INTRODUCCIN
CURSO SAP 2000
INTRODUCCIN
El Software SAP2000, representa el programa ms sofisticado y
amigable al usuario de las series SAP de programas de computadora
para anlisis y diseo de sistemas estructurales de formas complejas
sometidos a cargas estticas y dinmicas de sistemas estructurales
bajo la hiptesis de la elasticidad.
ANLISIS.Proceso matemtico mediante el cual se determinan las
deformaciones, fuerzas y solicitaciones de una
estructura.Unanlisis, en sentido amplio, es la descomposicin de un
todo en partes para poder estudiar su estructura. El objetivo
primario de la aplicacin de mtodos de anlisis ms sofisticados es
lograr una mejor comprensin del comportamiento estructural.
Anlisis Esttico:Este tipo de Anlisis comprende someter a la
estructura a condiciones en las que la misma masa multiplicado por
la Cortante Vasal Ssmica dado por la norma(Static)arroja Fuerzas
Inerciales por entrepiso a la Edificacin, idealizando un
comportamiento Ssmico Esttico.
Anlisis Dinmico:Este anlisis permite involucar en el anlisis
estructural la participacin directa del suelo, esta interaccin se
logra gracias a la incorporacin del Espectro de respuesta de suelo
o el analisis Tiempo - Historia.(Dynamic Response Spectrum),
Anlisis tiempo-historia (Time History, Bridge and Dynamic Nonlinear
Time History Analysis)
ELEMENTOS:FRAME, SHELL, PLANE, SOLID, ASOLID, y NLLINK
COMPORTAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA:Determina los Estados Lmites de
los elementos de la Estructura
Comportamiento Elstico:Comportamiento de un material estructural
caracterizado por una relacin tensin-deformacin constante; al
retirar las cargas el material regresa a su condicin no cargada
original.
Comportamiento Inelstico:Comportamiento estructural en el cual
la relacin tensin-deformacin no es constante, y parte de la
deformacin permanece luego de retirar las cargas.Por ende, los
mtodos de anlisis que se basan en la no linealidad de los
materiales para obtener solicitaciones ms realistas en los estados
lmites de resistencia y consecuentemente un diseo ms econmicoPara
logra esto es necesaio establecer que metodos utilizaremos para un
determinado anlisis, por ejemplo:
Esfuerzo =F/A
DISEO:Se refiere al proceso de creacin y desarrollo para
producir un nuevo objeto o medio decomunicacin(objeto, proceso,
servicio, conocimiento o entorno) para usohumano.Dimensionamiento y
detallado de los componentes y conexiones de un puente para
satisfacer los requisitos de estas Especificaciones.
Diseo: Acero (AISC-ASD89, AISC-LRFD93, BS5950 90, CISC 95,
EUROCODE 3-1992), Concreto (ACI 318-99, BS8110 89, CAN3-A23.2-M84,
EUROCODE 2-1991).
1) Descripcin del entorno de Trabajo
PREDIMENSIONAMIENTO Y ANLISIS
EDIFICIO DE 3 NIVELES
ESPECIFICACIONES:SISTEMA ESTRUCTURAL:CONCRETO ARMADO.fc:210
KG/cm2DIAFRAGMA HORIZONTAL:LOSA ALIGERADA.S/C:250
KG/m2UBICACIN:Chiclayofy:4200 KG/cm2NIVELES:31er Nivel:4.00
mSUELO:TIPO I2do al 3er Nivel:3.00 mUSO:Oficinas
PESO DE MUROS PERIMETRALES:600Kg/ml0.60ton/mlPESO DE
PARAPETOS:300Kg/ml0.30ton/ml
II.- METRADO DE CARGAS
CARGAS POR VIGUETAS
CMCARGA MUERTA
DescripcinPeso (Kg/m2)Ancho de ViguetaPeso (Kg/ml)Peso de
Ladrillo de Losa:800.4032.00Peso de Tabiquera:1000.4040.00Peso de
Acabados:1000.4040.00280Total
DEAD:112.00Pisos0.112Ton/mlALAzotea0.072Ton/ml
CVCARGA VIVA
DescripcinS/C (Kg/m2)Ancho de ViguetaPeso
(Kg/ml)Oficinas2500.40100.00Corredores4000.40160.00Azotea1000.4040.00
METRADO DE CARGAS VERTICALES.
