringir traslación 3 y rotaciones 1,2 – OK (.)

Cargas24. Menú DEFINE – Load Cases25. En el cuadro Define Loads:Load Name Type self weigth MultiplierD DEAD 1 Modify Load (.)L LIVE 0 Add Load (.)QX QUAKE 0 Add Load (.)QY QUAKE 0 Add Load (.)OK (.).26. EDIT- Change label, Allí en la ventana de element type seleccionar Element labels – frame.

En Auto relabel control, colocar Prefix: dejar en blanco First relabel order: Seleccionar “Z” Next number: 1 second relabels order: Seleccionar “Y” Increment: 1 Minimum number of digits: 0 Luego ir al menú de esa ventana y en EDIT – ir a Auto relabel - All in list. Y luego Ud. vera en la lista de elementos como han cambiado la numeración de estos. Luego OK(.).27. Botón Set Display Options – Marcar Labels en zona Frame – OK (.).28. Seleccionar elementos 14,15,19,20. ir a menú ASSIGN - Frame Loads – Distributed y en la ventana :Load Case Name : DLoad Type and Direction: Global / Gravity.Uniform Load : = 2 – OK (.).29. Botón PS (previous selection), luego ir a menú ASSIGN - Frame Loads – Distributed y en la ventana :Load Case Name : LLoad Type and Direction: Global / Gravity.Uniform Load : = 1 – OK (.).30. Seleccionar elementos 30,31,40,41. luego ir a menú ASSIGN - Frame Loads – Distributed y en la ventana :Load Case Name : DLoad Type and Direction: Global / Gravity.Uniform Load : = 1.5 – OK (.).31. Botón PS (previous selection) luego ir a menú ASSIGN - Frame Loads – Distributed y en la ventana :Load Case Name : LLoad Type and Direction: Global / Gravity.Uniform Load : = 0.5 – OK (.).32. Seleccionar elementos 35,36. luego ir a menú ASSIGN - Frame Loads – Distributed y en la ventana :Load Case Name : DLoad Type and Direction: Global / Gravity.Uniform Load : = 3 – OK (.).33. Botón PS (previous selection) – luego ir a menú ASSIGN - Frame Loads – Distributed y en la ventana :Load Case Name : LLoad Type and Direction: Global / Gravity.Uniform Load : = 1 – OK (.).34. Seleccionar elementos 16,17,18, 32,33,34, 37,38,39. luego ir a menú ASSIGN - Frame Loads – Distributed y en la ventana :Load Case Name : DLoad Type and Direction: Global / Gravity.Uniform Load : = 0.5 – OK (.).35. En vista 3D: menú DISPLAY – Show Loads assigns – Frame (.). Y en el cuadro Show Frame Loads: D - Span Loading (Forces) – Marcar en la parte inferior del cuadro Show Span Loading Values – OK (.).36. Vista plana XY para Z = 7 – Seleccionar nudo central (centro de masas) – ir al menú ASSIGN – Joints Loads – Forces.Load Case name: Qx.Force Global X = 10 OK (.).37. Botón PS (previous selection) ir al menú ASSIGN – Joints Loads – Forces.

Load Case name: Qy.Force Global Y = 10 OK (.).38. Vista plana XY para Z = 4 – Seleccionar centro de masas (0, 2.4, 4) – ir al menú ASSIGN – Joints Loads – Forces.Load Case name: Qx.Force Global X = 5 OK (.).39. Botón PS (previous selection) ir al menú ASSIGN – Joints Loads – Forces.Load Case name: Qy.Force Global Y = 5 OK (.).40. Menú DISPLAY – Show Loads assigns – Joint y en el cuadro Show Joint Loads: Seleccionar QX – Marcar Show Loading Values – OK (.).41. Menú DEFINE – Combinations – Botón Add New ComboEn el cuadro Response Combination Data: D en lista desplegable - Scale Factor = 1.5 – Botón Add– L en lista desplegable - Scale Factor = 1.8 – Botón Add - OK (.).42. Botón Add New Combo - En el cuadro Response Combination Data: Seleccionar D - Scale Factor = 1.25 – Botón Add – Seleccionar L - Scale Factor = 1.25 –Botón Add – QX en lista desplegable - Botón Add - OK (.).43. Repetir para 1.25 (D+L-QX)44. Repetir para 1.25 (D+L+QY)45. Repetir para 1.25 (D+L-QY)46. Repetir para 0.9 D + 1.25 QX47. Repetir para 0.9 D - 1.25 QX48. Repetir para 0.9 D + 1.25 QY49. Repetir para 0.9 D - 1.25 QYOK (.).

