JESÚS CHALCO –ING CIVILwww.jesuschalco.da.ru

PROCESO PARA REALIZAR EL ANALISIS SISMICO DINAMICO Y EL DISEÑO EN CONCRETO ARMADO EN SAP2000 V8

Es necesario previamente tener todos los datos geométricos de la estructura ya definidos: Numero de pisos Altura de cada piso Distancias entre ejes en la dirección x e y Ubicación de las losas ya sean aligeradas o macizas Ubicación de muros de corte y /o albañilería Predimensionamiento de vigas y columnas Materiales a usar (concreto , acero, albañilería, etc) Pesos y masas de estos últimos así como su modulo de elasticidad.

Iniciar el sap2000

Sistema de unidadesDefinir sistema de unidades (parte inferior derecha de la pantalla)

Elección del modeloFile / new model escoger 3d frame se utiliza este generalmente para edificios y viviendas.

Datos geométricos del modeloNumber of stories (numero de pisos)Number of bays along X (numero de tramos en la dirección x)Number of bays along Y (numero de tramos en la dirección y)Story height (altura de cada piso)Bay width along x (longitud de tramo en x)Bay width along y (longitud de tramo en y) Se llena esta información, para el caso de long. de tramo en X e Y es usual colocar la longitud mas común en todos los tramos luego se puede corregir para poner las verdaderas longitudes de todos los tramos ( ya que no todas las longitudes son iguales).

Corrección de longitudesCorregimos las longitudes en planta con view /set 3d view en fast view escogemos xy y en view direction angle escogemos 5 grados de apertura. Esto para poder visualizar todos los niveles de una sola vez.Seleccionamos con el mouse aquel pórtico o porticos que debe moverse para corregir las longitudes , se corrige seleccionando a la derecha, para la dirección X , y arriba para la dirección Y.

Una vez seleccionado vamos a edit/move change coordinates by y escogemos la dirección en la cual deseamos corregir (delta X o delta Y) ponemos la distancia que deseamos aumentar (+) o disminuir (-) y luego Ok , como se puede ver, también pueden corregirse en la dirección negativa, esto ultimo significar reducir la longitud del tramo adyacente al pórtico o pórticos seleccionados.Una vez corregido en X e Y pasamos a corregir las alturas , esto por ejemplo cuando el primer nivel tiene diferente altura que los típicos.Para esto vamos de nuevo a view /set 3d view en fast view escogemos xz o yz y en view direction angle escogemos 5 grados de apertura.Seleccionamos la losa que deseamos mover para alargar o acortar el tamaño del nivel adyacente.Y luego vamos a edit/move change coordinates by y escogemos la dirección Z (delta Z) ponemos la distancia que deseamos aumentar (+) o disminuir (-) y luego Ok

JESÚS CHALCO –ING CIVILwww.jesuschalco.da.ru

Colocación de apoyosEn esta ultima vista (xz o yz) podemos definir apoyos para esto seleccionamos con el mouse los apoyos y vamos a assign/joint/restraints y en fast restraints escogemos el tipo de apoyo usualmente empotrado salvo el caso de albañilería que se coloca articulado.

Sistema de referencia y grillas

El sap2000 tiene por defecto un sistema global cuyo centroide esta ubicado en el centroide de la losa ,pero como ya se hicieron correcciones de las longitudes de los tramos este sistema ya vario y además es mejor colocar el origen del sistema en la esquina inferior izquierda y hacia abajo de la estructura, por lo tanto es mejor crear un nuevo sistema de referencia.Para esto vamos a 3d de la barra de herramientas y colocamos el mouse en la esquina inferior izquierda y aparece una coordenada x,y,z la cual copiamos para que sea el origen de nuestro sistema de referencia.Luego define /coordinate systems grids… despues add new system y finalmente damos un nombre al sistema luego coordinate system después escogemos la opción 3d y copiamos la coordenada anterior y ok ok ok , para verificar el sistema de coordenadas debemos ir a la parte inferior derecha de la pantalla y activar el sistema (por defecto siempre esta en GLOBAL) .Para el caso de las grillas es necesario conocer las distancias acumuladas en planta en la dirección x e y de los tramos , así como las distancias acumuladas de los niveles en elevación.Con esta información entramos a define /coordinate systems grids… escogemos el nombre del sistema anteriormente definido y despues modify/show system nos ubicamos en X y copiamos todos los valores de la grilla y luego lo mismo en Y y en Z y ok , para verificar las grillas del sistema de coordenadas debemos ir a la parte inferior derecha de la pantalla y activar el sistema (por defecto siempre esta en GLOBAL) .luego en la barra de herramientas ubicar xy e ir subiendo y bajando y deben aparecer todas las losas y luego en xz y en yz para que aparezcan los pórticos .

Definir materialesPara definir materiales vamos a define /materials y escogemos add new material (para el caso de albañilería) o podemos usar concreto y modify/show material aquí colocamos toda la información de la masa y el peso del material a usar así como su E y su poisson ratio , para el caso de diseño en concreto debemos colocar los valores de fc del concreto y el fy del acero, en design property data.Definir y asignar seccionesPara esto vamos a define/ frames cable sections.. para el caso de vigas columnas o sino define/ area sections o para muros de albañilería o muros de corteDebemos ingresar las dimensiones de cada una de ,las vigas y columnas y poner el tipo de diseño en reinforcement por ejemplo beam para vigas y column para columnas .Para el caso de muros de albañilería usamos área sections y las definimos como shell y las dimensiones de su espesor son iguales en bending y membraneUna ves definidas ya pueden ser colocadas en sus posiciones correctas.Para asignar secciones tenemos dos casos:Para el caso de frames seleccionamos con el mouse las columnas y vamos a assign/ frames cable sections y buscamos la sección y ok .Para el caso de las área sections vamos a la barra de herramientas vertical y asignamos con el icono Draw Rectangular área elements por ser mas fácil para shell rectangulares debemos escoger el área sections definida para el ,muro.