Peso Total328TnDEL SAP 2000
PESO TOTAL DEL EDIFICIO = 328.00 tnPor chequeo:
El rango de que la estructuras este bien es:0.80 P 1.20
P =328.00 tn=0.12 tn/m26 x 464 m2
ANLISIS ESTTICO
2.2 Clculo de la cortante basal.FACTOR DE ZONA =Z =0.4FACTOR DE
USO =U =1FACTOR DE AMPLIFICACION =C =2.5FACTOR DE SUELO =S
=1.4(Flexible)COEFICIENTE DE REDUCCION =R =8Aporticado Regular7Dual
Para el calculo del factor de amplificacin ssmica se har lo
siguiente:
T = h/CTT=0.26Tp =0.9CT =3545DualC = 2.5 (Tp/T)C 2.5h=9
C =8.75Como C > 2.5; se considerara el menor valor adoptado
por la norma E-0.30 ( C = 2.5 ). Tenemos el siguiente clculo:
V=ZUCS PRV=57400.00kg.V=57.40tn.946.66132
Debiendo considerar para C/R el siguiente valor mnimo:
C/R 0.125 C =0.313R
2.3 Pre dimensionamiento de placas. (Comparacin)Vbasal vs
VresistenteVbasal 0.53 f'c x Aplaca280 Vbasal 0,85 x 0.53 210
kg/cm2 x Aplaca57400.00 6.528kg/cm2 x Aplaca =0.858792.40cm2
Aplacae =15cmTenemos: Acolum.total=1750.00 cm2Acorte = Aplaca -
Acolumnas totalAcorte =8792.401750.00 cm2Acorte =7042.40cm2
Ahora tenemos que la longitud de placas tanto para la direccin
"X" como para "Y" ser:Lplaca =7042.4015Lplaca =469.49cm.X
=1.878mLplaca =4.69m.Y =2.817mNOTA:Las placas pueden hacerse como
mnimo de 10cm de espesor; pero generalmente se consideran de 15cm
de espesor en el caso de ser un edificio de pocos niveles, y de
20cm, 25cm, 30cm, conforme aumentemos el numero de niveles o
disminuyamossu densidad.2.4 Distribucin de las fuerzas ssmicas en
altura.
Fi =Pi hi( V - Fa)Pi hi
Donde:Fi =Fuerza horizontal estatica equivalente por sismo en el
nivel "i"Pi =Peso del nivel "i"hi =Altura del nivel "i" con relacin
al nivel de terreno.V =Fuerza cortante en la base de la
estructura.Fa =Fuerza horizontal en la azotea
NIVELPi ( tn )hi ( m )Pi*hi
(tn-m)FiVi354.6710.00546.6727.3327.33254.677.00382.6719.1346.47154.674.00218.6710.9357.40
=164.00-1148.0057.40- El valor de "Fa" no se considerara; ya que
segn la norma E-0.30, para que se considere "Fa" el valor de "T"
debe ser mayor a 0.7 ( T > 0.7 ), pero en el calculo anterior T
= 0.50, donde T < 0.7
DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURAR =7EJE 55.25
Direccin X-X( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto)
(relativo)=/hPermitidoVerificacin10.542.83502.83500.00710.0070ERROR20.894.67251.83750.00610.0070OK31.256.56251.89000.00630.0070OK
R =7EJE A
Direccin Y-Y( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto)
(relativo)=/hPermitidoVerificacin10.261.36501.36500.00340.0070OK20.472.46751.10250.00370.0070OK30.653.41250.94500.00320.0070OK40.854.46251.05000.00350.0070OK515.25000.78750.00260.0070OK61.216.35251.10250.00370.0070OK7210.50004.14750.02070.0070ERROR
ANLISIS DINMICO
Sa =(ZUCS/R) gZUS/R =0.070Nota: La gravedad se incluir en el Sap
2000Perodo Fundamental de la Estructura0.1X#PISOSESTE ES EL ORDEN
DEL PERIODO
PSEUDOACELERACIONES ESPECTRALESGRFICO DE PSEUDOACELERACIONES
ESPECTRALES
TSaC0.010.17502.50000.020.17502.50000.030.17502.50000.040.17502.50000.050.17502.50000.060.17502.50000.070.17502.50000.080.17502.50000.090.17502.50000.10.17502.50000.20.17502.50000.30.17502.50000.40.17502.50000.50.17502.50000.60.17502.50000.70.17502.50000.80.17502.50000.90.17502.500010.15752.250020.07881.125030.05250.750040.03940.562550.03150.450060.02630.375070.02250.321480.01970.281390.01750.2500100.01580.2250
DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA
R =7
Direccin X-X( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto)
(relativo)=/hPermitidoVerificacin10.311.62751.62750.00280.0070OK20.743.88502.25750.00750.0070ERROR31.226.40502.52000.00840.0070ERROR
R =7
Direccin Y-Y( = d*0.75*R)MximoPisod (absoluto) (absoluto)
(relativo)=/hPermitidoVerificacin10.190.99750.99750.00250.0070OK20.472.46751.47000.00490.0070OK30.84.20001.73250.00580.0070OK
PLATEA DE CIMENTACINPLATEA DE CIMENTACION a).- Idealizacion para
el Analisis estructural
Ly (m)20.20
L x (m) =25.00
b).- DatosCapacidad de terrenost =1.00kg/cm21.7m
Caracteristicas del Acero:Es =2,100,000.00fy =4,200.00
Caractersticas del Concreto:f'c =210.00kg/cm2Ec
=217370.651192842
c).- Calculo del Centroide de platea de cimentacion kg/(m2)
Lx (m) =25.00Ly (m) =20.20columnab
Ubicacin de cargas y dimensiones de columnast
COLUMNADIMENSIONES COLUMNASCARGAb (cm)t
(cm)(Tn)C155.0090.00232.94125%C250.00150.00272.52684%C345.0055.0086.46563%
Peso Total de la Estructura (Sap 2000)S =920.003582Ton
d).- Calculo del Area necesaria (m2)Lx (m) =25.00Ly (m)
=18.00Dimensines de la PlateaS P (ton) =3582.00Area (m2) =S P(ton)
* Z% /st = 411.93z% =0.15Area Disponible (m2) =420.00relacion =
area Necesaria / area disponible =0.98 Area necesaria / Area
disponible > 0.75 se recomineda usar platea de Cimentacion
e).- Coefciene de Balastro (k) kg/(m2)Ks= k afectado = f x k
c-1 )Tabla de valores del coeficiente de balastro KT I P O D E T
E R R E N OK (Tn/m3)Turba ligera y terreno pantanoso500 -
1,000Turba pesada y terreno pantanoso1,000 - 1,500Arena fina de
playa1,000 - 1,500Rellenos de limo, arena y grava1,000 -
2,000Arcilla mojada2,000 - 3,000Arcilla humeda4,000 - 5,000Arcilla
seca6,000 - 8,000Arcilla seca endurecida10,000Limo compactado con
arena y pocas piedras8,000 - 10,000Limo compactado con arena y
muchas piedras10,000 - 12,000Grava menuda con mucha arena fina
8,000 - 10,000Grava media con arena fina 10,000 - 12,000Grava media
con arena gruesa 12,000 - 15,000Grava gruesa con arena gruesa15,000
- 20,000Grava gruesa con poca arena 15,000 - 20,000Grava gruesa con
poca arena muy compactada20,000 - 25,000
k (tob/m3) =5000Tn/m3 (coeficiente de balasto, ver tabla
adjuntac-2) El tipo de suelo (granular) y/o Arcilloso (2)se
recomiendarealizar el estudio de suelo[ 1 ]Suelo Granular = k * ((B
+1)/(2B))^2correspondiente)[ 2 ]Suelo Arcilloso = k * ((N +
0.05)/(1.5 XN))^2
TipoA disear [1] o [2]:2
f).- Predimensionamiento del peralte de platea de cimentacion
kg/(m2)
V actuc =232.94Ton232.94tonV con = 0.53*raiz(f'c)*bo*d bo =
4*d+2*b+2*ttCOLUMNAb
b =0.55m (la menor dimension de las columna que tenga, el V
planteado)t =0.90m
d = (-(b+t)+-raiz((b+t)*(b+t)+7.54717*V/raiz(f'c)))/4 d min =
(-(b+t)+-raiz((b+t)*(b+t)+7.54717*V/raiz(f'c)))/4 =58.07cmSe adopta
H =70.00d = h - recub -d - destr/2 =60.53cmSe Adopta d =60.5cm
bo =532cmVconcreto =247.20Tn> V actuat BIEN !
