CURSO DE SAFE 12.2

EJEMPLO 01: DISEÑO DE UNA LOSA ALIGERADA

Diseñar la losa aligerada que se muestra:

Datos:

f'= 280 kg/cm2

fy= 4200 kg/cm2

Columnas: C (0.30mx0.50m)

C (0.35mx0.50m)

C (0.25mx0.50m)

C (0.30mx0.25m)

C (1.00mx0.35m)

C (0.25mx0.35m)

C (0.20mx0.35m)

C (0.35mx1.35m)

C (0.40mx0.20m)

Vigas: V (0. 25mx0.55m)

V (0. 20mx0.55m)

V (0. 30mx0.20m)

s/c= 200 kg/m2

Piso terminado: 100 kg/m2

Muros de Concreto Armado: e=20cm.

h = 17 cm (losa maciza)

h = 20 cm (losa aligerada)

PRIMERA PARTE: CREACION DEL MODELO

‐ Inicialización del Programa:

‐ Creación de un Nuevo Modelo y configuración de unidades:

‐ INGRESO DE LOS EJES DEL MODELO

‐ DEFINICION DE MATERIALES

Propiedades mecánicas de concreto:

Módulo de Elasticidad (E):

ACI‐318‐08: ' 2 5 215100 15100 280 / 2.53 10 /CE f kg cm x kg cm= = =

E‐060 (2009): ' 2 5 215000 15100 280 / 2.51 10 /CE f kg cm x kg cm= = =

Relación de Poisson µ =0.20 (0.15‐0.20)

Coeficiente de expansión termal: A=9.9E‐06 /°C (9.2E‐06 /°C ‐ 12E‐06 /°C)

Módulo de Corte: 5 2

22.5 10 / 1.04 /2(1 ) 2(1 0.20)E x kg cmG kg cmµ

= = =+ +

Peso Volumétrico: 2.40 tn/m3

‐ DEFINICION DE SECCIONES DE LOSA

‐ DEFINICION DE SECCIONES DE COLUMNAS

‐ DEFINICION DE SECCIONES DE VIGAS

‐ DEFINICION DE SECCIONES DE MUROS DE CONCRETO ARMADO

‐ DIBUJO DE LAS LOSAS EN EL MODELO Se dibujarán los objetos área que modelen las losas. Se dibujarán en total 11 objetos area, 06 de los cuales definirán los aligerados, uno la losas maciza y 04 aberturas (openings). Elegir el icono “draw Rectanglar Slab/Area” y seleccionar del cuadro desplegado propiedad “ALIGERADO20”.

Picar en las intersecciones de los ejes: 1‐A, 1‐F, 2‐F Y 2‐A, para definir el primer aligerado

Picar el icono “Draw Slab/Area” y seleccionar la propiedad “ALIGERADO20”.

Picar en las intersecciones de los ejes: 2‐A, 2‐F, 4‐F, 3‐C Y 3‐A, para definir el segundo aligerado.

Para definir el tercer aligerado, picar las intersecciones de los ejes: 3‐A, 3‐C, 7‐C Y 7‐A

Para definir el cuarto aligerado, picar las intersecciones de los ejes: 7‐A, 7‐C, 9‐C Y 9‐A

Para definir el quinto aligerado, picar las intersecciones de los ejes: 9‐A, 9‐F, 11‐F, 11‐C, 10‐B Y 10‐A.

Finalmente se definirá el sexto aligerado con las intersecciones: 10‐A, 10‐B, 11‐C, 11‐F, 12‐F, Y 12‐A.

Para dibujar el objeto área que modele la losa maciza, en el cuadro flotante “Draw Slab/Area”, cambiar a la propiedad “MACIZA17”. Picar el cursor en las intersecciones de ejes: 5‐D, 5‐F, 9‐F y 9‐D.

Como parte final del dibujo de los objetos área dentro del modelo, se dibujarán las aberturas. En el cuadro flotante “Draw Slab/Area”, cambiar el tipo de objeto a “Opening”.

Finalmente, el modelo tendrá la siguiente apariencia:

Luego de realizar el trazo de los objetos área, el siguiente paso consiste en redimensionar dichos objetos de acuerdo a las dimensiones indicadas en los planos. Por ejemplo, la primera losa tiene dimensiones reales 15.90m x 5.725m y en el modelo solo se tiene 15.675m x 5.60m. Para llegar las dimensiones reales se tendrá que incrementar 0.10 en el lado izquierdo, 0.125m en los lados derecho e inferior. Para tal efecto, seleccionar todos los nudos del eje A y seleccionar la opción “Move Points/Lines/Areas…” del menú Edit.

