MsC Ricardo Oviedo Sarmiento oviedoingenieria@gmail.com

http://oviedos.tripod.com/oviedo.htm

ANALISIS DE UNA ESTRUCTURA APORTICADA DE CONCRETO ARMADO DE 3 NIVELES

UTILIZANDO SAP 2000 v.15

Fachada

Plano de arquitectura

Plano de arquitectura

SAP2000 v15.0.0 (Versin con la que se

va a disear)

V1 .25x.35

V2 .25x.40

V3 .25x.50

Abriendo el programa

Definimos las

unidades (Ton, m)

Men desplegable de los sistemas de unidades - Ubicado en la parte inferior derecha

Creamos un nuevo modelo: FILE New Model

Definimos el modelo y editamos la malla de trabajo: Seleccionamos Grid Only

Definimos la cantidad de grillas que utilizaremos para el diseo en el eje X, Y y Z

Clic derecho

en la pantalla

Ir a Edit Grid Data para editar la distancia entre

Grillas

Para modificar las grillas de la estructura

global Modify/Show System

Definimos los valores de las distancias entre

grilla y grilla En la ventana

definimos nuestros ejes y elevaciones

en nuestro sistema de

coordenadas

Definimos los materiales Define Materials

Definimos las propiedades de los materiales en: Add New Material

En el caso de querer modificar o ver las propiedades de algn material ya creado vamos a: Modify/Show Materials

Los materiales que utilizaremos deben estar en funcin a la

norma E.060 Concreto Armado

En esta ventana ingresaremos las

propiedades del concreto f`c = 210 kg/cm2

Definimos las secciones Define Section Properties Frame Sections

Para agregar una nueva seccin:

Add New Property

En la siguiente ventana tendremos

unas secciones predeterminadas y

el material de la seccin (Concreto)

Nombre de la seccin V01 50x25

Tipo de material

Peralte

Ancho

Definiendo VIGAS

Clic

Diseo para VIGA (Beam)

Picamos en Concrete Reinforcement para definir el refuerzo a utilizarse

Definiendo COLUMNAS

Tipo de material

Lado

Lado

Clic

Nombre de la seccin C01 40x40

Entramos a Concrete Reinforcement y seguimos un procedimiento similar, con la diferencia de que ahora

seleccionamos que el tipo de diseo sea para una columna

Diseo para COLUMNA (Column)

Distancia entre las barras de

confinamiento

Refuerzo para diseo

Dibujamos el modelo estructural

Seleccionamos la Vista en XZ para

tener mas facilidad al dibujar las

columnas

Usamos las herramientas de dibujo de frames

Columnas dibujadas

Para ver las columnas o vigas con su grosor, hacemos: Check Extrude View

Dibujamos las vigas principales y secundarias de la misma manera

que las columnas.

Modelo Estructural

Asignamos los apoyos de la

base de la estructura

Seleccionamos los nudos de la base que

en este caso se encuentran en Z=0

Ingresamos a:

Assign Joint Restraints

En esta ventana podemos elegir el tipo de apoyo, as como

modificar las restricciones tanto de traslacin como de rotacin

Considerando la estructura como empotrada en el

suelo, se restringen los 6 grados de

libertad del nudo

Apoyos Empotrados en la base

Definimos los estados de carga: Define Load Patterns

Utilizamos 2 estados de carga: Cargas muertas (D) y Cargas vivas (V)

En el estado de cargas muertas consideramos 1

a su factor por peso propio (Lo que significa

que el programa considerara el peso

propio de los elementos)

Metrado de cargas de los elementos Frame - Vigas

Carga Viva (Ton/m) Carga Muerta (Ton/m)

Viga 1 (25x35) 1.07588 2.16665

Viga 2 (25x40) 0.3125 0.448

Viga 3 (25x50) 1.3125 2.140

Previamente se debe realizar un metrado de cargas muertas y cargas vivas (Norma E.0.20 de

Cargas)

Procedemos a CARGAR los elementos FRAME

Para cargar los elementos frame: Assign Frame loads Distributed

1 Carga Distribuida

Seleccionamos el estado de carga

Tipo y direccin de carga de acuerdo a

nuestro sistema de coordenadas

Si la carga es constante en

todo el elemento

frame

Si las cargas fueran variables

En el modelo tambin habr una carga puntual equivalente al peso del parapeto en el voladizo de la parte frontal

Del metrado realizado: P= 1075.88 Kg

Para cargar los elementos frame: Assign Joint loads Forces

2 Carga Puntual

Seleccionamos el estado de carga

Colocamos la fuerza que

tenemos en ese nudo

Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas

principales debido a la carga muerta en la edificacin

Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas

principales debido a la carga viva en la edificacin

Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas secundarias debido a la carga

muerta en la edificacin

Mostramos las Cargas distribuidas en la vigas secundarias

debido a la carga viva en la edificacin

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES

RNE. 0.30 Diseo Sismorresistente

Cap. IV Anlisis de Edificios

16.3 Peso de la edificacin

El peso se calculara adicionando a la

carga permanente y total de la edificacin un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determina

de la siguiente manera:

b) En edificios de categora C, se tomara el 25% de la carga viva

Carga del total de la edificacin

Adicionamos el 25% de la carga viva

Para asignar Brazos Rgidos: Assign Frame End (length) offsets

Seleccionamos toda la estructura y seguimos el siguiente procedimiento

Ingresamos el factor de rigidez

Para asignar Diafragmas: Assign Joint Constraint

Primero seleccionamos todos los nudos (Joint) del nivel en el que

estamos y luego seguimos la secuencia indicada

Seleccionamos la opcin:

