EJERCICIOS RESUELTOS EN CLASE

1. Viga simple con cargas trapezoidales

Propiedades del materialAcero: W 21x 50

E= 29000 ksiRelación de poisson= 0.3

1. Abrimos un nuevo modelo y definimos las unidades de trabajo kip/ft , seleccionamos la plantilla de vigas.

2. Cambiamos las unidades a kip. In para definir el material. En el menú define // material// add new material // Steel // modify show material.

Digite 1 Teclee 30

1

2

3

Verificar las propiedades del material según

ejemplo

3. Del menú define/ section properties / frame section. Luego importamos la sección de la

base de datos con extensión section .pro

4. Se debe de definir los patrones de carga en este caso no consideraremos el peso propio de la viga. En el menú define/ load pattern

2. Diseño de Viga de Concreto Simplemente Reforzada.

Paso1. Establecer las unidades lb pie.

Paso2. Definir el modelo, haga click en file y luego New Model.

Seleccione de la plantilla de SAP2000, la viga

Introduzca el numero de claros y longitud de ellos.

Al hacer click en OK, aparecerá una pantalla como la que se muestra a continuación.

Cierre la Ventana 3D.

.

Paso3. Define las propiedades de los materiales, pero antes cambie de unidades lb pulg. Haga click en define y luego en materials

Las propiedades que aparecen en la siguiente figura (4000 psi es del concreto y A992Fy50 es del acero estructural). Este caso no hay que cambiar nada debido a que esta definido fc como 4000 psi.

Paso4. Definir la sección transversal. Para esto haga click en define section property y luego en frame section

Haga click en Add New property, luego seleccione concreto y sección rectangular

Para que el programa reconozca que la sección definida es una viga, haga click en concrete Reinforcement . En esta ventana se puede modificar la propiedad del acero de refuerzo, para esto haga click en el símbolo + en longitudinal bar y corrige.

Paso5. Define los tipos de carga a utilizar. Para esto haga click en define y luego loas pattern.

Por defecto el programa trae definida la carga muerta, por lo tanto solo hay que adicionar la carga viva como se muestra en la siguiente figura.

Paso6. Definir la combinación de carga. Para esto haga click en define y luego en load combination

Luego haga click en Add New combo

Introduzca los factores de mayorizacion de carga correspondiente para la combinación ser usada

Paso7. Asignar la sección transversal. Para esto haga click en Assign, cabe aclarar que antes de asignar debe seleccionar el elemento.

Seleccione la sección a asignarle al elemento, en este caso viga 24x10.

Aparecerá la sección a asignarle al elemento, en este caso viga 24x10.

Paso8. Asignar la carga. Para esto haga click en assign y luego en frame load y distributed.

Asigne la carga muerta de 250lb/pie.

Asigne la carga viva 1500lb/pie.

Paso9. Realizar el análisis. Antes de correr el programa chequee si la estructura va a ser corrida en el plano o en el espacio. Para esto haga click en Analize y luego en set Analisys options.

Como se puede apreciar en la siguiente figura el programa por defecto va a realizar el análisis de la estructura en 3D, por lo que en este problema debe hacer click en plane frame.

Una vez que se ha definido que el análisis de la estructura se realizara en el plano, haga click en Analize y luego en Run Analysis.

Seleccione el tipo de análisis a realizar, en este problema solo se va a realizar análisis para carga muerta y viva.

Haga click en Run Now

Paso10. Resultados del análisis. Para ver los resultados del análisis haga clic en display y luego en Show Forces/ Stresses.

En la ventana anterior en Joint usted puede apreciar las reacciones y en Frames/ Cables usted puede apreciar los diagramas de momento cortante y axial.

Paso11. Diseño del elemento. Para esto haga clic en Design y selecciones concret frame design. En la ventana que se muestra a continuación usted puede seleccionar el código de diseño para esto haga clic en view/Revise preferentes. Luego haga clic en star Design/Check of structure

La pantalla que aparece es el resultado del acero longitudinal requerido, observar en que unidad esta actualmente el programa.

Para ver el resultado del cortante haga clic en Design y luego concrete frame Design y finalmente en Display Design info.

.

Seleccione Shear Reinforcing

Resultado del cortante

Si Hacemos clic derecho sobre la viga nos aparecerá mas información detallada del proceso de diseño.

Haga clic en Summary y obtenemos información de diseño mas en detalle.

3. Apoyos inclinados

1. Generamos un nuevo archivo con unidades de kip.pie con la plantilla viga

2. Luego especificamos su geometría

3. Cierre la ventana 3D, Seleccione el extremo derecho, luego en assing-joint-restraints y seleccione libre.

Digite 2 10 pies

4. Defina la sección de las barras como se muestra a continuación primero debe de seleccionar esta.

En la ventana que le aparece seleccione el archivo AISC.PRO y luego abrir. Buscar la sección W24 x68.

5.selecione la viga y luego en assing-frame-frame section para asignar su sección correspondiente.

1

2

3 Seleccionar este

6. Definir la geometría como se muestra.

7. Seleccione nuevamente el elemento y seguir la secuencia anterior cambiando el paso 4 es decir el ángulo de rotación.

teclee 90° teclee 270° teclee 330°

8. Seleccione el nudo 4 del menú assing- restraint- local axes

1

2

3

4

Elimínelo

Seleccione el nodo 8 en el menú assing-restraint

9. Seleccione el punto 7 de la figura mostrada anteriormente luego assing- joint load digite 100 en la dirección x.

10. luego en menú analyze- set análisis- option –plane XZ- luego run now.