Del cuadro de dialogo emergente escribir ‐0.10 en “Delta X” y presionar Ok.

De la misma forma selecciona todos los nudos del eje F y desplazarlos 0.125m hacia la derecha. De manera similar, los nudos ubicados en el eje 1 tendrán que desplazarse 0.125m hacia abajo y los nudos ubicados sobre el eje 12 se moverán 0.10 hacia arriba.

‐ DIBUJO DE LAS COLUMNAS EN EL MODELO Seleccionar el icono “Draw Columns” y elegir la sección “COL30X50” en el recuadro “Property Below” y digitar 3.0 en el recuadro “height Below”

Picar en la intersección de los ejes “A‐A” Y “1‐1”

SECCIÓN DE COLUMNABAJO LA LOSA

ALTURA DE COLUMNABAJO LA LOSA

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL35X50” y picar en las intersecciones de ejes: 1‐B, 1‐C, 1‐F, 2‐F, 3‐F, 9‐F, 10‐B y 11‐C.

En el recuadro “Angle [deg]” digitar 90 (rotación de los ejes locales 90°) y picar en las intersecciones de ejes: B‐2, C‐2, B‐3, C‐3, B‐7, B‐9

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL100X35” y picar en la intersección de ejes: A ‐10,

En el recuadro “Angle [deg]” digitar 0 (rotación de los ejes locales 0°) y picar en las intersecciones de ejes: A‐3 y A‐7.

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL30X25” y picar en la intersección de ejes: A ‐10,

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL25X50” y picar en las intersecciones de ejes: A ‐2 y A ‐9

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL20X35” y picar en las intersecciones de ejes: D ‐6 y D ‐9.

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL25X35” y picar en la intersección de ejes: F ‐5.

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL40X20” y picar en las intersecciones de ejes: A ‐12, B ‐12, C ‐12 y F ‐12.

Cambiar, en el recuadro “Property Below”, a la sección “COL100X35” y el recuadro “Angle [deg]” digitar 90 (rotación de los ejes locales 90°). Picar en la intersección de ejes: F ‐11.

Finalmente introduciremos los desfases de los nudos extremos de algunas columnas en relación a los puntos cardinales de la sección transversal. Solo aplicaremos los puntos de

inserción a las columnas de los bordes. Seleccionar la columna ubicada en A‐1 y elegir la opción “Insertion Point” del sub menú “Column/Brace Data” del menú “Assign”

Del mismo modo proceder con las columnas ubicadas en los ejes A‐A, F‐F, 1‐1 y 12‐12.

‐ DIBUJO DE LOS MUROS EN EL MODELO Seleccionar el icono “Draw Walls” y elegir la sección “MURO20” en el recuadro “Property Below” y digitar 3.0 en el recuadro “height Below”

Picar en A‐2 arrastra el cursor del mouse hasta A‐3, definir el 1er muro. A continuación picar en A‐7 arrastra el cursor del mouse hasta A‐9, definir el 2do muro.

SECCIÓN DE COLUMNABAJO LA LOSA

ALTURA DE COLUMNABAJO LA LOSA

A continuación picar en D‐9, C‐9, C‐9, C‐6, D‐6 y finalmente picar en C‐8 y D‐8.

‐ DIBUJO DE LAS VIGAS EN EL MODELO

Seleccionar el icono “Draw Beams/Lines” y elegir la sección “VIGA20X55” en el recuadro “Property”. Dibujar las vigas de sección VIGA20x55 en los ejes A‐A y 12‐12; de la misma manera en los ejes 4‐4 y 5‐5, entre C Y F.

Elegir el icono “Set Display Options” y hacer un “check” en el casillero correspondiente a “Extrude View”

Elegir la sección “VIGA25X55” en el recuadro “Property” del cuadro flotante “Draw Beams/Lines”. Dibujar las vigas de sección VIGA25x55 en los ejes 1‐1, 2‐2, 3‐3, 7‐7 , 9‐9 , 10‐10 , 11‐11, , B‐B , C‐C , 2‐2 , 2‐2 y; de la misma manera en los ejes 4‐4 y 5‐5, entre C Y F.

Finalmente, cambiar a la sección “VIGA30X20” en el recuadro “Property” del cuadro flotante “Draw Beams/Lines”. Dibujar las vigas de sección VIGA30x20 en los ejes E‐E entre los ejes 2 y 3.

