Diseño tanque elevado sap 2000

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA CENTRO DE PRODUCCION FICSA

DOCENTE: ING. OVIDIO SERRANO ZELADA 1 SAP2000

Tanque elevado.‐ f’c=210 Kg/cm2 fy=4200kg/cm2 Secciones Columnas: 0.40m * 0.40m

Viga de arriostre: 0.40m * 0.50m

Solución.‐ Módulo de Elasticidad del Concreto

2Tn/m17370022Kg/cm17370221015000cf'15000E ====




Paso 1 [Definir Unidades]: Ejecute el programa SAP2000. Seleccione las unidades iniciales en las que desea trabajar. Esta opción se encuentra en la parte inferior derecha de la pantalla principal de SAP2000, como se muestra a continuación.




Paso 2 [Selección del modelo]: Del menú principal (parte superior), abriendo la opción de File seleccione New Model. Esta acción lo llevará a la ventana de New Model que se muestra a continuación.

Seleccione la plantilla 3D Frames. Esto lo conducirá a la siguiente ventana o pantalla. Escriba los valores correspondientes que se indican. Seleccione OK. Esto lo conducirá a la pantalla principal de SAP2000, la cual tiene por omisión dos ventanas principales: una en tres dimensiones y la otra en el plano XZ.

Nota: Asegúrese que la opción de Restraints esté seleccionada.




Paso 3 [Definición de las Condiciones de Borde]: Para cambiar las condiciones de borde, seleccione primero la junta a cambiar (para nuestro caso todas las juntas de la base) para cambiar su condición. Luego de seleccionar las juntas seleccione en el menú principal Assign y la opción de Joints y la sub‐

opción de Restraints o presione el icono del toolbar que se encuentra en la parte superior de la pantalla principal. Ambas acciones lo conducirán a la pantalla que se muestra a continuación.

Por ahora se recomienda que utilice los botones que se encuentran en el recuadro de Fast Restraint. Estos significan lo siguiente:




Apoyo o soporte fijo (fixed) que restringe desplazamientos y rotaciones todas las direcciones.

Soporte articulado (pin) que restringe desplazamientos en dos direcciones

Soporte de rodillo (roller) que restringe desplazamientos en una dirección.

Junta libre de soporte.

Seleccione de la ventana y seleccione OK. El modelo debe ahora aparecer como se muestra en la siguiente figura.

Paso 4 [Redefinición de Luces o Geometría]: Note que la estructura creada por SAP2000 consiste en un marco tridimensional de dos niveles iguales de 8.0m y un claro de 3.15m. Por lo tanto, es necesario mover algunos elementos a la posición deseada y eliminar algunos para obtener la geometría planteada en el problema. Procedemos a mover las juntas a la posición adecuada. Para esto seleccione la junta a moverse haciendo clic sobre la misma. Al ser seleccionada la junta se marcará con una cruz entrecortada (para nuestro caso las juntas del nivel superior).




Del menú principal, abriendo Edit seleccione la opción Move. Esto lo conducirá a la siguiente ventana titulada Move. Escriba ‐6.4 en la caja de edición correspondiente a Delta Z para desplazar el nodo o junta seleccionada 6.4 unidades (metros según se especificó en el Paso 1) hacia abajo. Seleccione OK.




Modifique la cuadrícula para que coincida con las nuevas dimensiones.




El modelo quedará como el mostrado en la siguiente ventana.




Paso 5 [Definición de propiedades de los materiales]: Note que las unidades con las que se especifican los materiales no coinciden con las utilizadas para crear el modelo. Seleccione Define del menú principal, de la lista que se presenta escoja la opción de Materials como se muestra en la figura a continuación:




Esto lo conducirá a la pantalla que se muestra a continuación:




Seleccione el botón de Add New Material el cual lo conducirá a la pantalla de Material Property Data siguiente:

Ingrese un nombre para identificar el material (por ejemplo: Concreto, Material01, etc) en la caja de texto de Material Name. Deje la opción de Isotropic seleccionada en el recuadro de Type of Material y cambie los valores en el recuadro de Analysis Property Data a los valores especificados en la descripción del problema. Seleccione OK dos veces. Paso 6 [Definición de las secciones Frama de los elementos]: Para definir las secciones de los elementos, seleccione Define en el menú principal y luego la opción Frame Sections. Una forma

alternativa es presionar el icono de en el toolbar ubicado en la parte superior. Cualquier opción lo conducirá a la siguiente pantalla.