Diaphragm

Agregamos nuevo diafragma por piso:

Add New Constraint

Nombre del diafragma

Sistema de coordenadas

Eje respecto al cual se aplica el diafragma

Diafragmas de los pisos 1,

2 y 3

Tabla de periodos y aceleraciones con los que definiremos el espectro

de sismo, para ello copiaremos estos valores en el bloc de notas y lo

exportaremos al Sap2000 para crear el espectro

Creamos el espectro

Define Functions Response Spectrum

Seleccionamos la opcin From File para que nuestro espectro sea definido en

base a nuestro archivo de texto

Agregamos el nuevo espectro en: Add

New Function

Nombre del espectro

Indicamos aqu la ruta del archivo que contiene los datos del espectro

Grafica del espectro

Definimos la cantidad de modos que utilizaremos

Define Load Cases

Editamos para colocar el

numero de modos

Colocamos el numero de modos de la estructura

(3 modos por piso)

Definimos los estados de carga para el anlisis

Define Load Cases

Agregamos los casos de carga debido al sismo: Add New Case

Asignamos el caso de carga EX (Debido al Espectro en el

eje X)

Adicionamos el caso de carga ESPECTRO

Caso de carga debido al espectro en X

Asignamos el caso de carga EY (Debido al Espectro en el

eje Y)

Caso de carga debido al espectro en Y

Asignamos el caso de carga EZ (Debido al Espectro en el

eje Z)

Caso de carga debido al espectro en Z

Tenemos todos los casos de carga definidos listos para

analizar el modelo

Combinaciones de carga

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES

RNE. 0.60 Concreto Armado

Cap. IX Requisitos de Resistencia y servicio

9.2 Resistencia Requerida

9.2.1 U1 = 1.4 CM + 1.7 CV 9.2.3 U2 = 1.25 (CM + CV) + EX U3 = 1.25 (CM + CV) EX U4 = 1.25 (CM + CV) + EY U5 = 1.25 (CM + CV) EY U6 = 0.9 CM + EX U7 = 0.9 CM EX U8 = 0.9 CM + EY U9 = 0.9 CM EY U10 = 1.25 (CM + CV) + EZ

Definimos las combinaciones de carga

Define Load Combinations

Agregamos una nueva combinacin en: Add New Combo

Las combinaciones de carga deben estar de acuerdo con la norma E.060 de Concreto Armado

Nombre de la Combinacin Comb1

Cargas que intervienen

Factor de escala de las cargas

Nombre de la Combinacin Comb2

Cargas que intervienen

Factor de escala de las cargas

Seleccionamos Envelope

Creamos la combinacin Envolvente

Aadimos las 10 combinaciones anteriores para

crear esta combinacin

Combinaciones con las que

trabajaremos

Antes de ejecutar el anlisis debemos verificar que este activada la opcin de Anlisis Tridimensional

Analyze Set analysis options

Activamos Space Frame

Analizamos la estructura

Run Now para empezar a correr el programa

Antes de continuar, debemos revisar que no hay ningn mensaje de error o advertencia, si fuese as debemos revisar el modelo, de acuerdo a lo que nos indique el

mensaje.

Presentacin de resultados

Chequeamos las deformadas de la estructura: Display Show Deformed Shape

Realizado el anlisis, se pueden obtener las deformadas debidas a los diferentes estados de carga y combinaciones definidas anteriormente; as como las fuerzas resultantes en cada

elemento de la estructura (fuerzas axiales, cortantes y momentos)

Muestra las deformadas de

la estructura ocasionada por la envolvente

de combinaciones

cargas.

Se muestra la deformada de un eje con los valores de

desplazamientos y rotaciones de uno de los nudos

Para obtener fuerzas axiales, cortantes o momentos: Display Show forces/Stresses Frames/Cables/Tendons

Nos mostrara el

momento 3 3 que es el que nos muestra

los mximos momentos que se presentaran en la

estructura

Muestra los resultados en diagramas de

colores; la segunda opcin nos muestra los

valores de los resultados

Resultados de la carga distribuida con la Opcin 2: Show Values on Diagram

Momentos debido a la envolvente de cargas

Momentos debido a la Comb1

Momentos debido al sismo el X

En la figura se muestran los diagramas de momentos flectores y los detalles de cortante de los frames

Para obtener este cuadro hacemos clic derecho sobre

el elemento frame

Como complemento

podemos obtener reportes de los datos

y resultados en tablas y exportar las mismas a una hoja

de calculo

Para ingresar a las tablas: Display Show Tables

Tabla de Resultados

Tablas de valores que

podemos obtener

En la figura se muestran las fuerzas resultantes para cada elemento frame: Fuerza axiales (P) Cortantes (V2, V3) Torsin (T) y Momentos Flectores (M2, M3)

Valores para usar en el diseo de las vigas

principales

Valores para usar en el diseo de las vigas

principales

Valores para usar en el diseo de las vigas

principales

Valores para usar en el diseo de las vigas

principales

Valores para usar en el diseo de las vigas

principales

Valores para usar en el diseo de las vigas

principales

Valores para usar en el diseo de las vigas

secundarias

Valores para usar en el diseo de las vigas

secundarias

Valores para usar en el

diseo de las vigas secundarias

Valores para usar en el

diseo de las vigas secundarias

Valores para usar en el

diseo de las vigas secundarias

Valores para usar en el

diseo de las vigas secundarias

Observamos el acero del desio con SAP

Para ver la cuantia de los elementos estructurales: Design Concrete Frame Design Start Design / Check of Structure

Cuantia de acero en viga voladiza

Cuantia de acero en viga principal

Cuantia en columna