Elegir el icono “Set Display Options” y hacer un “check” en el casillero correspondiente a “Slab Internal Ribs” y quitar el “check” de la opción “Extrude View”.

1

2

3

4

5

6

Seleccionar las losas aligeradas 2, 4 y 6, elegir la opción “Local Axes…” del sub menú “Slab Data” del menú “Assign”. Digitar 90 (grados) en el recuadro “Angle”.

Elegir el icono “Set Display Options” y hacer un “check” en el casillero correspondiente a “Extrude View”. Seguidamente picar el icono “Set Default 3D View”.

A continuación se mostrará el modelo extruido en 3D:

‐ INTRODUCCION DE LAS CARGAS EN LA LOSA Seleccionar el icono “Set Plan View” para regresar a la vista en planta.

Elegir la opción “Load Patterns…” del menú “Define”. En el cuadro flotante definir los estados de carga “muerta” y “Viva”

Quitar la extrusión del modelo y seleccionar todas las losas. Escoger la opción “Surface Loads…” del sub‐menú “Load Data” del menú “Assign”

El cuadro “Surface Load” seleccionar “Muerta” en la opción “Load Pattern Name”, “Gravity” en “Load Direction” y digitar “0.10” en “Uniform Load”

De modo similar introducir los datos para la carga viva, seleccionando en el cuadro “Surface Load” el nombre “Viva”, en la opción “Load Pattern Name”, “Gravity” en “Load Direction” y digitar “0.20” en “Uniform Load”.

‐ DEFINICION DE LAS COMBINACIONES DE CARGA PARA DISEÑO Escoger la opción “Load Combinations…” del menú “Assign”. Elegir “Add New Combo…”

En el cuadro “Load Combination Data” digitar en el recuadro “Scale Factor”, 1.4 para la Carga Muerta y 1.7 Carga Viva. Finalmente hacer “check” sobre la opción “Strength (Ultimate) del recuadro titulado “Design Selection”

‐ ANALISIS DEL MODELO

Seleccionar la opción “Automatic Slab Mesh Options…” del menú “Run”. Digitar “1.0” en el recuadro “Approximate Maximum Mesh Size”.

Elegir el icono “Set Display Options” y hacer un “check” en el casillero correspondiente a “Show Mesh”.

Seleccionar la opción “Run Analysis” del menú “Run”.

Seleccionar la opción “Show Slab forces/Stresses…” del menú “Display”. En el cuadro desplegado seleccionar la combinación “COMB1” del recuadro “Load Case/Load Combination”. En el Recuadro “Component Type” elegir la opción “Resultant Forces”. Finalmente en el recuadro “Component” elegir “M11”

De modo similar desplegar la distribución de momentos M22

‐ DISEÑO DEL MODELO

Como primer paso definiremos las franjas de diseño. Picar sobre el icono “Lock/Unlock Model”.

Hacer “click” sobre el Icono “Draw Design Strip”, para dibujar las franjas de diseño en el modelo.

Picar sobre el punto medio del lado izquierdo de la primera losa y luego picar sobre el punto medio del lado derecho para dibujar la primera franja.

Elegir el icono “Set Display Options” y hacer un “check” en el casillero correspondiente a “Show Width”.

Hacer “click” sobre el icono “Select Object” y seleccionar con el puntero la franja dibujada.

En el menú “Edit” seleccionar la opción “Edit Strip Width”, del sub‐menú “Add/ Edit Design Strip”.

Elegir la opción “User Specified Strip Segment Width” del cuadro desplegado. Digitar “2.8625”en cada casillero de “User Specified Strip Segment Widths”

Volver a hacer “click” sobre el Icono “Draw Design Strip”, para dibujar la segunda franja de diseño en el modelo.

Picar sobre el punto medio del lado izquierdo de la primera losa y luego picar sobre el punto medio del lado derecho para dibujar la primera franja.

Hacer “click” sobre el icono “Select Object” y seleccionar con el puntero la franja dibujada.

En el menú “Edit” seleccionar la opción “Edit Strip Width”, del sub‐menú “Add/ Edit Design Strip”.

2.8625 m

2.8625 m

Elegir la opción “User Specified Strip Segment Width” del cuadro desplegado. Digitar “2.8625”en cada casillero de “User Specified Strip Segment Widths”

De modo similar completar las franjas en la dirección “X” y en la dirección “Y”

Finalmente hacer “click” sobre la el icono “Run Analysis & Design” . Elegir la opciión “Show Slab Design…” del menú “Display”.