UAEM Facultad de Ingeniería Departamento de Educación Continua Curso básico SAP2000 Instructor: Ing. Román Antemio Vargas Palma
Octubre 07
Temario 1)Introducción. 2)Programa Sap2000. 3)Definición de la geometría de la estructura. 4)Definición de cargas y combinaciones de diseño. 5)Elección del tipo de análisis y presentación de resultados. 6)Diseño de elementos estructurales. 7)Ejemplo de viga simplemente apoyada hecha de concreto. 8)Ejemplo de viga simplemente apoyada hecha de acero. 9)Ejemplo de armadura (2D) hecha de acero. 10)Ejemplo de pórtico (2D) hecho de concreto. 11)Ejemplo de pórtico (2D) hecho de acero. 12)Ejemplo de armadura (3D) hecha de acero. 13)Ejemplo de estructura (3D) de 3 niveles hecha de concreto. 14)Ejemplo de estructura (3D) de 3 niveles hecha de acero. 15)Breve introducción al detallado de conexiones.
1) INTRODUCCIÓN
Definición
de
ingeniería:
La ingeniería es la profesión en la que el conocimiento de las matemáticas y ciencias naturales obtenido mediante estudio, experiencia y práctica, se aplica con juicio para desarrollar formas de utilizar, económicamente, los materiales y las fuerzas de la naturaleza para beneficio de la humanidad y del ambiente.
1) INTRODUCCIÓN
Definición
de
ingeniería
estructural:
Es una rama clásica de la ingeniería civil que se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en las edificaciones y demás obras. Su finalidad es la de conseguir estructuras funcionales que resulten adecuadas desde el punto de vista resistentes. En un sentido práctico, la ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica Newtoniana para el diseño de elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas, túneles, etc.
1) INTRODUCCIÓN
Norman Foster, UK.
Norman Foster, Berlín; Alemania.
1) INTRODUCCIÓN
Frankfurt; Alemania.
Berlín; Alemania.
1) INTRODUCCIÓN
Santiago Calatrava, Catalunya; España.
1) INTRODUCCIÓN
Santiago Calatrava, Barcelona; España.
1) INTRODUCCIÓN
Kassel; Alemania.
Frankfurt; Alemania.
1) INTRODUCCIÓN
Ciudad Deportiva, Zinacantepec; México.
Cristo Roto, Aguascalientes; México.
1) INTRODUCCIÓN
1) INTRODUCCIÓN
Zinacantepec; México.
1) INTRODUCCIÓN Campeche; México.
1) INTRODUCCIÓN
UAEM Facultad de Ingeniería, Toluca; México.
1) INTRODUCCIÓN
UAEM Facultad de Ingeniería, Toluca; México.
1) INTRODUCCIÓN
UAEM Estadio Universitario, Toluca; México.
1) INTRODUCCIÓN
Sistemas
Estructurales:
En la actualidad existen diversos materiales para la construcción (mampostería, madera, concreto, acero, aluminio, etc.), podemos utilizarlos de manera individual e incluso combinarlos en algunos casos. Los sistemas estructurales más conocidos son: cables, armaduras, vigas y columnas, losas y/o cascarones y edificios altos.
1) INTRODUCCIÓN
Reglamentos
de
Construcción:
El ingeniero estructurista debe tener la capacidad de diseñar sus estructuras resistentes ante las solicitaciones particulares de cada caso. Una ayuda muy importante en donde el ingeniero puede apoyarse son los reglamentos de construcción y los manuales, dichos documentos cuentan con la aportación de experiencias pasadas en la construcción y se encuentran elaborados ya sea por colegios de ingenieros y arquitectos, universidades (UNAM) o dependencias privadas (ICA, IMCyC, IMCA, CEMEX, etc.).
1) INTRODUCCIÓN
1) INTRODUCCIÓN
Nuevos
Materiales
para
la
construcción:
Con el avance de la tecnología espacial las primeras ramas que se benefician generalmente son la medicina y la ingeniería, podemos citar como uno material nuevo los polímeros o el concreto translucido y que decir de la nanotecnología.
1) INTRODUCCIÓN
Nanotecnología: La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas. Así por ejemplo, si reubicamos los átomos del grafito (compuesto por carbono, principalmente) de la mina del lápiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por sílice) y agregamos algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenador.
1) INTRODUCCIÓN
Nanotecnología: La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas. Así por ejemplo, si reubicamos los átomos del grafito (compuesto por carbono, principalmente) de la mina del lápiz podemos hacer diamantes (carbono puro cristalizado). Si reubicamos los átomos de la arena (compuesta básicamente por sílice) y agregamos algunos elementos extras se hacen los chips de un ordenador.
