Guia de Staad Pro

Descripción General

2.1 Introducción

Esta sección del manual contiene una descripción general de lasopciones de análisis y diseño disponibles en STAAD-III. Estádisponible en las secciones 3 y 4 de este manual Informacióndetallada acerca del diseño de acero y concreto. Los formatosdetallados de los comandos y otra información específica para elusuario es presentada en la sección 6. El objetivo de esta Sección,es familiarizar al usuario con los principios básicos involucradosen la implementación de las diferentes opciones de análisis ydiseño presentadas por STAAD-III. Como una regla general, lasecuencia en la cual se discuten las opciones, está de acuerdo conla secuencia recomendada en su uso dentro del archivo de entrada.

2.2 Generación de Datos de Entrada

El usuario se comunica con STAAD-III a través de un archivo deentrada. El archivo de entrada es un archivo de texto consistente enuna serie de comandos que son ejecutados en forma secuencial. Loscomandos contienen instrucciones o datos concernientes al análisisy/o diseño. Los elementos y convenciones seguidas por el lenguajede comandos de STAAD-III se describen en la Sección 6 de estemanual.

El archivo de entrada de STAAD-III puede ser creado por medio deun editor de textos o por medio de la opción de generación de datos

Sección Sección 22

Véase LasSecciones 6 Y 7

de entrada STADD-PRE . En general, cualquier editor de textopuede ser utilizado para crear el archivo de entrada. La opción degeneración de datos de entrada crea el archivo de entrada pormedio de un procedimiento interactivo gráfico controlado pormedio de menús. Esta opción está disponible en el STAAD-PRE yes descrita en la sección 7 de éste manual.

2.3 Tipos de Estructuras

Una estructura puede ser definida como un conjunto de elementosunidos entre sí. STAAD-III es capaz de analizar y diseñarestructuras que consistan tanto de marcos como de elementos tipocascarón o placas tridimensionales. Casi cualquier tipo deestructura puede ser analizada con STAAD-III. La más general, esla estructura espacial. La cual es una estructura tridimensional, concargas aplicadas en cualquier plano. Una estructura plana, estáconfinada en un sistema de coordenadas X-Y, con cargas en elmismo plano. Una armadura consiste de miembros lineales, loscuales pueden tener solamente fuerzas axiales y no flexionantes.Una estructura de piso, es una estructura de dos o tres dimensiones,que no tiene cargas aplicadas horizontalmente (dirección X o Z) ocualquier carga que pudiera provocar un movimiento horizontal enla estructura. El sistema de vigas (en el plano absoluto X-Z) de unedificio es un ejemplo ideal de una estructura de piso. Lascolumnas también pueden ser modeladas junto con el piso en unaestructura de este tipo, siempre y cuando la estructura no tengacargas horizontales. En caso de que exista alguna carga horizontal,esta deberá ser analizada como una estructura espacial. Laespecificación adecuada del tipo de estructura, reduce el número deecuaciones a resolver durante el análisis. Esto se traduce en unasolución más rápida y más económica para el usuario. Los gradosde libertad asociados con los elementos estructurales paradiferentes tipos de estructuras se ilustran en la Figura 2.1.

Véase La Sección6.2

TIPOS DE ESTRUCTURAS

PLANA

ESPACIAL

ARMADURA

PISO

2D 3D

Figura 2.1

2.4 Sistema de Unidades

El usuario tiene la capacidad de introducir datos de entrada ysolicitar resultados en casi todos los sistemas de unidades usadoscomúnmente por los ingenieros tales como SI, MKS y FPS. En elarchivo de entrada, el usuario puede cambiar el tipo de unidadestantas veces como sea necesario. La combinación y comparaciónentre unidades de fuerza y longitud está también permitido. Launidad de entrada para ángulos (o rotaciones) son los grados. Sinembargo, para la salida de JOINT DISPLACEMENT, lasrotaciones están dadas en radianes. En todas las salidas, lasunidades están claramente especificadas por el programa.

2.5 Sistema de Coordenadas y Geometría de la Estructura

Una estructura es el resultado de la unión de componentesindividuales, como vigas, columnas, losas, placas, etc.. EnSTAAD-III, los marcos y los elementos planos pueden ser usados


Véase La Sección6.12, 6.13, 6.14 Y6.15

para modelar los componentes estructurales. La forma clásica demodelar la geometría de la estructura cuenta con dos pasos:

A. Identificación y descripción de uniones o nodos.

B. Modelado de miembros o elementos a través de laespecificación de la conexión (incidencia) entre uniones.

En general, el término MEMBER será usado para referirse a loselementos de marcos y el término ELEMENT será usado para loselementos tipo placa y/o cascarón. La conexión entre miembros sepuede proporcionar mediante el uso del comando MEMBERINCEDENCE, mientras que la conexión de elementos por mediodel mandato ELEMENT INCIDENCE.

STAAD-III usa dos tipos de sistemas coordenados para definir lageometría de la estructura y los patrones de carga. El sistemaglobal de coordenadas, es un sistema coordenado de posiciónarbitraria en el espacio, el cual es utilizado para especificar elpatrón de cargas y la geometría total de la estructura. Un sistemalocal de coordenadas está asociado a cada miembro (o elemento) yes utilizado en la salida MEMBER END FORCE o en laespecificación de la carga local.

2.5.1 Sistema Global de Coordenadas

Los siguientes sistemas coordenados pueden utilizarse paraespecificar la geometría de la estructura.

A. Sistema convencional de coordenadas cartesianas: Este sistemacoordenado (Figura 2.2), es un sistema de coordenadasrectangulares (X,Y,Z), el cual sigue la regla de ortogonalidadde la mano derecha. Este sistema coordenado puede ser usadopara definir la localización de los nodos y dirección de lascargas. Los grados de libertad de traslación están denotadospor u1,u2 y u3, mientras que los grados de libertad de rotacióncomo u4, u5 y u6.

B. Sistema de coordenadas cilíndricas: En este sistemacoordenado, (Figura 2.3) las coordenadas X y Y del sistemaconvencional de coordenadas cartesianas, son reemplazadaspor R (radio) y Ø (ángulo en grados). La coordenada Z esidéntica a la coordenada Z del sistema cartesiano, y sudirección positiva esta determinada por la regla de la manoderecha.

C. Sistema inverso de coordenadas cilíndricas: Este es un casoespecial del sistema de coordenadas cilíndricas (ver Figura2.4), donde el plano R- Ø corresponde al plano X-Z de unsistema cartesiano. La regla de la mano derecha, se aplica paradeterminar la dirección positiva del eje Y.

X

Y

Z

uu

u

u

u

u

1

2

3

4

5

6

Sistema de Coordenadas Cartesianas (Rectangular)Figura 2.2

Z

RZ

Θ (+ve)

Sistema de Coordenadas CilíndricasFigura 2.3

Y

R

Sistema Inverso de Coordenadas CilíndricasFigura 2.4

2.5.2 Sistema Local de Coordenadas

Un sistema local de coordenadas está asociado a cada uno de losmiembros. Cada eje de estos sistemas de coordenadas ortogonaleslocales se basa también en la regla de la mano derecha. La figura2.5 muestra una viga con un punto inicial "i" y un punto final "j".La dirección positiva del eje local X, se determina uniendo “i” con“j” y proyectando una línea imaginaria en la misma dirección. La

regla de la mano derecha puede ser aplicada para obtener lasdirecciones positivas de los ejes locales Y y Z. Los ejes locales Y yZ coinciden con los ejes de los dos momentos principales deinercia. Observe que el sistema de coordenadas local es siemprerectangular.

Una gran variedad de secciones transversales pueden serespecificadas para su análisis, estas incluyen acero perfilado,formas prismáticas definidas por el usuario, etc.. La figura 2.6muestra los sistemas locales de ejes para estas secciones.

X

Y

Z

i

j

Z

XY

Figura 2.5

Y

Z

ST RA

YD

ZD WT

Y Y

Y Y Y

YY

Y

Y

Y Y

Z Z

Z

Z

Z

ZZZ

Z Z Z

Ejes locales para diferentes secciones transversales

NOTA: La dirección del eje local x de las seccionesanteriores es hacia dentro del papel

Figura 2.6

2.5.3 Relación Entre Coordenadas Globales y Locales

Dado que los datos de entrada para las cargas en los miembrospuede ser especificada en los sistemas local y global decoordenadas, y que los datos de salida para las fuerzas que actúanen los extremos de los miembros son impresas en el sistema localde coordenadas, es importante saber la relación existente entre elsistema de coordenadas global y el local. Una medida angular, que


denotaremos como b (beta), definirá la relación que existe entreambos y es definida de la siguiente forma.

Angulo Beta

Cuando el eje local X es paralelo al eje absoluto Y, como en elcaso de una columna en una estructura, el ángulo beta es el ánguloa través del cual el eje local Z ha sido rotado sobre el eje local Xdesde una posición paralela y en la misma dirección que el ejeglobal z.

Cuando el eje local X no es paralelo a el eje global Y, el ángulobeta es el ángulo a través del cual el sistema local coordenado hasido rotado sobre el eje local X desde una posición inicial con eleje local Z paralelo al plano absoluto X-Z y el eje local Y en lamisma dirección positiva del eje absoluto Y. La Figura 2.7, detallalas posiciones para beta igual a 0 ó 90 grados. Durante el procesode especificación de cargas en los miembros, es útil referirse a estafigura para una rápida determinación del sistema del eje local.

Punto de Referencia

Una alternativa para proporcionar la orientación del miembro esintroducir las coordenadas de un punto arbitrario de referencia,localizado sobre el plano X-Y del miembro pero no sobre el eje delmiembro. A partir de la localización de éste punto de referencia, elprograma automáticamente calcula la orientación del plano X-Y delmiembro.