Para el caso del modelo se tiene secciones rectangulares, para ello en el recuadro Case Property Type to Add, en la segunda lista desplegable seleccionar Add Rectangular y luego dar clic en el botón Add New Property del recuadro Click to para mostrar la ventana Rectangular Section:

Digite COLUMNA en la caja de texto Section Name. Escoger Concreto en la caja de edición Material. Digitar 0.40 en la caja de edición Depth(t3). Digitar 0.40 en la caja de edición Width(t2). Hacer clic en el botón Concrete Reinforcement y escoger Column (columna). Por defecto el programa le da un recubrimiento (cover) al centro de la barra del 10% de la dimensión más grande entre t3 y t2. Digitar 0.05 en la caja de edición Cover to Rebar Center como se muestra:




Hacer clic en el botón Ok para aceptar los datos establecidos y regresar al formulario Rectangular Section. y luego hacer clic en Ok para regresar al formulario Frame Properties. Hacer clic en el botón Ok del formulario Frame Properties para aceptar los cambios. Ahora procederemos a crear los elementos pared y losa para nuestro tanque. Seleccione Define en el menú principal y luego la opción Area Sections lo que conducirá a la siguiente pantalla.




Seleccionar Add New Section y definir las propiedades de la sección para las paredes del tanque como se muestra a continuación:

Presione Ok. Luego siga el mismo procedimiento para definir las secciones para la losa superior y losa inferior. Para losa superior:




Losa Inferior




Paso 7 [Asignar secciones de los elementos al modelo]: Luego de definir las secciones y los materiales, el siguiente paso es asignar dichas propiedades a los elementos. Seleccione los elementos del modelo correspondientes a las columnas mediante un clic encima de dichos elementos o dibujando un cuadro que cubra dichos elementos, moviendo el mouse y manteniendo apretado el botón izquierdo. Del menú de Assign seleccione Frame/Cable/Tendón y luego Frame Sections, lo que lo lleva a la siguiente ventana:




Seleccione del recuadro Properties el nombre de la sección previamente definido (para nuestro caso COLUMNA. Al presionar OK, el nombre de la sección va a aparecer sobre el elemento de la estructura.

Asignamos los elementos área para nuestro tanque: Creamos una réplica de los elementos vigas del fondo del tanque a una distancia de 1.15m (nivel de agua)




Presionamos Ok y el modelo quedará como el siguiente:




Procedemos a asignar los elementos área:




Paso 8: Eliminamos los elementos frames del tanque: Ocultamos los elementos área:




Borramos los elementos Frame del tanque:

Hacemos una extrusión de nuestro modelo:




Paso 9 [Arriostramos las columnas de 8.00m, con vigas a cada tercio]:

‐ Definimos la Sección de la Viga de Arriostre




‐ Dividimos las columnas en tres partes iguales







‐ Dibujamos los elementos de arriostre (Vigas)




Paso 10 [Discretizamos las paredes del tanque]:







Mostramos únicamente los elementos del tanque:




Mostramos los ejes locales de las paredes del tanque:




Creamos una agrupación de los nudos que van a estar sujetos a la presión hidrostática del agua:




Definimos un estado de carga para la presión del agua.‐

A los nudos agrupados le asignamos una presión.‐ (ASSIGN, JOIN PATTERNS)







Asignamos la carga de presión a los elementos área.‐ (Assign Area Loads, Surfase Pressure All)




Ejecutamos una corrida para determinar la deformada de las paredes del tanque.‐




Podemos observar que las paredes inferior y derecha se deforman hacia afuera pero las paredes superior e izquierda se deforman hacia adentro que no corresponde a la realidad, por lo que habrá que modificar la carga de estas para que la presión sea hacia afuera.




Ejecutamos una corrida para determinar la deformada de las paredes del tanque y observamos que ahora las deformaciones debidas a la presión son hacia afuera para todas las paredes del tanque.




Procedemos a asignar las cargas debidas a la presión del agua sobre la losa inferior del tanque.‐

‐ Subdividimos la losa superior e inferior del tanque (4*4)




‐ Subdividimos la losa correspondiente al borde libre del agua (4*1)




Ejecutamos la corrida del modelo final

Para obtener la solución del problema, presione el icono o la tecla F5. También puede seleccionar del menú de Analyze la opción de Run Analisis.




Para iniciar el análisis es necesario el boton Run Now. Luego de esto aparecerá una pantalla indicando la secuencia de pasos que el programa esta llevando a cabo para la solución del problema, terminando con un mensaje de ANALYSIS COMPLETE como se muestra a continuación.

Presione OK. El programa muestra ahora la estructura deformada (la deformación está muy exagerada para mejor visualización).




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