1) INTRODUCCIÓN
1) INTRODUCCIÓN •
Concreto
translucido:
Uno de los concretos desarrollados por los estudiantes de la UAM Joel Sosa y Sergio Omar Galván permiten el paso de luz. Conducen electricidad, además de ser más resistentes y ligeros que los concretos convencionales. El proyecto fue apoyado por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología con recursos del programa AVANCE Los concretos tradicionales tienen una resistencia que va de los 250 a los 900 kg/cm2; en cambio el concreto traslucido, por ejemplo, puede alcanzar una resistencia de hasta 4500 kg/cm2 y el gris de 2500 kg/cm2.
1) INTRODUCCIÓN
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
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1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN www.thevenusproject.com
1) INTRODUCCIÓN W375-Motorola
2) PROGRAMA SAP2000
Ficha
técnica: La herramienta de análisis y diseño sap2000 fue desarrollada en los Estados Unidos de Norte América, en la Universidad de Berkeley, California. En 1996 surge la primera versión compatible con Microsoft Windows. El programa sap2000 resuelve sistemas de ecuaciones (P=KD) con las cuales se obtienen fuerzas y desplazamientos. Se pueden analizar elementos prismáticos y no prismáticos, cascarones, placas, elementos de sección variable, entre muchos más.
2) PROGRAMA SAP2000
2) PROGRAMA SAP2000
Programa
de
análisis,
una
herramienta
“poderosa”:
En el mercado existen diversos paquetes para el análisis y diseño de estructuras, entre ellos se cuentan con: RAM Advance, CYPECad, Stad Proo, Tricalc, Sap2000, etcétera, todos ellos son herramientas muy poderosas, pero si no se cuenta con experiencia en la rama de estructuras puede ser contraproducente.
2) PROGRAMA SAP2000
Tipos
de
modelos
que
se
pueden
analizar:
En general sap2000 puede analizar 16 modelos básicos los cuáles son: Vigas, Armaduras en 2 dimensiones, Armaduras en 3 dimensiones, Pórticos en 2 dimensiones, Estructuras tridimensionales, Muros, Placas delgadas, Cascarones, Escaleras, Tanques elevados, Depósitos, Cuerpos sólidos, Puentes atirantados, Cables, Secciones huecas y tuberías. A partir de estos modelos se pueden crear otros más complejos.
2) PROGRAMA SAP2000
2) PROGRAMA SAP2000
Arquitectura
del
programa:
Sap2000 trabaja bajo plataforma Windows lo cual hace su manejo más amigable. El área de trabajo esta compuesta por dos partes, la sección de herramientas y el área de trazado.
2) PROGRAMA SAP2000
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
Para crear un nuevo modelo se debe aplicar la rutina: File, New Model. Model
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
A continuación se presenta un menú de diversas configuraciones con las que se pueden trabajar, antes de seleccionar alguna de ellas es importante elegir las unidades con las cuales se va a trabajar. Como ejemplo seleccionar “Beam”
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
En el menú siguiente se elige la separación entre apoyos y la sección inicial del perfil. A continuación seleccionar “OK”
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
El área de trabajo se divide automáticamente en 2 partes, las cuales muestra el mismo elemento en dos perspectivas, las barra de herramientas se activan y en la parte inferior derecha se muestran las unidades con las que se esta trabajando.
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
A continuación se selecciona con el puntero el elemento (en cualquiera de las dos perspectivas) el cual se torna punteado, en la barra de herramientas se sigue la rutina: Assign, Assign to Group.
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
En la ventana siguiente se debe seleccionar: “Add New Group…”
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
En esta ventana se debe colocar un nombre al grupo, por default aparece el texto “group1”, también se presentan una serie de opciones a seleccionar, en el presente curso no se abordarán todas ellas, a continuación se selecciona “OK”
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
Se regresa a la ventana anterior en donde se selecciona nuevamente “OK”
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
Para cambiar las condiciones de apoyo se debe seleccionar el apoyo que se desea modificar, el cual se torna punteado.
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
A continuación se sigue la rutina: Assign, Joint, Restrains…
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
La siguiente ventana muestra diversas condiciones de apoyo como: Empotrado, Articulado, Simplemente apoyado y Libre. Se puede también crear otra condición de apoyo seleccionando las traslaciones y restricciones. Una vez hechos los cambio se selecciona “OK”
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
Para seleccionar los materiales o crear uno nuevo se sigue la rutina: Define, Materials…
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
La ventana siguiente presenta 4 materiales básicos los cuales son: Aluminio, Acero doblado en frío, Concreto y Acero. Existe la opción “Other” con la cual se puede dar de alta un material distinto a los mencionados. En este caso se sigue la rutina: Steel, Modif/Show Material…
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
La ventana siguiente muestra diversas características físicas y mecánicas, las cuales pueden ser modificadas, entre ellas se encuentran: Masa, Peso, Módulo de Elasticidad, Relación de Possion, Coeficiente de expansión térmica, Esfuerzo de fluencia f’y y Esfuerzo de ruptura f’u. Después de realizar los cambios se selecciona “OK”.