Y

X

Zx

y

z

xy

z

x

y

z

x

y

z

x

y

z

x

y

z

x

y

zx

y

z

x

y

z

x

y

z

x

y

z

x

y

z

Relación entre los ejes local y absoluto

Figura 2.7

2.6 Información del Elemento Finito

STAAD-III está equipado con el más sofisticado elemento finitopara placas, cascarones y sólidos. Las opciones de cada uno seexplican a continuación:

2.6.1 Elemento Placa/Cascarón

El elemento finito placa/cascarón está basado en la formulación deelemento híbrido. El elemento puede ser de tres nodos (triangular)

o de cuatro nodos ( cuadrilátero ). Si en un elemento cuadrilateralno todos los nodos (cuatro) se encuentran sobre un mismo plano, esrecomendable modelarlo como un elemento triangular. El espesordel elemento puede ser diferente de un nodo a otro.

Estructuras de superficie tales como muros, losas, placas ycascarones pueden ser modelados utilizando elementos finitos. Paratrabajar más fácilmente en la generación de una malla másdetallada de elementos planos o de cascarón dentro de un área másextensa, se cuenta con la opción MESH GENERATION. Estaopción se describe en detalle en la Sección 6.14.

Además el usuario podrá también usar el elemento finito paradeterminar la acción en un plano de esfuerzos. El comandoELEMENT PLANE STRESS deberá ser usado para éste propósito.

Consideraciones Para El Modelado de laGeometría

Las siguientes reglas relacionadas con el modelado de la geometría,deberán de ser recordadas cuando se use el elementoplaca/cascarón.

1) El programa automáticamente genera un quinto nodo “O” (nodocentral), en la parte central del elemento (ver figura 2.8).

2) Mientras se estén asignando los datos de entrada para los nodosde un elemento, es esencial que los nodos se especifiquen yasea, siguiendo el sentido de las manecillas del reloj o en contra(Figura 2.9). Para mayor eficiencia, los elementos similareshabrán de ser numerados secuencialmente.

3) La proporción en elementos no deberá de ser excesiva. Debeser del orden de 1:1 y, preferiblemente, menor de 4:1.

4) Los Elementos individuales no deberán ser distorsionados. Losángulos entre dos lados de elementos adyacentes, no deberánexceder por mucho a los 90 grados y nunca sobrepasar los 180grados.

Especificación de Cargas Sobre Elementos

Las siguientes especificaciones de carga son aceptadas:

1) Cargas en las uniones para los nodos de un elemento endirecciones globales.

2) Cargas concentradas en cualquier punto especificado por elusuario en direcciones globales o locales.

3) Presión uniforme sobre la superficie de un elemento, endirecciones globales o locales.

4) Presión uniforme parcial sobre una porción especificada por elusuario de la superficie del elemento, en dirección global olocal.

5) Presión con variación lineal sobre la superficie de un elemento,en dirección local.

6) Carga debida a temperatura, provocada por un incremento odecremento uniforme de la temperatura.

7) Carga debida a temperatura, provocada por la diferencia detemperatura entre las superficies inferior y superior delelemento.

Nudo Generado(Nudo Central)

Numeración Correcta

Elementos no aceptablesElementos aceptables

Figura 2.8

Figura 2.10

Figura 2.9

Figura 2.11

Numeración Incorrecta

Fundamentos Teóricos

El método de placa de elemento finito utilizado por STAAD-IIIestá basado en la formulación de elemento finito híbrido. Se asumeuna distribución total cuadrática de esfuerzos. Para la acción de unplano de esfuerzos, la distribución de esfuerzos se asume de lasiguiente forma:

τxy

τyx

τxy

τyx

σy

σx

σy

σx

Se asume una distribución de esfuerzos cuadrática completa.

σ

σ

σ

x

y

xy

x y x xy y

x y y x xy

y x xy y x

a

a

a

a

=

− − − − −

1 0 0 0 0 2 0 0

0 0 0 1 0 0 0 2

0 0 0 0 1 2 0 0

2 2

2 2

2 2

1

2

3

12

donde:desde a1 hasta a12 = constantes de los polinomios de esfuerzos.

Se asume la siguiente distribución cuadrática de esfuerzos, paraacción flexionante plana.

MX

Y

Z

M

M

M

M

M

M

Q

Q

QQ

x

y

xy

yx

x

y

yx

xx

y

y

M xy

distribución completamente cuadrática de esfuerzos considerada

M

a

a

a

a

x1

2

3

17

M

M

Q

Q

x y x xy y

x y x xy y

x y xy xy x y

x y x y

y x y x

y

xy

x

y

= − −−

−

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2

0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 2 0

2 2

2 2

2 2

donde:desde a1 hasta a12 = constantes de los polinomios de esfuerzos.

Las características sobresalientes de éste elemento finito son:

1) Compatibilidad de desplazamiento entre la componente delplano de esfuerzos de un elemento y la componente del planoflexionante de un elemento adyacente, la cual forma un ángulocon el primero alcanzado por los elementos (ver Figurainferior). Este requisito de compatibilidad es generalmenteignorado en la mayoría de los elementos placa y/o cascarón.

2) La rigidez rotacional exterior al plano de la porción del planode esfuerzos de cada elemento es totalmente incorporada y nodespreciada, como es usualmente hecho en la mayoría delsoftware comercial.

3) A pesar de la incorporación de la rigidez rotacionalmencionada anteriormente, los elementos satisfacencompletamente la prueba de comprobación.

4) Estos elementos están disponibles en forma de triángulos ycuadriláteros, con nodos únicamente en las esquinas, teniendocada nodo 6 grados de libertad.

5) Estos elementos son las formas más simples posibles de placasy cascarones, con únicamente nodos en las esquinas y 6 gradosde libertad por nodo. Aun así, las soluciones para losproblemas de ejemplo, convergen rápidamente satisfaciendo lasnecesidades de precisión, aún para una malla de gran tamaño.

6) Estos elementos pueden estar conectados a marcos planos otridimensionales con capacidad completa de compatibilidad dedesplazamiento. No se requieren restricciones o libertadesadicionales.

7) La energía de deformación del plano de corte que está fuera delmismo, es incorporada en la formulación de la componente dela placa flexionante. Como un resultado, los elementosresponden a las condiciones de frontera de Poisson, las cualesson consideradas más precisas que las acostumbradascondiciones de frontera de Kirchoff.

8) La porción de la capa flexionante puede tomar en cuenta placasdelgadas o anchas, extendiendo así, la utilidad de las placas auna gran variedad de problemas. Además de que, el espesor dela placa es tomado en consideración en el cálculo del plano decorte.

9) El plano de esfuerzos triangular se comporta casi de la mismaforma que el bien conocido esfuerzo lineal triangular. Lostriángulos de la mayoría de cascarones introducen esfuerzostriangulares constantes, los cuales tienen una tasa deconvergencia muy baja. Así, el elemento triangular es muy útilen problemas de doble curvatura, donde el elementocuadrilátero no puede ser utilizado.

10) Recuperación de esfuerzos en los nodos y cualquier puntodentro del elemento.

Sistema Local de Coordenadas de los Elementos

La orientación precisa de las coordenadas locales se determina dela siguiente forma:

1) Designando los puntos medios de los cuatro ó los tres lados delelemento IJ, JK, KL, LI por M, N, O, P respectivamente

2) El vector señalando de P a N será el eje local x (en untriángulo, este siempre será paralelo a IJ).

3) El producto vectorial de los vectores PN y MO (ON y MK,para un triángulo) definirá el eje local z, es decir, z = PN xMO.

4) El producto vectorial de los vectores z y x define el eje local y,es decir, y = z x x.

La convención de signos de la fuerza y momento resultante seilustra en la Figura 2.13.

I

K

O

x=ON

MK

z

y

JM

N

J

L

M

NP

x=PN

MO

y

z

I

KO

Figura 2.12

Fuerzas en el Elemento

Las salidas del mandato ELEMENT FORCE contienen informacióncorrespondiente a los siguientes puntos.

A. Nodo central del elemento.B. En todos los nodos de las esquinas del elemento.C. En algún punto del elemento especificado por el usuario.

Además se incluyen las siguientes abreviaciones:

QX, QY Fuerzas de corte (fuerza/unidad delongitud/unidad de espesor)

FX, FY, FXY Fuerzas de membrana (fuerza/unidad delongitud/unidad de espesor)

MX, MY, MXY Momentos de flexión (momento/unidad delongitud)

SMAX, SMIN Esfuerzos principales (fuerza/unidad de área)TMAX Esfuerzo de corte máximo (fuerza/unida de

área)ANGLE Orientación del plano principal (grados)

NOTA:

1) Todos las fuerzas en el elemento están referidas al sistemalocal de coordenadas. La dirección y sentido de las fuerzasen el elemento se aprecian en la Figura 2.13.

2) Para obtener las fuerzas actuando sobre un puntoespecífico del elemento, proporcione las coordenadas delpunto en el sistema local de coordenadas del elemento encuestión. Observe que el origen del sistema local decoordenadas, coincide con el nodo central del elemento.

3) Los esfuerzos principales (SMAX y SMIN), el esfuerzo decorte máximo (TMAX), y la orientación del plano principal(ANGLE) son también impresos para las superficiesinferior y superior del elemento. Se determina si unasuperficie es inferior o superior en base a la dirección deleje local z.

Convención de signos para Fuerzas en el Elemento

SuperficieInferior

SuperficieSuperior

I

J

KL

x

yz

M

Q

M

M

M M

M

Q

Q

Q x

y

yx

x

y

xy

yx

xy

xyF

F

x

y

xyF

Figura 2.13

Tenga siempre presente las siguientes restricciones al usar lasección de elemento finito de STAAD-III.

1) Marcos y elementos finitos pueden ser usados simultáneamenteen un análisis con STAAD-III. El comando ELEMENTINCIDENCES deberá seguir inmediatamente a los datos deentrada de MEMBER INCIDENCES.