1

Paso2

Digite -45

Luego seleccione el nudo 8 y en local axes alrededor de

4. PUENTE DE ACERO

OBTENER LA FUERZA AXIAL EN LOS ELEMENTOS

SECCIONES A UTILIZAR

CUERDA SUPERIOR ANGULARES DE 2L 6X 6X3/4DIAGONAL 2L 4X4 X1/2

CUERDA INFERIOR 2L 3X 3 X ½ELEMENTOS DE UNION TS 6X 4X 1/2

CARGA MUERTA : 1.5 KIPCARGA VIVA: 2.5 KIP , AMBAS CARGAS APLICADAS EN LAS CUATRO JUNTAS

INFERIORES.

5. Muro de contención

Se analiza un muro de retención de 2 mts de altura con una placa de cimentación de 1 mt x 0.90 m. El

muro se analiza para una carga lateral debido al empuje de tierras.

Definición del modelo.

Utilice unidades ton-m. Empiece definiendo un nuevo modelo a partir de una nueva cuadrícula.

Espacios en x: 2

Espacios en y: 1

Espacios en z: 1

Luz en x: 0.6

Luz en y: 1.0

Luz en z: 2.0m

Modifique una de las líneas guías en la dirección x, para en lugar de x=-0.60 sea x=-0.30m. (Draw edit

move).

Definición de secciones

Se van ha definir dos nuevas secciones Define Shell Sections. La primera corresponderá con la pared

o pantalla del muro, de 20 cm de espesor y la segunda con la losa de cimentación de 30cm de

espesor.

Define Shell Sections- new sections: name : Muro: Espesor: 0.20m

Define Shell Sections- new sections: name: Losa, espesor: 0.30m

Definición de elementos

Con el comando Quick Draw Rectangular Shell Element, dibuje tres elementos tipo shell, hacienda

click sobre la cuadrícula. Crear un elemento vertical como propiamente el muro, y dos elementos

horizontales, uno para la parte frontal de la losa y otro para la parte posterior de la losa.

A los elementos horizontales asígneles la sección tipo Losa, con el comando assign shell sections y al

elemento vertical la sección tipo Muro.

Los elementos tipo shell se van a discretizar en elementos de dimensiones más pequeñas, (limitados

por el tamaño de los modelos que se pueden estudiar con la versión educativa del programa). En este

caso, la pared del muro se va a dividir en tres columnas por dos filas, utilizando el comando Edit- Mesh

Shell, seleccionando primero el muro vertical.

Para la losa de cimentación divide los elementos frontal y posterior en 6 elementos más pequeños de

manera similar a como dividió la pared del muro. Ahora use mesh into: 2 by 3 shells, en la caja de

diálogo Mesh Selected shells.

El modelo actualmente se vería así:

Restricciones en los apoyos.

Cargas

Se analiza el muro para una carga lateral debido a la presión de tierras. El suelo tiene un peso de γ=

1800 kg/m3 y un coeficiente de presión activa Ka = 0.33

Primero se deberá definir el nombre de un nuevo patrón, llamado PSUELO, con la opción Define Joint

Pattern para abrir la ventana Pattern Names, con la opción Add New Pattern Name.

Ahora se definirá un patrón de cargas, con la opción Pattern Data del menú assign joint pattern. Para

ello primero seleccione todos los nudos del muro. Esta opción permite definir una un patrón lineal,

según la ecuación de una línea recta. Los valores de A, B, C corresponden a coeficientes en cada una

de las direcciones x,y y z. En este caso el patrón es triangular iniciando en cero en la cúspide del muro

e igual al producto del peso del suelo por la altura del muro y por el coeficiente de presión activa en la

base del muro. Lo único en que hay que tener cuidado es que la coordenada z aumenta hacia arriba, y

la carga lo hace en sentido contrario, por lo que es una línea recta con pendiente negativa. Para este

caso el valor de C es de -590 y la constante D igual a 1180. (1800 x 2 x 0.33=1180).

Con el comando Display Show Pattern puede obtener una representación del patrón asignado.

Primero defina un nuevo caso de carga estática (static load case

) por ejemplo CLATERAL.

Una vez definido el patrón se puede asignar al muro una carga perpendicular a su propio plano. Para

ello seleccione todos los elementos tipo muro (verticales) y con la opción Shell Static Loads àPressure,

asígneles una carga de presión escogiendo el patrón anteriormente definido y un multiplicador igual a

0.001 (si introduce la carga en ton).

Con el comando Display - Show Loads Shells

puede ver una representación de la carga aplicada

a la pared del muro tanto de manera numérica como por medio de un gráfico de contorno.

Resultados

En Set options Análisis eliminar el grado de libertad en la dirección del eje y, Ejecute el modelo.

Deformada del muro y diagrama de momentos

6. Reservorio de 600m3

Tanque material de hormigón de 5000 psi

1. Definimos las unidades como ton,m,c.

2. Abrimos un nuevo modelo en la plantilla shells.

3. seleccionamos tipo cylinder y colocamos los datos como se muestra en la figura

4. Definimos un grupo vamos a define-groups

5. Definimos los parámetros del grupo como se muestra.

2

6. seleccionamos todos los elementos y asignamos el grupo.

7. Movemos el cilindro 15 unidades en X

8. Agregamos la cúpula vamos a edit-add template- SHELL

1

2

3

1

2

Colocar datos iguales

9. Se deberá de mover la cúpula por ello se define un nuevo grupo llamado cúpula

10. seleccionamos solo la cúpula para moverla como se muestra.

1 2

3

4

5

Edit-move digite los datos

11. Para los apoyos debemos de colocarnos en la vista para colocar empotres seleccionamos todo y luego assign-joint-restaint

12. Definimos las secciones

1

2

3

Seleccionar todo y moverlo al origen

12

34

Colocar datos igual