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
A continuación se regresa a la ventana anterior y se vuelve a seleccionar “OK”.
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
Para definir el tipo de sección del elemento se sigue la rutina: Define, Frame Sections…
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
La ventana siguiente muestra por default secciones “W”, pero se pueden elegir de entre una lista que incluye: Vigas W, Canales, Doble Canal, “T”, Angulo, Angulo doble, Rectangular hueca, Circular hueca, Rectangular maciza, Circular maciza, General, C, Z, H, Auto Select, SD, Nonprismatic. Como ejemplo seguir la rutina: Add I/Wide Flange, Add New Property…
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
La ventana siguiente muestra el nombre de la sección, el material del que esta hecha y las dimensiones, todos estos campos pueden ser modificados. Adicionalmente se presentan dos opciones: Section Properties… y Set Modifer, el primero muestra las propiedades de la sección y el segundo permite afectar dichas propiedades. Una vez hechos los cambios se elige “OK”.
3) DEFINICIÓN DE LA GEOMETRÍA
Se regresa a la ventana anterior y se selecciona nuevamente “OK”.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Para definir condiciones de carga se sigue la rutina: Define, Load Cases…
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
La ventana siguiente muestra por defaul la condición de carga “DEAD”, las opciones que existen son: Load Name, Type y Self weight Multipler.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Para dar de alta nuevas condiciones de carga se rellenan los campos mencionados anteriormente y se selecciona el botón: Add New Load. Una vez completado el número de condiciones de carga se selecciona “OK”.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
La definición de las combinaciones de carga se realiza mediante la rutina: Define, Combinations…
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
A continuación se selecciona: Add New Combo…
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
La ventana muestra los campos del nombre de la combinación, nombre de la condición de carga, tipo y factor de escala.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Debemos elegir las condiciones de carga con su respectivo factor de escala y combinarlas con el botón “Add”, respetando los criterios que indican los reglamentos, una vez terminado el proceso pulsamos “OK”.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Regresamos a la pantalla anterior y seleccionamos nuevamente Add New Combo… o si ya se han creado todas las combinaciones pulsamos “OK”.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Para asignar una sección al elemento, se selecciona dicho elemento, y se sigue la rutina: Assign, Frame/Cable/Tendon, Frame Sectión
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
A continuación se elige la sección deseada y se elige: “OK”
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Para asignar cargas puntuales o momentos al elemento, se selecciona dicho elemento, y se sigue la rutina: Assign, Frame/Cable/Tendon Loads, Point…
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
La ventana muestra la condición de carga, unidades, sistema coordenado, dirección de la carga, así como la posición y la intensidad de la carga. Una vez modificado los campos se presiona”OK”.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Para asignar cargas uniformemente distribuidas o trapezoidales al elemento, se selecciona dicho elemento, y se sigue la rutina: Assign, Frame/Cable/Tendon Loads, Distributed…
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
La ventana muestra la condición de carga, unidades, sistema coordenado, dirección de la carga, así como la posición y la intensidad de la carga. Una vez modificado los campos se presiona”OK”.
4)DEFINICIÓN DE CARGAS Y COMBINACIONES
Opciones de Display
5) ELECCIÓN DE TIPO DE ANALISIS Y RESULTADOS
Para ejecutar el programa se sigue la rutina: Analayze, Run Analisis
5) ELECCIÓN DE TIPO DE ANALISIS Y RESULTADOS
Se verifica el script de los procesos de análisis, cuidando que no exista alguna advertencia.
5) ELECCIÓN DE TIPO DE ANALISIS Y RESULTADOS
Para revisar los elementos mecánicos y las deformaciones se sigue la rutina: Display, Show Forces/Stresses, Frames/Cables…
5) ELECCIÓN DE TIPO DE ANALISIS Y RESULTADOS
Se selecciona la condición de carga o combinación, así como el elemento mecánico que se desea conocer, se presiona “OK”.
5) ELECCIÓN DE TIPO DE ANALISIS Y RESULTADOS
La ventana muestra de manera gráfica el diagrama de momentos o cortantes.
5) ELECCIÓN DE TIPO DE ANALISIS Y RESULTADOS
Para conocer los valores en un punto determinado se selecciona el elemento con el botón derecho del ratón, apareciendo una ventana que permite conocer los elementos mecánicos del elemento a cualquier distancia.
EJEMPLO_A
Mecánica de Materiales, Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr., John T. DeWolf, Ed. McGrawHill, 3a Edición, México.
EJEMPLO_B
Mecánica de Materiales, Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr., John T. DeWolf, Ed. McGrawHill, 3a Edición, México.
EJEMPLO_C
Mecánica de Materiales, Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr., John T. DeWolf, Ed. McGrawHill, 3a Edición, México.
EJEMPLO_D
Mecánica de Materiales, Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston, Jr., John T. DeWolf, Ed. McGrawHill, 3a Edición, México.