2) El peso propio de los elementos finitos es convertido a cargasde unión actuando en los nodos conectados y no es usado comoun elemento de presión de carga.

3) Las fuerzas del elemento son impresas en el centroide y no a lolargo de las esquinas.

4) En adición a los fuerzas mostradas en la figura 2.13, seimprime además las fuerzas VonMises en la superficie superiore inferior.

Numeración de Elementos

Durante la generación de la matriz de rigidez del elemento, elprograma verifica si el elemento es el mismo que el anterior. Encaso de que así sea, la ejecución de los cálculos no se ejecutaránuevamente. La secuencia en la cual se genera la matriz de rigidez,es la misma en la cual los elementos son dados en ELEMENTINCIDENCES.

Por consiguiente, para ahorrar algún tiempo de cálculo, loselementos semejantes habrán de ser numerados secuencialmente. LaFigura 2.14 muestra ejemplos de una numeración de elementoseficiente y no eficiente.Sin embargo el usuario habrá de decidir entre adoptar un sistemade numeración, el cual reduzca el tiempo de cálculo, y un sistemade numeración que incremente la facilidad en la definición de lageometría de la estructura.

Numeración eficiente

2

3

4

5

6

7

8

2 3 4

5 6 7 8

Numeración no eficiente

Figure 2.14

2.6.2 Elemento Sólido

Los elementos sólidos permiten la solución de problemasestructurales que involucran esfuerzos en tres dimensiones. Existeuna clase de problemas tal como la distribución de esfuerzos enpresas de concreto, suelos y estratos de roca donde el análisis deelemento finito utilizando elementos sólidos proporciona unaherramienta poderosa.

Fundamentos Teóricos

El elemento sólido utilizado en STAAD es del tipo isoparamétricode ocho nodos. Estos elementos tienen tres grados de libertadtranslacional por nodo.

Colapsando varios nodos hasta que queden unidos, un elementosólido puede degenerarse a las siguientes formas con cuatro o hastasiete nodos.

La matriz de rigidez del elemento sólido es evaluada porintegración numérica con ocho puntos Gauss-Legendre. Parafacilitar la integración numérica, la geometría del elemento esexpresada interpolando funciones utilizando el sistema natural decoordenadas, ( r, s, t ) del elemento con su origen en el centro degravedad. Las Funciones de interpolación se muestran acontinuación:

x h xi ii

==∑

1

8, y h yi i

i=

=∑

1

8, z h zi i

i=

=∑

1

8

donde x, y, z son las coordenadas de cualquier punto en elelemento, y xi, yi, zi, i=1,..,8 son las coordenadas de los nodosdefinidas en el sistema de coordenadas globales. Las funciones deinterpolación hi, se definen en el sistema natural de coordenadas

(r,s,t). Cada valor de r, s y t varia de -1 a +1. La propiedadfundamental de las funciones de interpolación desconocidas hi esque sus valores en el sistema natural de coordenadas es la unidaden el nodo i, y cero en todos los demás nodos del elemento. Losdesplazamientos del elemento son también interpretados de lamisma manera que la geometría. Las funciones se muestran acontinuación:

u = h ui ii=∑

1

8, v = h vi i

i=∑

1

8, w = h wi i

i=∑

1

8

donde u, v y w son desplazamientos en cualquier punto delelemento y ui,vi, wi, i=1,8 son los desplazamientoscorrespondientes de los nodos, en el sistema de coordenadasutilizado para describir la geometría.

Sistema Local de Coordenadas

El sistema local de coordenadas utilizado en elementos sólidos esel mismo sistema global, tal como se muestra a continuación:

figura 2.15

Propiedades y Constantes

A diferencia de los cascarones y placas, no se requierenpropiedades para los elementos sólidos. Sin embargo, lasconstantes como el módulo de elasticidad y el módulo de Poissonnecesitan ser especificadas.

También, es necesario especificar la densidad si el peso propio seincluye en cualquier condición de carga.

Reporte de Esfuerzo en Elementos

Los esfuerzos de los elementos pueden ser obtenidos en el centro yen los nodos del elemento sólido. Los elementos impresos son:

Esfuerzo Normal :SXX, SYY and SZZEsfuerzo Cortante :SXY, SYZ and SZXEsfuerzo Principal :S1, S2 y S3.Esfuerzo Von Mises :SECosenos Directores : 6 cosenos directores son impresos,

después de la expresión DC,correspondiente a las dos direccionesprincipales de esfuerzos.

2.7 Propiedades de los Miembros

STAAD-III tiene disponibles para las propiedades de los miembroslas siguientes especificaciones:

A) Propiedad prismática.B) Perfiles de acero estándares desde la biblioteca incluidaC) Tablas de perfiles de acero creadas por el usuario.D) Secciones biseladas.E) Uso del comando ASSIGN.

2.7.1 Propiedades Prismáticas

Se requieren de las siguientes propiedades prismáticas para elanálisis:

AX = Área de sección transversalIX = Constante de torsiónIY = Momento de inercia alrededor del eje yIZ = Momento de inercia alrededor del eje z



Además, el usuario podrá elegir la especificación de las siguientespropiedades:

AY = Área de corte efectiva para la fuerza de corte paralela aleje local y

AZ = Área de corte efectiva para la fuerza de corte paralela aleje local z

YD = Peralte de la sección paralela al eje local yZD = Peralte de la sección paralela al eje local z

Para especificar una viga T o una viga trapezoidal, deben serespecificadas propiedades adicionales, estas son las siguientes:

YB = Peralte del alma de la sección T (ver Figura siguiente)ZB = ancho de la sección T, o ancho de la parte inferior de una

sección trapezoidal

Para especificar una viga T, el usuario debe proporcionar YD, ZD,YB y ZB. Similarmente, para secciones trapezoidales se debenasignar YD, ZD y ZB.

Si las áreas de corte son especificadas, el programaautomáticamente considerará las deformaciones de corte en elanálisis, y si por el contrario, éstas no son especificadas, lasdeformaciones de corte no serán tomadas en consideración. En unmarco, la relación de la deflexión por corte con respecto a ladeflexión por flexión es tan pequeña que, en la mayoría de loscasos, puede ser ignorada. Las dimensiones en las dos direccionesprincipales (YD y ZD) son usadas por el programa para calcular elmódulo de la sección. Éste es necesario únicamente para calcularlos esfuerzos en el miembro, o para realizar un diseño en concreto.Los valores de YD y ZD pueden ser omitidos, en el caso de que losesfuerzos o el diseño de estos miembros, no sea de interés. El valorpor omisión para YD y ZD es de 254 mm (10 pulgadas) . Todas laspropiedades prismáticas están dadas en las coordenadas locales delmiembro.

ZB

YB

ZD

YD

ZD

YD

ZB

Para definir un miembro de concreto, el usuario no deberá asignarel valor de AX, pero en su lugar, deberá proporcionar los valoresYD y ZD para el caso de una sección rectangular y solo YD parauna sección circular. Siempre que el momento de inercia o el áreade corte no sean definidos, el programa automáticamente loscalculara a partir de los valores YD y ZD.

La tabla 2.1 contiene una lista de las propiedades requeridas paralas secciones. Menciona, en función al tipo de estructura, laspropiedades de la sección requeridas para el análisis. Para el tipode análisis de una estructura plana o de piso, la elección delmomento de inercia, depende del ángulo beta. Si beta es igual acero, la propiedad requerida es IZ.

Tabla 2.1 Propiedades requeridas

Tipo deTipo de PropiedadesPropiedadesEstructurasEstructuras RequeridasRequeridasARMADURAARMADURA AXAX

Estructura PLANAEstructura PLANA AX, IZ o IYAX, IZ o IYEstructura DE PISOEstructura DE PISO IX, IZ o IYIX, IZ o IY

Estructura ESPACIALEstructura ESPACIAL AX, IX, IY, IZAX, IX, IY, IZ

2.7.2 Biblioteca de Perfiles de Acero

Esta opción del programa permite al usuario especificar perfilesestándares de acero, manufacturados en diferentes países. Lainformación relativa a las secciones americanas de acero estádisponible en la sección 3.

Contacte a Research Enginners para información de perfiles deacero para otros países.

Debido a que las áreas de corte son inherentes a estas tablas, ladeformación de corte siempre es tomada en consideración paraestas secciones.

2.7.3 Auto - Generación de Tablas de Acero

El usuario puede generar sus propias tablas de acero, designarnombres a perfiles y sus correspondientes propiedades. Elprograma puede entonces encontrar propiedades en miembros paraesas tablas. La selección de miembros se puede hacer por mediodel programa, seleccionando únicamente elementos de las tablasespecificadas.

La generación de dichas tablas, puede ser hecha como parte de unaentrada de STAAD-III o, como un archivo creado separadamentedesde el cual el programa pueda leer las propiedades. El usuarioque no utilice los perfiles estándares o, para quienes usen unnúmero limitado de formas específicas, tendrán la opción de creararchivos permanentes con las propiedades de los miembros. Así, eldiseño y el análisis puede ser limitado a las secciones en estosarchivos.

Vease La Seccion6.20.1

Véase La Sección6.19 Y 6.20.4

2.7.4 Secciones Para Vigas Biseladas

Las propiedades de las secciones biseladas pueden serproporcionadas a través del mandato MEMBER PROPERTY.Dadas las dimensiones de la sección clave, el programa es capaz decalcular las propiedades de la sección transversal, que seránutilizadas subsecuentemente en el análisis. La especificación de lassecciones TAPERED se describe en la Sección 6 de este Manual.