COEFICIENTES DE BALASTO PARA EL CLCULO DE LA CIMENTACIN
Suelo ExistenteRelleno
RIGIDEZ DE RESOTE:K*XRIGIDEZ DE RESOTE:K*X
Ko =6000Ton/m3Ko =35000Ton/m3
ANGULO DE FRICCIN INTERNA()=30ANGULO DE FRICCIN INTERNA()=30
X =Ko * Area Trubutaria*SEN(1-&)X =Ko * Area
Trubutaria*SEN(1-&)Y =Ko * Area Trubutaria*SEN(1-&)Y =Ko *
Area Trubutaria*SEN(1-&)Z =Ko * Area TrubutariaZ =Ko * Area
Trubutaria
rea tributaria por Puntos de Resortes:rea tributaria por Puntos
de Resortes:
Se colocaran 3 resortes por cada juntaSe colocaran 3 resortes
por cada junta
PLATEAX =3982Ton/m2COLUMNASX =23227Ton/m2Y =3982Ton/m2Y
=23227Ton/m2Z =6000Ton/m2Z =35000Ton/m2
2 resortes X y Z
3 resortes X,Y,Z
S/C de Piso:350Kg/m2
Peso Espcf. De Relleno:1160Kg/m3Asentamiento diferencial
Prof. Desplante:1.7m =/L
Prof. de relleno:1.00mDistorcin angular donde se espera fallas
en una estructura convencional
DETALLECARGA (Ton/m2) =1/1500.0066666667S/C DE PISO0.35S/C DE
RELLENO1.16
DISEO ESTRUCTURAL
DISEO ESTRUCTURAL
VIGAS
B =40cm210Asmin =(0.70 x Fc^0.5 x b x d)/FyT=70cm4200
REA DE ACERO LONGITUDINAL
SAPAs Requerido Sup. (cm2)=8.64.711As Requerido Inf.
(cm2)=7.957
REFUERZO SUP.# de Barras de:#53.952.355.505/8# de Barras
de:#62.781.663.883/4# de Barras de:#72.041.212.847/8# de Barras
de:#81.550.982.161# de Barras de:#91.330.731.711 1/8
Asmin =6.04cm2
Acero Long Sup.=33/4"21" 41" + 11/4"13.03233.289713.0323
Acero Long Inf.=33/4"21"33/4"5.677410.19365.6774
Longitud x tipo de Barra (m):131
Chekeo de Ancho Mnimo de Viga
Bmn =0.21975mOK
REA DE ACERO TRANSVERSAL
SAPAs Sap Transversal
(cm2/cm)=0.0330.0330.0330.0330.033cm2/cm
3/8"#30.710.710.710.710.71cm2S
=21.506121.506121.506121.506121.5061cmAcero
Transv.=13/8"@.1013/8"@.1513/8"@.2013/8"@.2513/8"@.25
COLUMNA
REA DE ACERO LONGITUDINAL
B =1.75mT=0.7m
REA DE ACERO LONGITUDINAL
SAPAs Requerido Sup. (cm2)=122As Requerido Inf. (cm2)=
REFUERZO SUP.# de Barras de:2.838742.980.000.003/4# de Barras
de:3.87131.520.000.007/8# de Barras de:5.096823.940.000.001# de
Barras de:6.451618.910.000.001 1/8# de Barras
de:8.193514.890.000.001 1/4
Acero Long Sup.=21" + 13/4"21/2" + 13/8"21" + 13/4"000
Acero Long Inf.=23/4"21"23/4"000
Longitud x tipo de Barra (m):131
Chekeo de Ancho Mnimo de Viga
Bmn =0.1308mOK
REA DE ACERO TRANSVERSAL
SAPAs Sap Transversal (cm2/cm)=0.058cm2/cm
3/8"01.290.710.710.710.71cm2S
=22.2414ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!ERROR:#DIV/0!cmAcero
Transv.=13/8"@.1013/8"@.1513/8"@.2013/8"@.2513/8"@.25
PLACA
ACERO HORIZONTALAs=0.2247cm2/cm0.0110.28As=22.47cm2/m
Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2Barra n 06Ab
=2.84cm3EspaciamientoS = Ab*b/As3.1598utilizar 1 Barra de 3/8 @
0.225 mS = Ab*b/As12.6333utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.40 m
Acero Minimo0.0025*b*hAmin =6.25