Asignar diafragma rígido

JESÚS CHALCO –ING CIVILwww.jesuschalco.da.ru

Las losas trabajan unidas a las vigas y como diafragma rígido, para simular esto en el sap es necesario unir todos los joints de la losa común para que esta se comporte como diafragma rigido , primero seleccionamos todos los puntos de la losa debe estar en vista xy y luego vamos a assign/joint/constraints y escogemos diaph y ponemos un nombre puede ser NIVEL1 aparecen puntitos verdes en todos los nudos de la losa , lo que indica que ya tiene diafragma rígido.

Centro de masas , masa y momento polar de inerciaEn cada nivel hay un centroide que se calcula en Excel o manualmente ,también es necesario tener la masa de cada losa y el momento polar de inercia .

Luego de tener estos datos previos vamos a crear el centroide , entonces vamos a la barra de herramientas vertical izquierda y escogemos draw especial joints y copiamos la coordenada del centroide así para todos los niveles.Para asignar las masas y momentos polares seleccionamos el centroide y luego assign/joints/masses y luego asignamos la misma masa en dirección 1 y 2 y el momento polar en rotation about 3 .Esto para todos los niveles.

Espectro de respuestaHay que tener previamente hecho el espectro en Excel con sus datos de ZUSC y R de acuerdo a la estructura Luego seleccionarlo y copiarlo a un archivo txt en block de notas y grabarlo en la misma carpeta de nuestro modelo de sap.

Para definirlo en sap debemos ir a define/function/response spectrum Ubicamos spectrum from file y add new function luego le damso un nombre y despues browse y lo buscamos y abrir Escogemos period and value luego display graph y ok ok.

Para asignarlo vamos a define/analisis cases add new case , analisis case type /response spectrum le damos un nombre Y asignamos en la dirección respectiva U1 (dirección xx) Hacemos todos los pasos anteriores para la dirección U2 (dirección yy)Para correr el programa vamos a analyze/set analisis options ,space frame y okLuego en la flechita de la barra de herramientas

y activamos run now y esperamos que corra.

Resultados de desplazamientos

Los desplazamientos que nos da el sap son desplazamientos reducidos (elasticos) debido al factor de reduccion R del espectro para convertirlos en inelásticos hay que multiplicarlos por 0,75R según norma esto lo podemos hacer en una hoja de Excel .Necesitamos copiar los desplazamientos obtenidos en el sap , para lo cual primero los visualizamos con display / show deforme shape y escogemos el nombre que le dimos en el espectro por ejemplo dirxx hacemos clic derecho en la esquina que queramos halar desplazamiento y aparecen 6 resultados ( 3 traslaciones y 3 giros ) en el cual podemos escoger las traslaciones de 1 =x o de 2 = y para verificar y copiarlas al Excel.

JESÚS CHALCO –ING CIVILwww.jesuschalco.da.ru

Esto se hace para todos los niveles .

Con esta información se copia al Excel y verificamos si pasa o no pasa los máximos de la norma peruana 2003.En caso de que no este bien hay que aumentar rigidez colocando más placas o muros de albañilería y volver a hacer todo el proceso , si no ahí termina el analisis dinámico..

Definir cargas de gravedad

Para definir carga viva y muerta vamos a define/load cases y ponemos dead para carga muerta y live para carga viva.

La carga muerta va con self multiplier weight =1 (incluye peso propio) la viva va con 0.

Definir combinaciones

Las cargas deben combinarse de acuerdo a la norma de cargas Define/ combinations add new combo y ponemos nombre a la combinación y consideramos linear add para combinaciones simples y envelope para envolventes .

Deben haber 9 combinaciones simples y dos envolventes en X e Y y una envolvente global.

Asignar cargas de gravedadPara el caso de las vigas es necesario colocarles la carga muerta y viva , para esto seleccionamos la viga con select using intersecting line y luego asignamos con assign /frame loads /distributed buscamos el nombre de la carga dead o live , luego el sistema de coordenadas luego la direction Z y en uniform load ponemos el valor con signo negativo (hacia abajo).Así para todas las demás en carga muerta o viva.

Corremos el programa para hallar diagramas de momentos , cortantes y axiales.

Obtención de diagramasPara ver los diagramas debemos ir a display/show forces stresses / frame escogemos el tipo de combinación que nos interesa ver o sino la envolvente y podemos observar los diagramas.Para frames se observan axial force y m33 y shear 22 en vigas.

En columnas pueden puede escogerse m22 o m33 de acuerdo al sentido de la columna asi como shear 22 o 33.

Para el caso de shell tenemos display/show forces stresses /shells se pueden observar M11 Y M22 que son los que mas se usan y los axiales F11 Y F22 y cortantes V13 y V23 .

Diseño en concreto armadoPara correr el diseño en concreto en sap vamos a design/concrete frame design y Star design and check of structure

Los resultados que nos da son los valores de acero de vigas y columnas en cm2 y en el caso de columnas también nos da los diagramas de interaccion.

JESÚS CHALCO –ING CIVILwww.jesuschalco.da.ru

Para poder observar estos valores debe estar en Ton, cm ,C y luego vamos a design/concrete frame design/display design info escogemos longitudinal reinforcing para ver el acero longitudinal en cm2.

Para ver en columnas el diagrama de interaccion ( columms P-M-M interaction ratios) podemos hacer clic en un elemento y obtener toda la información que queramos.Es posible rediseñar la sección cambiándola por otra para esto clic derecho y seleccionamos overwrites y escogemos design section y cambiamos la sección y automáticamente varía el acero.