2.7.5 Comando Assign

Por medio de este comando, el usuario podrá indicar al programaque seleccione automáticamente una sección de acero de la tabla,para el análisis y diseño subsecuente. Los tipos de secciones quepueden ser asignadas con este mandato son: BEAM, COLUMN,CHANNEL, ANGLE y DOUBLE ANGLE. Cuando se especificauna viga o columna, el programa asignará una sección de una viga I(WF para AISC) ; el miembro seleccionado posteriormente y losque resulten de un proceso de optimización, serán seleccionadostomando en cuenta este tipo de sección.

2.8 Grados de Libertad de Miembros / Elementos

STAAD-III permite especificar grados de libertad a miembros yelementos. Uno o ambos de los extremos de un miembro oelemento pueden ser dejados en libertad. Los miembros/elementosse consideran rígidamente unidos entre sí acorde con el tipoestructural especificado. Cuando esta rigidez completa no esaplicable, los componentes individuales de las fuerzas, encualesquiera de los extremos del miembro, pueden ser consideradosigual a cero con la instrucción de MEMBER RELEASE.Especificando los componentes de libertad; los diferentes gradosde la misma son eliminados del análisis. Los componentes delibertad, se dan en el sistema local de coordenadas para cada uno

Véase La Sección6.20.3


Vease La Seccion6.22

de los miembros. Nótese que una libertad de momento PARTIAL estambién permitido.

2.9 Elementos de Armaduras Bajo Solo Tensión

Existen dos métodos que sirven para especificar el análisis demiembros que involucran únicamente cargas axiales, es decir,armaduras. Cuando todos los miembros en la estructura seanarmaduras, el tipo de estructura debe ser declarada como TRUSS,mientras que, cuando solo algunos de los miembros soporten cargasaxiales( por ejemplo, el contraventeo de un edificio), el mandatoMEMBER TRUSS puede ser usado para identificarlosseparadamente. Una considerable cantidad de tiempo puede serahorrada en el análisis y diseño, si se declara un miembro axialcomo una armadura, la especificación de tales miembros cómomiembros de un marco, con ambos extremos apoyados, deberá serevitada siempre que sea posible.

2.10 Cables

Se pueden especificar los cables por medio del mandato MEMBERCABLE, y para su uso, es necesario establecer la tensión inicial enel cable. El párrafo siguiente explica como se calcula la rigidez delcable.

El incremento en la longitud de un cable sujeto a cargas es unacombinación de dos efectos. El primero es el componente de ladeformación elástica, que está gobernada por la relación de laelasticidad,

F = Kx donde Kelastic = EAL

El segundo, es el componente de la dilatación debido a un cambio

en la geometría (como cuando se tensa un cable, el pandeo se

reduce). Esta relación, puede ser descrita por:



12T3

F = Kx pero aquí Ksag = _____

w2L3

donde w = es el peso por unidad de longitud del cable.T = tensión del cable

Por lo tanto, la rigidez de un cable depende de la tensión inicialaplicada (o pandeo). Estos dos efectos se pueden combinar de lasiguiente manera:

1Kcomb = _____________________

1/Ksag + 1/Kelastic

Kcomb = EA/L [ 1 + w2L2EA/ 12T3 ]-1

Nota: Cuando T = 0, Kcomb = EA/L

Observe que cuando la tensión se incrementa (el pandeo disminuye)los efectos combinados de la rigidez se aproximan mas a un caso dedeformación elástica pura.

2.11 Miembros No Concurrentes

Algunos de los miembros de una estructura pueden no serconcurrentes a las uniones incidentes, creando de esta manera estaclase de miembros. Esta distancia de separación (offset), seespecifica en función al sistema absoluto de coordenadas (esto es,las distancias X, Y y Z a partir de la unión incidente). Fuerzassecundarias inducidas, debidas a este desplazamiento de conexión,son tomadas en cuenta en el análisis de la estructura y también paracalcular las fuerzas individuales en los miembros. El nuevocentroide desplazado del miembro puede estar al principio o alfinal del miembro. Por lo tanto, cualquier referencia del principio ofinal de ese miembro será siempre desde los nuevos puntos deseparación.

Véase La Sección6.25 Y El Ejemplo7

Y

X

wp wp

wp

7 6

2

9

"

"

"

"

MEMBER OFFSET1 START 7.01 END -6.02 END -6.0 -9.0

Figura 2.15

2.12 Constantes de Los Materiales

Las constantes de los materiales son: módulo de elasticidad (E),densidad específica (DEN), módulo de Poisson (POISS),coeficiente de dilatación térmica (ALPHA) y, ángulo beta (BETA)o coordenadas de algún punto de referencia (REF).

El valor de E para los miembros debe ser especificado, ya que de locontrario, el análisis no será llevado a cabo. La densidad específica(DEN), será usada únicamente cuando se quiera tomar enconsideración el peso propio de la estructura. El módulo dePoisson (POISS) es utilizado para calcular el módulo de corte(comúnmente conocidos como G) a partir de la formula,

G = 0.5 x E/(1 + POISS)

En caso de que el módulo de Poisson no sea proporcionado, G seráconsiderada como 1/2E. El coeficiente de dilatación térmica(ALPHA) es usado para calcular la expansión de los miembroscuando cargas debidas a temperatura son tomadas en consideración.


La unidad de temperatura para una carga debida a temperatura ypara ALPHA debe ser la misma.

El ángulo BETA y el punto de referencia REF son discutidos en laSección 2.5.3 y son parte de los datos de entrada de las constantesde los miembros.

2.13 Apoyos

STAAD-III permite la especificación de apoyos que son paralelosasí como inclinados con respecto a los ejes globales.

Los apoyos se clasifican como articulados, empotrados oempotrados con diferentes grados de libertad. Un apoyo articulado(PINNED), tiene restricciones en contra de todo movimiento detranslación y ninguna en contra del movimiento de rotación. Enotras palabras, un apoyo articulado tendrá reacciones para todas lasfuerzas, pero no contendrá momentos. Por otra parte, un apoyoempotrado (FIXED) tiene restricciones en contra de todas lasdirecciones de movimiento.

Las restricciones de un apoyo fijo, pueden ser modificadas encualquier dirección deseada, como se especifica en la Sección 6.

La flexión elástica debida a rotación y translación también puedeser especificada. Las flexiones elásticas pueden ser expresadas entérminos de sus constantes de elasticidad. Una constante deelasticidad por translación, se define como la fuerza empleada paradesplazar un nodo apoyado una unidad de longitud en unadirección absoluta determinada. Similarmente, una constante deelasticidad por rotación se define, como la fuerza para rotar ungrado un nodo apoyado alrededor de una dirección absolutaespecificada.


2.14 Uniones Amo / Esclavo

La opción Master/Slave, se introduce para facilitar el modelado deconexiones rígidas en un sistema estructural. Esta opción puede serusada para modelar elementos estructurales especiales, como porejemplo, un diafragma de piso rígido. Varias uniones esclavaspueden ser asignadas a el mismo desplazamiento que la unión amo.El usuario también cuenta con la flexibilidad para elegir los gradosde libertad para los cuales, las restricciones de desplazamientoserán impuestas a las uniones esclavas. En el caso de que todos losgrados de libertad (Fx, Fy, Fz, Mx, My y Mz) sean restringidos, sesupondrá que las uniones están rígidamente conectadas.

2.15 Cargas

Las cargas en una estructura pueden ser especificadas como cargassobre nodos, cargas sobre miembros, cargas debidas a temperaturay cargas sobre empotramientos. STAAD-III puede tambiéndeterminar el peso propio de la estructura y usarlo dentro delanálisis como cargas uniformemente distribuidas. Además,cualquier fracción del peso de la estructura, puede ser aplicada encualquier dirección deseada.

2.15.1 Carga sobre Nodos

En las cargas sobre nodos, tanto las fuerzas como los momentos,pueden aplicarse directamente a cualquier unión libre de unaestructura. Estas cargas actúan en el sistema absoluto decoordenadas de la estructura. Fuerzas positivas, actúan en elsentido positivo de los ejes coordenados. Además, cualquiernúmero de cargas puede aplicarse a un mismo nodo, para lo cuallas cargas serán sumadas en ese nodo.



2.15.2 Carga sobre Miembros

Tres tipos diferentes de cargas pueden aplicarse directamente a losmiembros de una estructura. Estas son: cargas unifórmentedistribuidas, cargas concentradas, y cargas variando linealmente(incluyendo trapezoidales ). Las cargas uniformementedistribuidas, actúan sobre la longitud total o parcial del miembro.Las Cargas concentradas, actúan sobre cualquier punto intermedio.Las Cargas que varían linealmente, actúan sobre la longitud totaldel miembro. Las Cargas con variación lineal de tipo trapezoidal,actúan sobre la longitud total o parcial del miembro.

Cualquier número de cargas puede ser especificado para que actúensobre un miembro, usando cualquier condición independiente decarga. Las cargas sobre los miembros pueden especificarse en elsistema de coordenadas de los miembros o en el sistema absolutode coordenadas. Las Cargas uniformemente distribuidas, referidasal sistema absoluto de coordenadas, pueden definirse para actuar alo largo de la longitud total o proyectada del miembro. Refiérase ala Figura 2.3 para encontrar la relación del miembro con respectoal sistema absoluto de coordenadas, y así poder definir las cargassobre los miembros. Las Fuerzas positivas, actúan en las mismasdirecciones positivas de los ejes local o absoluto, de acuerdo alcaso.