Análisis50. ANALIZE – Set Análisis Options..51. En el cuadro Analysis Options observar que se indiquen todos los grados de libertad como activos. De no ser así, click en botón Space Frame. OK (.).52. Ir a menu ANALIZE – Run analysis – hacer click en Run Now (.).

Resultados53. ir al menú DISPLAY – Show Deformed ShapeEn cuadro Deformed Shape – Seleccionar QY en lista desplegable – Marcar Wire Shadow – OK(.).54. ir al menú DISPLAY – Shows Forces/stresses – frame/cablesEn el cuadro: Seleccionar COMB1 en lista desplegable – Marcar Moment 33 – OK(.).

Verificación55. Menú DESIGN – Steel Design56. Menú OPTIONS – Preferences – Steel Frame Design –En la ventana seleccionar en Type correspondiente a Design Code del menú desplegable la opción “AISC LRFD93” – OK(.).57. Menú DESIGN – Steel frame Design - Start Design/Check of structure (.). (se usarán los factores de carga por defecto) – Se muestran razones entre demanda y capacidad (con un código de colores).58. Click sobre una viga con el botón derecho del ratón – Observar tabla59. Click en botón Details – OK(.). – OK(.).

Modificación60. Vista plana XY para Z = 461. Seleccionar las cuatro vigas más cargadas en dirección X, haciendo uso (dosveces) del botón Set Intersecting Line Select Mode.62. Repetir para las seis vigas más cargadas en el nivel Z = 763. Menú DESIGN – Steel design Frame – View/Revise Overwrites Y en la ventanta en la opción 5 correspondiente a Unbraced Length Ratio (Minor LTB) colocar el valor de 0.25. OK(.).64. Menú DESIGN – Steel frame Design - Start Design/Check of structure (.) y observe los cambios.

Selección Automática de Perfiles65. Quitar el candado, haciendo click en el botón correspondiente – Aceptar66. Menú DEFINE – Frame/Cable Sections – Import Wide Flange – AISC3.proEn la lista, seleccione W16x77, busque W16x40 y presionando la tecla demayúscula (Ctrl) vuela a hacer click – OK(.).67. Repita Import Wide Flange – AISC.pro68. En la lista, seleccione W14x82, busque W14x38 y presionando la tecla demayúscula (Ctrl) vuela a hacer click – OK(.). OK(.).69. En la segunda lista desplegable seleccione Add Auto Select70. En el cuadro Auto Selection Sections cambie el nombre a AUTOVIG.71. Use los botones Add y Remove para que sólo se tengan en la lista de laderecha los perfiles W16 - OK(.).72. Repita los pasos precedentes para definir un grupo AUTOCOL que contenga todos los perfiles desde W14. OK(.).73. Botón All – Botón Assign Frame Sections – AUTOCOL – OK(.).74. Seleccione todas las vigas, por ejemplo, con ventanas extendibles en vistas planas XY para Z = 4 y Z = 7 - – Botón Assign Frame Sections – AUTOVIG – OK75. Ir a menu ANALIZE – Run analysis – hacer click en Run Now (.).Por defecto las secciones analizadas fueron las secciones medias para las secciones AutoViga y AutoColumna.76. Ir al menú DESIGN – Steel frame Design - Start Design/Check of structure (.). Ahora por defecto Ud. vera las secciones escogidas en el diseño.77. Haciendo clic derecho sobre cualquier elemento aparecerá un cuadro Steel Stress check information en el cual vera “Analysis Section” y “Design Section” las cuales no necesariamente son iguales y esto es por que ha empezado el proceso de optimización de secciones.A continuación el proceso será iterativo hasta que las secciones de análisis y diseño en el cuadro Steel Stress check information sean iguales, momento en el cual la sección ha sido optimizada por el programa.78. ir al menu ANALIZE – Run Analysis – hacer click en Run Now (.).79. Ir al menú DESIGN – Steel frame Design - Start Design/Check of structure (.).80. Haga click derecho sobre algún elemento en especifico y en el cuadro Steel Stress check information veam si las secciones en “Analysis Section” y “Design Section” son iguales.81. Repetir los pasos 101, 102 y 103 hasta que la estructura quede optimizada.

82. Luego seleccionar todos los elementos e ir al menú DESIGN – Steel frame Design – Make auto Selection Null.(.). Con esto las secciones de los elementos serán las obtenidas por el proceso de optimizacion realizado.83. Finalmente habrá el candado y verifique que las secciones de los elementos son las óptimas.