entoncesS = Ab*b/As11.3600utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 m
ACERO VERTICALAs=0.025cm2/cmAs=2.5cm2/m
Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2MAXIMOAb
=2cm2EspaciamientoS = Ab*b/As28.4000utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.07
mS = Ab*b/As51.6000utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.125 mOK80.0000
Acero Minimo0.0025*b*hAmin =3.8
entoncesS = Ab*b/As18.9333utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 m
LOSAS MACIZAS EN DOS DIRECCIONESACERO
HORIZONTALAs=0.039cm2/cm0.0110.28As=3.9cm2/m
Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2EspaciamientoS =
Ab*b/As18.2051utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 mS =
Ab*b/As33.0769utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.40 m
Acero Minimo0.002125*b*hAmin =3.18750
entoncesS = Ab*b/As22.2745utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 m
ACERO VERTICALAs=0.05cm2/cmAs=5cm2/m
Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab
=1.29cm3INTERMEDIOEspaciamientoS = Ab*b/As14.2000utilizar 1 Barra
de 3/8 @ 0.07 mS = Ab*b/As25.8000utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.25
mOK
Acero Minimo0.002125*b*hAmin =3.2
entoncesS = Ab*b/As22.2745utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 m
PLATEA DE CIMENTACIN
ACERO HORIZONTALAs=0.3685cm2/cm0.0110.28As=36.85cm2/m
Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab =1.29cm2Barra n 08Ab
=5.10cm21"EspaciamientoS = Ab*b/As1.9267utilizar 1 Barra de 3/8 @
0.225 mS = Ab*b/As13.8312utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.40 m
Acero Minimo0.0018*b*hAmin =12.60000
entoncesS = Ab*b/As40.4508utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225 m
ACERO VERTICALAs=0.275cm2/cmAs=27.5cm2/m
Barra n 03Ab =0.71cm2Barra n 04Ab
=1.29cm2INTERMEDIOEspaciamientoS = Ab*b/As2.5818utilizar 1 Barra de
3/8 @ 0.07 mS = Ab*b/As4.6909utilizar 1 Barra de 1/2 @ 0.25 mOK
Acero Minimo0.0018*b*hAmin =12.6
entoncesS = Ab*b/As5.6349utilizar 1 Barra de 3/8 @ 0.225
mOTROSLOSAS MACIZAS
Las Deflexiones debern ser menores a :L/480
VIGAS:Deflexiones mximaL/360
Asmin =(0.70 x Fc^0.5 x b x d)/Fy
MUROS DE CORTE(PLACAS)
Diseo por Flexocompresin
REFUERZOS
ACERO DE REFUERZOSTIPO #AREA (cm2)AREA (m2)DIAMETRO (cm)DIAMETRO
(m)TIPO (PULG)DIAMETRO
(PULG)#20.32260.000032260.6350.0063501/40.250000#30.70970.000070970.95250.0095253/80.375000#41.290.0001291.270.0127001/20.500000#520.00021.590.0159005/80.625984#62.83870.000283871.910.0191003/40.751969#73.8710.00038712.220.0222007/80.874016#85.09680.000509682.540.02540011.000000#96.45160.000645162.870.0287001
1/81.129921#108.19350.000819353.230.0323001
1/41.271654#1110.06450.001006453.580.0358001
2/51.409449#1414.51610.001451614.30.0430001
2/31.692913#1825.80640.002580645.730.0573002 1/42.255906
5.95
3CM21.1250000002.3255813953