Carga Uniformemente Distribuida

i j

d2d1

WCarga Trapezoidal

ij

d2d1

W1 W2

ij

W3

i j

W1 W2

Cargas Lineales

i j

W1 W2

Carga Concentrada

jid1

P

Configuraciones de las cargas actuando sobre los miembrosFigura 2.16

2.15.3 Carga sobre Superficie

Muchas veces un piso (contenido en el plano X-Z) está sujeto a unacarga uniformemente distribuida, lo cual podría requerir de unagran cantidad de trabajo para determinar la carga de miembro paralos miembros individuales de ese piso. Sin embargo, con elcomando AREA LOAD, el usuario puede definir la carga aplicadaen un área para los miembros (carga unitaria por unidad de área ).El programa calculará el área tributaria para estos miembros yasignará las cargas adecuadas sobre los miembros. Se hacen lassiguientes suposiciones para convertir la carga aplicada en un áreaa cargas actuando sobre miembros:

a) Se considera a la carga sobre el miembro, como una carga quevaria linealmente, para la cual los valores inicial y final puedenser de diferente magnitud.

b) El área tributaria de un miembro, para una carga aplicada en unárea, se calcula considerando la mitad del espacio que exista al

Véase La Sección6.32.4 Y ElEjemplo 2

miembro mas cercano que sea aproximadamente paralelo. En elcaso de que el espacio sea mayor o igual que la longitud delmiembro, la carga aplicada en el área será ignorada.

c) La carga sobre superficies no deberá ser especificada enmiembros como cables, elementos de una armadura o miembrosen tensión.

La Figura 2.17 muestra una estructura de piso, con una cargaactuando sobre la superficie de 0.1.

1 2 3 4 5

6 7 8 9

10 11 12 13

4 56

4

5

6

X

Z

' ' ' '

''

Figura 2.17

El miembro 1 tendrá una carga lineal de 0.3 en un extremo y de 0.2en el otro extremo. Los miembros 2 y 4 tendrán una carga uniformede 0.5 actuando sobre toda su longitud. El miembro 3 tendrá unacarga lineal de 0.45 y 0.55 los extremos respectivos. El miembro 5tendrá una carga uniforme de 0.25. El resto de los miembros, del 6al 13, no tendrán contribución de carga de superficie, puesto quelos miembros paralelos mas cercanos tienen mayor longitud que losmiembros. No obstante, las reacciones de los miembros para latrabe serán consideradas.

2.15.4 Carga Sobre un empotramiento

Los efectos de carga sobre un miembro, pueden tambiénespecificarse en función de las cargas que actúan en el extremoempotrado. Estas cargas se definen en términos del sistema decoordenadas del miembro y las direcciones serán contrarias a las dela carga presente en el miembro. Cada uno de los extremos de unmiembro puede presentar seis tipos diferentes de fuerzas: axial, decorte en y y z, de torsión y, momentos con respecto a y y z.

2.15.5 Carga de Pretensado y Postensado

Los miembros de una estructura pueden estar sujetos a unaprecarga, por lo que la distribución de carga en la estructura podríanecesitar ser investigada. La precarga en un miembro puede estaraplicada en la línea central o puede ser excéntrica. Se puedenespecificar excentricidades en la unión inicial, a la mitad y en launión final. Estas excentricidades se manifiestan únicamente en eleje local y. Una excentricidad positiva sería aquella que estuvieseen el mismo sentido positivo del eje y. Puesto que lasexcentricidades están definidas únicamente en el eje local y,extremado cuidado deberá tomarse al definir las propiedadesprismáticas o al especificar correctamente el ángulo Beta, cuandose tengan que rotar las coordenadas del miembro. Dos tipos deespecificaciones de precarga pueden ser hechas. La Primera, elPRESTRESS donde debido a la carga, las reacciones son generadasdurante la aplicación de la carga de precarga y segundo el POST-STRESS, el cual se considera aplicado después de que la precargalo ha sido; lo cual no genera reacciones.

1) Se asume que el cable tiene un perfil parabólico generalizado.La ecuación de la parábola es la siguiente:

y bx cax= + +2


Véase La Sección6.32.5 Y Ejemplo 6

donde ( )aL

es em ee= − +1

2 4 22

( )bL

em ee es= − −1

4 3

c es=

donde es = excentricidad del cable al principio del miembro(en el eje local y)

em = excentricidad del cable a la mitad del miembro(en el eje local y)

ee = excentricidad del cable en el extremo delmiembro (en el eje local y)

L = Longitud del miembro

2) El ángulo de inclinación del cable respecto al eje local x (unalínea recta uniendo los nodos inicial y final del miembro) enlos puntos inicial y final es pequeño lo cual aumenta lasuposición de que:

sin /θ θ= = dy dx

Por lo tanto, si la fuerza axial en el cable es P, la componentevertical en un extremo es P dy dx( / ) y la componente horizontalde la fuerza en el cable es,

Pdydx

12

−

Se recomienda a los usuarios que se aseguren que el perfil desu cable reúne este requerimiento. Un ángulo menor de 5grados es recomendado.

3) El miembro se analiza para los efectos de pretensado ypostensado por medio del método de carga equivalente. Estemétodo está bien documentado en la mayoría de libros deanálisis y diseño de presfuerzos. La magnitud de la cargauniformemente distribuida es calculada como sigue:

udlPe

L=

82

donde P = fuerza axial en el cable( )

ees ee

em=+

−2

L = longitud del miembro

4) La fuerza en el cable se supone igual a lo largo de toda lalongitud del elemento. No se hace ninguna reducción a lasfuerzas en el cable debidas a fricción u otras pérdidas.

5) El término pretensado (MEMBER PRESTRESS) tal como esutilizado en STAAD implica la siguiente condición. Laestructura se construye primero. Entonces, la fuerza depresfuerzo es aplicada sobre los miembros relevantes. Comoresultado, los miembros se deforman y dependiendo de suscondiciones de apoyo, las fuerzas son transmitidas a otrosmiembros dentro de la estructura. En otras palabras, “PRE” serefiere al momento de colocación del miembro en la estructurarelativo al momento en que el esfuerzo es aplicado.

6) El término postensado ( MEMBER POSTSTRESS ) es usadoen STAAD para la siguiente condición. Los miembros sobre loscuales dicha carga es aplicada son primero colados en lafábrica. Después de esto la fuerza de pretensado es aplicadasobre de ellos. Mientras tanto, el resto de la estructura seconstruye en la obra. Entonces, los miembros postensados sontraídos y colocados en su posición dentro de la estructuraparcialmente construida. Debido a esta secuencia, los efectosdel pretensado son solamente experimentados por los miembrospretensados y no se transmiten al resto de la estructura. Enotras palabras, "POST" se refiere al momento de colocacióndel miembro en relación al momento en que el esfuerzo esaplicado.

7) Tal como puede ser evidente por lo dicho en el punto 6), no esposible calcular los desplazamientos de los extremos de losmiembros postensados por los efectos del postensado, y por lotanto se consideran igual a cero. Como un resultado, losdesplazamientos de secciones intermedias (ver comandoSECTION DISPLACEMENT ) son medidas de manera relativaa la línea recta que une los nodos inicial y final, tal como sedefinieron en las coordenadas iniciales de nodos ( JOINTCOORDINATES).

2.15.6 Carga Debida a Temperatura / Deformación

Se puede especificar la diferencia de temperatura a lo largo de lalongitud de un miembro, así como también, la diferencia detemperaturas entre ambas caras de miembros y elementos. Elprograma calcula la deformación axial (dilatación y contracción)debido a la diferencia de temperatura. A partir de este dato secalculan las fuerzas inducidas en el miembro y el análisis seefectúa en la forma apropiada. Los intervalos de deformación parala dilatación y la contracción pueden darse directamente comodatos de entrada.

2.15.7 Carga Por Desplazamiento en los Apoyos

Pueden aplicarse cargas a la estructura en términos deldesplazamiento de los soportes. Donde el desplazamiento puede serde translación o rotación. Los desplazamientos de translación sedefinirán de acuerdo a la unidad de longitud que se esté utilizando,mientras que los desplazamientos por rotación estarán siempredefinidos en grados. Observe que los desplazamientos únicamenteserán especificados para aquellas direcciones en las cuales losapoyos restringen el movimiento y no para aquellas que lopermiten.

2.15.8 Aplicación de cargas sobre Elementos

En elementos de placa o cascarones las tipos de carga permitidosson los siguientes:

1) Carga de presión que consiste en una carga que actúaperpendicularmente a la superficie del elemento. Las cargas depresión pueden ser de intensidad uniforme o de una intensidadque varía trapezoidalmente sobre una pequeña porción o sobretoda la superficie del elemento.



2) Cargas sobre nodos que son fuerzas o momentos que se aplicanen los nodos en la dirección de los ejes globales.

3) Cargas por temperatura que pueden ser constantes a través dela profundidad del elemento ( provocandodilatación/contracción sobre un plano solamente ) o puedevariar a lo largo de la profundidad del elemento causandoflexión en el elemento. El coeficiente de dilatación térmicapara el material del elemento debe ser especificado parafacilitar el cálculo de estos efectos.

4) El peso propio de los elementos puede ser aplicado utilizandola condición de carga de peso propio SELFWEIGHT. El pesoespecífico de los elementos tiene que ser dado para facilitar elcálculo del peso propio.

En elementos sólidos, únicamente existen dos tipos de cargadisponibles:

1) El peso propio de los elementos sólidos que puede ser aplicadoutilizando la condición de carga de peso propioSELFWEIGHT. El peso específico de los elementos tiene queser especificado para facilitar el cálculo del peso propio.

2) Cargas en nodos que son fuerzas o momentos que son aplicadosen los nodos en la dirección de los ejes globales..

2.16 Simulador de Cargas

STAAD-III esta equipado con algoritmos capaces de simular cargasdinámicas y cargas sísmicas laterales conforme al Código deConstrucción Uniforme y al Código IS 1893, en una estructura. Eluso del simulador de cargas consta de dos etapas:

1) Definición del sistema o de los sistemas de carga.2) Generación de casos de carga primaria, usando el o los

sistemas de carga previamente definidos.

Las próximas Secciones describen las características sobresalientesdel simulador de cargas dinámicas, el simulador de cargas sísmicasy el simulador de cargas por viento.

2.16.1 Simulador de Cargas Dinámicas

Esta característica le permite simular cargas dinámicas en unaestructura. Pueden ser utilizadas por el usuario, Sistemas de cargasdinámicas, que constan de cargas concentradas a una distancia fijaespecífica en ambas direcciones de un plano. Un númeroespecificado por el usuario de casos de carga primaria para quesean generados por el programa y tomados en consideración por elanálisis. Se tienen disponibles dentro del programa cargas de laAsociación Americana de Funcionarios de Carreteras yTransportación Estatal, AASHTO 1983 (American Association ofState Highway and Transportation Officials), y pueden definirseusando la designación estándar de AASHTO.

2.16.2 Simulador de Cargas Sísmicas UBC

El simulador de cargas sísmicas de STAAD-III sigue elprocedimiento de análisis de carga lateral equivalente. Esto, partede la suposición de que las cargas laterales actuarán en lasdirecciones X y Z y que la dirección de las cargas de gravedad seráY. De esta forma, en la construcción de un modelo, el eje Y seríaperpendicular a los pisos y apuntaría hacia arriba (todas lascoordenadas positivas de las uniones Y). Por lo anterior se requiereque el modelo sea establecido de una manera adecuada por elusuario.

Para el código 1994, el simulador de carga requiere que se leproporcione el coeficiente de zona sísmica, el factor deamplificación sísmica, el coeficiente Rw y el factor de suelo en elsitio. Mientras que para el código UBC 1985, deben ser asignadosal simulador de cargas el coeficiente de zona sísmica, el factor deamplificación sísmica, y el factor de fuerza horizontal k. Laespecificación del periodo característico del sitio Ts es opcional.

Véase La Sección6.31.1 Y 6.32.12


En lugar de usar las fórmulas aproximadas de UBC para estimar elperiodo del edificio en una cierta dirección, el programa calcula elperiodo usando la técnica del coeficiente de Rayleigh. Esteperiodo, es entonces utilizado para calcular el coeficiente sísmicoC.

Después de que el cortante en la base de corte ha sido calculado dela ecuación apropiada. Éste será distribuido entre los niveles y laazotea de acuerdo a las especificaciones de la UBC. El cortante enla base es subsecuentemente aplicado como cargas laterales en laestructura. Estas cargas pueden entonces ser utilizadas como casosnormales de carga para el análisis y diseño.

2.16.3 Simulador de Cargas por Viento

El simulador de cargas debidas al viento de STAAD-III es capaz decalcular este tipo de cargas sobre la estructura al especificar lasintensidades del viento y los factores de exposición. Diferentesintensidades de viento pueden especificarse para diferentes alturasde la estructura. Aberturas en la estructura pueden modelarseutilizando los factores de exposición. Un factor de exposición estáasociado a cada uno de los nodos de la estructura y se define comola fracción del área de influencia sobre la cual actúa la carga porviento. Algoritmos del programa, calculan automáticamente lacarga por viento para una estructura espacial y distribuyen lascargas como cargas laterales en los nodos.

2.17 Opciones de Análisis

Diferentes tipos de análisis pueden ser realizados con STAAD-III.

1) Análisis de rigidez.2) Análisis de segundo orden

Análisis P-Delta.Análisis No-Lineal

3) Análisis dinámico.


Las características prominentes de cada uno de estos tipos deanálisis se discuten en las siguientes Secciones. Los detallesteóricos de estas características se pueden encontrar en cualquierlibro de ingeniería estructural.

2.17.1 Análisis de Rigidez

El análisis de rigidez implementado en STAAD-III, está basado enel método de la matriz de desplazamientos. En el análisis matricialde estructuras complejas por el método de desplazamiento, laestructura es primero idealizada como un ensamble de elementosestructurales discretos( elementos de marcos o elementos finitos ).Cada componente tiene una forma determinada de desplazamiento,de tal manera que se satisfaga el equilibrio de fuerzas y lacompatibilidad de desplazamientos en los nodos.

Sistemas estructurales tales como losas, placas, losas decimentación, etc., que transmiten cargas en dos direcciones, tienenque discretizarse en 2 ó 3 elementos finitos anodados, conectadosentre sí en sus nodos. Las cargas se podrán aplicar como cargasdistribuidas sobre la superficie de los elementos o como cargasconcentradas sobre los nodos. Dentro del análisis se toman enconsideración los efectos de esfuerzo plano, así como también losefectos de flexión del plano.

Suposiciones del Análisis

Para un análisis completo de la estructura, las matrices necesariasson generadas en base a las siguientes suposiciones:

1) La estructura es idealizada, como un ensamble entre vigas yelementos planos unidos en sus vértices (nodos). El ensamblajeestá sujeto a carga y reacción, debido a cargas concentradasque actúan en los nodos. Estas cargas pueden ser tanto fuerzascomo momentos, que podrán actuar en cualquier direcciónespecífica.


2) Una viga es un miembro estructural longitudinal, que tiene unasección transversal constante (doblemente simétrica o casidoblemente simétrica) a lo largo de su longitud. Las vigassiempre soportan fuerzas axiales, pueden además, estar sujetasa flexión y corte en dos planos arbitrarios perpendicularesentre sí, y pueden también, estar sujetas a torsión. De aquí enadelante en este manual las vigas serán referidas comomiembros.

3) Un elemento plano es un elemento de tres o cuatro nodos, quetiene un espesor constante. Estas placas serán referidas comoelementos en lo que resta del manual.

4) Las cargas internas y externas que actúan en cada nodo estánen equilibrio. En caso de que las propiedades de torsión oflexión sean definidas en algún miembro, seis grados delibertad serán considerados para cada nodo (es decir, tres derotación y tres de translación) en la generación de las matricespertinentes. Si el miembro se define perteneciente a unaarmadura (esto es, soportando únicamente fuerzas axiales)entonces solamente los tres grados de libertad (translación) sonconsiderados para cada nodo.

5) Dos clases de sistemas coordenados ( global y local ) sonempleados para la generación de las matrices requeridas.

Los Ejes de coordenadas locales son asignados a cada elementoindividual, y son orientados de tal manera que la eficiencia en elcálculo de la matriz de rigidez del elemento, sea generalizada yminimizada. Los ejes de coordenadas absolutos son un dato comúnde referencia, que se establece por comodidad para todos loselementos, de tal manera que las fuerzas y desplazamientos de loselementos puedan ser asociadas a un marco común de referencia.

Ecuación Básica

Para determinar la matriz de rigidez total de la estructura, esnecesario sumar la contribución de rigidez de cada uno de losmiembros y elementos. Las cargas externas en la estructura son

representadas como cargas concentradas discretas, actuando soloen los nodos de la estructura.

La matriz de rigidez, relaciona estas cargas con losdesplazamientos de los nodos, por medio de la ecuación:

Aj = aj + Sj x Dj

Esta formulación incluye a todos los nodos de la estructura, ya seaque tengan libertad de movimiento o estén restringidas por apoyos.Aquellos componentes de desplazamiento en los nodos que tenganlibertad de movimiento son llamados grados de libertad. El númerototal de grados de libertad representa el número de incógnitas en elanálisis.

Método de Solución Por Desplazamientos

Existen varios métodos para determinar las incógnitas de una seriede ecuaciones simultáneas. Una aproximación que esparticularmente apropiada para el análisis estructural, es conocidacomo el método de descomposición. Por lo que este método ha sidoseleccionado para su uso en STAAD-III. Ya que las matrices derigidez de todas las estructuras linealmente elásticas son siempresimétricas, una forma especialmente eficiente de descomposiciónllamada método de Cholesky modificado podrá aplicarse a estosproblemas. Este método es muy preciso y muy apropiado para elproceso de eliminación Gausiana en la solución de las ecuacionessimultáneas.

Consideración del Ancho de Banda

El método de descomposición es particularmente eficiente cuandose aplica a una matriz de banda simétrica. Para este tipo de matriz,se requiere un número menor de cálculos, debido al hecho de quelos elementos que están fuera de la banda son iguales a cero.

STAAD-III toma total ventaja del concepto de ancho de banda enel proceso de solución, al buscar siempre el menor ancho de banda,y así obtener la solución más eficiente. Para este propósito,

STAAD-III ofrece características por medio de las cuales elprograma puede reordenar la numeración de los nodos a fin delograr un mejor ancho de banda.

Integridad Estructural

La integridad de la estructura es un requerimiento muy importanteque debe ser satisfecho por todos los modelos. El usuario habrá deasegurarse de que el modelo representa solamente una estructuraúnica, no dos o más estructuras separadas.

Una estructura “integral”, o una estructura se puede definir comoun sistema en el cual existen “conexiones rígidas” adecuadas entremiembros y elementos. El modelo completo funciona como unsistema único integrado de resistencia a cargas. Dos o másestructuras independientes en un mismo modelo resultarían enformulaciones matemáticas erróneas y por consiguiente, segenerarían problemas numéricos. STAAD-III utiliza un algoritmosofisticado para verificar la integridad de la estructura y detectarestructuras múltiples dentro de un mismo modelo.

Problemas de Inestabilidad Numérica y en elModelaje

Los Problemas de inestabilidad pueden ocurrir primordialmentedebido a dos razones:

1) Problema de Modelaje

Existe una gran variedad de problemas de modelaje que puedeninducir condiciones de inestabilidad. Se pueden clasificar endos grupos:

a) Inestabilidad Local - Es una condición donde lascondiciones de rigidez en los extremos de un miembro sontales que causan una inestabilidad de uno o más grados delibertad en el miembro. Como ejemplos de inestabilidadlocal tenemos:

i) Libertad de Miembro - La libertad de miembros enambos extremos para cualquiera de los siguientesgrados de libertad (FX, FY, FZ y MZ) estarían sujetosa este problema.

ii) Un marco con vigas y columnas donde las columnasestán definidas como miembros de una armadura. Talcolumna no tiene la capacidad de transferir cortantes omomentos de la superestructura a los apoyos.

b) Inestabilidad Global - Estos son causados cuando losapoyos de la estructura son tales que no pueden ofrecerninguna resistencia al deslizamiento o al volteamiento de laestructura en una o más direcciones. Por ejemplo, unaestructura bidimensional (un marco contenido en el planoXY) está definida como un marco espacial con apoyossimples y sujeta a una fuerza en la dirección Z sedesplomará sobre el eje X. Otro ejemplo es aquel de unmarco espacial con todos los soportes liberados para FX,FY o FZ.

2) Precisión Matemática -

Un error de precisión matemática es provocado cuando lasinestabilidades numéricas ocurren en el proceso de la inversiónde una matriz. Uno de los términos de la ecuación de equilibriotoma la forma 1/(1-A), donde A-k1/(k1+k2); k1 y k2 son loscoeficientes de rigidez de dos miembros adyacentes. Cuando unmiembro con alta rigidez es contiguo a un miembro muyflexible o viceversa, cuando k1 >> k2 ó k1+k2=k1, A=1 y dedónde, 1/(1-A)/0. Por lo que no se permiten acentuadasvariaciones de rigidez entre miembros adyacentes.

Errores de precisión matemática, también son provocadoscuando las unidades de fuerza y longitud no se definenapropiadamente para la longitud de miembros, propiedades delos miembros, constantes, etc. .

El usuario tendrá que asegurarse de que el modelo definidorepresenta una estructura única y no dos o más estructurasseparadas. Por ejemplo, en un esfuerzo de modelar una junta deexpansión, el usuario podría terminar definiendo estructurasseparadas dentro del mismo archivo de entrada. Múltiplesestructuras definidas dentro de un mismo archivo de entradapueden conducir a resultados exageradamente erróneos.

2.17.2 Análisis de Segundo Orden

STAAD-III ofrece la posibilidad de realizar análisis de estabilidadde segundo orden. Se cuenta con dos métodos, un método simpledenominado análisis P-Delta y un método elaborado conocidocomo análisis No-Lineal. Ambos métodos se explican acontinuación

2.17.2.1 Análisis P-Delta

Las estructuras sujetas a cargas laterales a menudo experimentanfuerzas secundarias provocadas por el movimiento del punto deaplicación de cargas verticales. Este efecto secundario, conocidocomúnmente como efecto P-Delta, juega un papel importante en elanálisis de la estructura. En STAAD-III se adoptó unprocedimiento único que incorpora el efecto P-Delta dentro delanálisis. Este procedimiento consta de los siguientes pasos:

1) Primero, las deformaciones primarias son calculadas en base alas cargas externas.

2) Las deformaciones primarias son entonces combinadas con lacarga aplicada originalmente para crear las cargas secundarias.El vector de carga es entonces revisado para incluir los efectossecundarios.

Observe que la carga lateral se deberá presentar concurrentementecon la carga vertical para una consideración apropiada del efectoP-Delta. El comando Repeat Load (véase la sección 6.3.11) ha sido


creado con este requerimiento en mente. Este comando permite alusuario combinar casos de carga primaria definidos previamentepara generar un nuevo caso de carga primaria.

3) Un nuevo análisis de rigidez se lleva a cabo basado en elvector de carga revisado para generar nuevas deformaciones

4) Las fuerzas en los miembros/elementos y las reacciones en losapoyos son calculadas a partir de estas nuevas deformaciones.

Se puede notar que este procedimiento conduce a resultados muyprecisos con todos los problemas de desplazamientos pequeños.STAAD-III permite al usuario realizar, cuando se requiera,múltiples iteraciones del procedimiento P-Delta. El usuario podráespecificar en base a sus requerimientos el número de iteraciones.

El análisis P-Delta es recomendado por el código ACI (en base alos métodos de magnificación de momento) y el código AISCLRFD para el cálculo de fuerzas y momentos más reales.

2.17.2.2 Análisis No Lineal

STAAD-III también le ofrece la capacidad de ejecutar análisis nolineal en base a la geometría no lineal. El algoritmo de análisis nolineal incorpora tanto correcciones de rigidez geométricas comocargas secundarias.

La metodología del análisis no lineal se adopta generalmente paraestructuras sujetas a grandes desplazamientos. Debido a que losdesplazamientos considerables generalmente provocanmovimientos significantes del punto de aplicación de las cargas, laconsideración de cargas secundarias se convierte en un criterioimportante. Además, las correcciones de rigidez geométrica seaplican para tomar en consideración la geometría modificada.Puesto que las correcciones de rigidez geométrica están basadas endesplazamientos generados, éstos serán distintos para diferentescasos de carga. Esto hace que la opción de análisis no lineal sea

dependiente de la carga. El algoritmo de análisis no lineal deSTAAD-III consta de los siguientes pasos:

1) Primero, los desplazamientos primarios se calculan para lacarga aplicada.

2) Las correcciones de rigidez son aplicadas en las matrices derigidez de miembros y de elementos en base a losdesplazamientos observados. Una nueva matriz de rigidezgeneral es construida en base a la revisión de las matrices derigidez de los miembros y elementos.

3) Los vectores de carga son verificados para incluir los efectossecundarios debidos a los desplazamientos primarios.

4) El nuevo grupo de ecuaciones es solucionado para generar losnuevos desplazamientos.

5) Se calculan las fuerzas de los elementos/miembros y lasreacciones en los soportes a partir de estos nuevosdesplazamientos.

6) El algoritmo de análisis no lineal de STAAD-III permite alusuario realizar varias iteraciones del procedimiento anterior.En número de iteraciones puede ser especificado por elusuario. Se puede observar, sin embargo que varias iteracionespodrían incrementar los requerimientos de la computadora y eltiempo de ejecución substancialmente.

Nota: Observe los siguientes puntos con respecto al análisis nolineal.

1) Puesto que el procedimiento es dependiente de la carga, elusuario deberá utilizar los comandos SET NL y CHANGEadecuadamente. El comando SET NL habrá de proporcionarsepara especificar el número total de casos de carga primaria. Elcomando CHANGE se deberá utilizar para reinicializar lamatriz de rigidez.

2) Como las correcciones geométricas están basadas en losdesplazamientos, todas las cargas que sean capaces de producirdesplazamientos significantes deben de formar parte de loscasos de carga identificados para el análisis no lineal.

2.17.3 Análisis Dinámico

Las opciones disponibles de análisis dinámico incluyen la solucióndel problema para vibración libre (problema eigen), análisis delespectro de respuesta y el análisis de vibración forzada.

Solución del problema Eigen

El problema eigen es resuelto para frecuencias estructurales ymodos de vibración mediante una matriz de masa concentrada. Secuenta con dos métodos de solución: el método de búsqueda deldeterminante y el método de iteración subespacial, con unaselección para la solución basada en el de tamaño del problema.

Modelado de Masa

Las frecuencias naturales y los modos de vibración de unaestructura representan los parámetros primarios que afectan larespuesta de una estructura bajo carga dinámica. El problema devibración libre se resuelve al obtener estos valores. Debido a queno se involucra ninguna función de fuerza externa, las frecuenciasnaturales y los modos de secciones son funciones directas de larigidez y de la distribución de masas en la estructura. Losresultados de la frecuencia y el modo de vibración pueden variarsignificativamente dependiendo del modelado de masas. Estavariación, a su vez, afecta el espectro de respuesta y los resultadosdel análisis de la vibración forzada. De esta manera, muchocuidado habrá de tomarse en el modelado de masas en un problemade análisis dinámico. Las masas activas deberán de ser modeladascomo cargas. Todas las masas que sean capaces de tenermovimiento deberán de modelarse como cargas aplicadas en todaslas posibles direcciones de movimiento. En el análisis del espectrode respuesta, de tal manera de proporcionar un mínimo de

Vease La Seccion6.30, 6.32.10,6.33, 6.34 YEjemplo 11

Véase El Ejemplo

11

protección, todas las masas que sean capaces de tener movimientoen la dirección del espectro, deberán definirse como cargasactuando en esa dirección.

Análisis del Espectro de Respuesta

Esta característica permite al usuario analizar la estructura bajoefectos de carga sísmica. Para cualquier espectro de respuesta dado(ya sea de aceleración vs. periodo o desplazamiento vs. periodo),los desplazamientos en los nodos, las fuerzas en los miembros y lasreacciones en los apoyos pueden ser calculadas. Los modos derespuesta pueden ser combinados usando ya sea, la raíz cuadradade la suma de los cuadrados (SRSS) o el método de la combinacióncuadrática completa(CQC), para obtener las respuestas resultantes.Los resultados del análisis del espectro de respuesta puedencombinarse con los resultados del análisis estático, para ejecutar undiseño subsecuente. Para considerar la reversabilidad de laactividad sísmica, combinaciones de carga puede ser creadasincluyendo contribuciones negativas o positivas de los resultadossísmicos.

Análisis Paso a Paso

STAAD-III está equipado con una opción que le permite ejecutarun análisis Paso a Paso de respuesta de una estructura sujeta acargas en los nodos, en función de las fuerzas que varían conrespecto al tiempo y / o movimiento del terreno en su base. Esteanálisis es ejecutado utilizando un método de superposición modal.Por lo que, todas las masas activas deberán de ser modeladas comocargas, con el propósito de facilitar la determinación de lasfrecuencias y modos de vibración. Consulte la sección anterioracerca de “modelado de masas” para obtener informaciónadicional. En el análisis de superposición modal, se asume que larespuesta de la estructura se puede obtener del valor menor de “p”.La ecuación de equilibrio se escribe como sigue:

[m]{x} + [c]{x} + [k]{x} = {P}.. . .

t

Véase La Sección6.32.10 Y Ejemplo11

Utilizando la ecuación de transformación

{x} = { } q∑ ∅i=1

p

ii

La ecuación 1 reduce a “p” a ecuaciones linealmenteindependientes de la forma

q q w q Ri i i i i i i

.. .

+ + =2 2 (t)

donde ξ es la razón de amortiguamiento y ω es la frecuencia

natural para el i-ésimo modo.

Estas expresiones son resultas mediante el método de Wilson - θ elcual es un esquema incondicionalmente estable en todas sus etapas.El paso de tiempo para la respuesta es elegido como 0.1T donde Tes el periodo del modo mas alto en la respuesta. Las variables qi

son substituidas en la ecuación 2 para obtener los desplazamientos{x} para cada paso de tiempo.

Análisis Paso a Paso para una Estructura Sujeta aCargas Armónicas.

Una carga armónica es aquella que puede ser descrita utilizando lasiguiente ecuación

F(t)=F0sin(wt+φ)

Donde:

F(t) = Valor de la fuerza en cualquier instante "t"F0 = Valor máximo de la fuerzaw = Frecuencia de la función de fuerzaφ = Ángulo de la Fase

Una gráfica de la ecuación anterior se muestra en la siguientefigura.

Definición de los datos de Entrada para STAAD de lafunción de Fuerza

Tal como se puede observar de su definición una función de fuerzaes una función continua. Sin embargo, en STAAD, un sistema depares discretos tiempo-fuerza es generado de la función de fuerzay un análisis se lleva a cabo utilizando estos pares discretostiempo-fuerza. Lo que eso significa es que basado en el número deciclos que para la carga especifica el usuario, STAAD generará unatabla consistente en la magnitud de la fuerza en varios valores deltiempo. Estos valores son seleccionados desde el valor ′0′ hasta n*tc en incrementos de "STEP" donde n es el número de ciclos y tc esla duración de un ciclo. STEP es un valor que el usuario puede daro puede ser seleccionado de los valores que tiene el programa. Losusuarios se pueden referir a la sección 6.31.4 de este manual paraver una lista de parámetros de entrada que necesitan serespecificados para Un análisis Paso a Paso en una estructura sujetaa una carga armónica.

La relación entre variables que aparecen en los datos de entrada ylos términos correspondientes en la ecuación anterior se explican acontinuación:

F0 = AMPLITUDω = FRECUENCIAφ = FASE

2.18 Fuerzas en los Extremos de los Miembros

Las Fuerzas en el extremo de un miembro, y momentos en elmiembro resultado de cargas aplicadas a la estructura, estándefinidos en el sistema local de coordenadas del miembro. LaFigura 2.18 muestra las acciones en los extremos del miembros ylas direcciones en que actúan.

M

V

P

T

M

M

M

1

2

y

z

y

z2

1

1

2

x

y

z1

2

x

y

z1

2

x

Y

Z1

2x

12

X

V

V

V

P

T

Figura 2.18

2.18.1 Análisis Secundario

La solución de las ecuaciones de la rigidez de desplazamientosplásticos se proporcionan en los nodos o en los extremos de losmiembros. STAAD-III está equipado con las siguientes opciones deanálisis secundario, para obtener resultados en puntos intermediosde un miembro.

1) Fuerzas en el miembro en secciones intermedias.2) Desplazamientos en el miembro en secciones intermedias.3) Esfuerzos en el miembro en secciones específicas.4) Envolvente de fuerzas.


Véase La Sección6.40, 6.41, 6.42 Y6.43

Las próximas Secciones describen en detalle estas opciones adetalle.

2.18.2 Fuerzas en el Miembro en Secciones Intermedias

Con el comando SECTION, el usuario puede elegir cualquiersección intermedia de un miembro, donde las fuerzas y momentosrequieran ser calculados. Estas fuerzas y momentos también sepodrán usar en el diseño de los miembros. El número máximo desecciones que pueden especificarse no debe ser mayor de 5,incluyendo a aquellas que están al principio y al final del miembro.En caso de que ninguna sección intermedia sea especificada, elprograma considerará las fuerzas en los extremos del miembro parael diseño. Sin embargo, únicamente las secciones que seandefinidas serán tomadas en consideración para el diseño.

2.18.3 Desplazamientos en el Miembro en Secciones Intermedias

Al igual que las fuerzas, los desplazamientos en seccionesintermedias de los miembros pueden ser impresos (inclusive en unploter). Ni armaduras ni cables podrán considerarse para este caso.

2.18.4 Esfuerzos en el Miembro en Secciones Especificas

Los esfuerzos en el miembro pueden ser impresos en seccionesintermedias, así como también en los nodos inicial y final delmiembro. Estos esfuerzos incluyen:

a) Esfuerzo axial, el cual es calculado dividiendo la fuerza axialentre el área de la sección transversal.

Véase La Sección6.40, 6.41 Y ElEjemplo 2

Véase La Sección6.42, 6.45.2 Y ElEjemplo 13

Véase La Sección6.40 Y 6.41

b) Esfuerzo de flexión en la dirección y, el cual es calculadodividiendo el momento en la dirección local y por el módulo dela sección en la misma dirección.

c) Esfuerzo de flexión en la dirección z, el cual es el mismo queel anterior excepto que ahora en la dirección z.

d) Esfuerzos de corte (en las direcciones y y z) y,e) Esfuerzo combinado, el cual es la suma del esfuerzo axial, y

los esfuerzos de flexión en las direcciones y y z.

Se calculan todos los esfuerzos tomando su valor absoluto.

2.18.5 Envolvente de Fuerzas

Las envolventes de fuerzas, de las fuerzas de un miembro FX(fuerza axial), FY (cortante en y), y MZ (momento alrededor deleje local z, es decir, el eje de resistencia), pueden ser impresospara cualquier número de secciones intermedias. Los valores defuerza incluyen el máximo valor positivo y el máximo valornegativo. La siguiente es la convención de signos para los valoresmáximo y mínimo:

FX Un valor positivo representa una compresión, y un valornegativo representa una tensión

FY Un valor positivo es un cortante en la dirección positiva y, yun valor negativo, uno en la dirección negativa y

FZ Lo mismo que el anterior, excepto que se toma como el eje zcomo referencia

MZ Un momento positivo, significa un momento provocandotensión en la parte superior del miembro. De igual manera, unmomento negativo causa tensión en la parte inferior delmiembro. Se define como la parte superior de un miembro, aaquella que esté en la dirección positiva del eje local y

MY Semejante al anterior, excepto que ahora alrededor del ejelocal z


2.19 Análisis Múltiple

El Análisis y diseño estructural, pueden requerir de múltiplesanálisis para la misma ejecución. STAAD-III permite al usuariocambiar los datos de entrada, tales como propiedades de losmiembros, condiciones de los apoyos, etc., en un archivo deentrada, con la finalidad de ayudar a realizar, en una mismaejecución, análisis múltiple. Los resultados de diferentes análisispueden combinarse para propósitos de diseño.

Para estructuras con contraventeo, puede ser necesario convertirciertos miembros en inactivos, para un caso de carga en particular,y posteriormente activarlos para otro. STAAD-III contiene unaopción para este tipo de análisis, denominada INACTIVE, y esdiscutida en detalle en el párrafo siguiente.

Miembros Inactivos

Con el comando INACTIVE, es posible hacer que los miembrossean considerados como inactivos, por lo cual no seránconsiderados en el análisis de la rigidez ni en cualquiera de lasimpresiones. Los miembros hechos inactivos con el comandoINACTIVE son puestos nuevamente como activos con el comandoCHANGE. Esto puede ser muy útil en un análisis donde sólo latensión por contraventeo sea necesaria, de esta manera un ciertogrupo de miembros deberá ser hecho inactivo para determinadoscasos de carga. Esto puede ser llevado a cabo de la siguienteforma:

a) Desactivando los miembros deseados.b) Especificando los casos de carga relevantes para los cuales los

miembros serán considerados como inactivos.c) Ejecutando el análisis.d) Usando el mandato CHANGE para redefinir los miembros

inactivos como activos.e) y, haciendo al otro grupo de miembros inactivos y

especificando los casos de carga apropiados para los cuales los


miembros quieren ser tomados como inactivos. Ejecute elanálisis y repita el procedimiento anterior tantas veces comosea necesario.

2.20 Diseño en Acero, Concreto y Madera

STAAD-III, cuenta con una extensa variedad de opciones para eldiseño de secciones de acero, concreto y madera. Informacióndetallada del diseño de acero y concreto se presenta en lasSecciones 3 y 4 respectivamente.

2.21 Diseño de Cimentaciones

La opción para el diseño de cimentaciones es capaz de diseñarcimentaciones individuales para los apoyos que el usuarioespecifique. Todos los casos de carga activa son verificados y eldiseño es ejecutado para las reacciones en los apoyos que requieranel máximo tamaño de cimentación. Existen parámetros disponiblesque pueden controlar el diseño. El resultado incluye lasdimensiones de la cimentación y los detalles de los refuerzos. Lasvarillas de empalme y sus longitudes de desarrollo también soncalculadas e incluidas en la salida del diseño. Una descripcióndetallada y especificaciones de los comandos para el diseño decimentaciones es presentada en la sección 6.52 de este Manual.

2.22 Impresión

Todos los datos de entrada y salida podrán imprimirse usando loscomandos de PRINT de STAAD-III. Los datos de entrada sonnormalmente repetidos en el archivo de salida. Esto es importantedesde un punto de vista de documentación, sin embargo, en caso deque se requiera, esta opción puede ser omitida.

La mayoría de los mandatos PRINT permiten obtener amplias listasde información, con el propósito de que se seleccionen los nodos ymiembros (elementos), para los cuales los valores sean necesarios.

Véase La Sección3, 4 Y 5


2.23 Ploteo

Dos tipos diferentes de ploteo pueden ser realizados con STAAD.El primero permite visualizar en pantalla la geometría de laestructura, la forma deflectada, diagramas de cortante y momentoflexionante, distribución de esfuerzos, etc., utilizando el módulo degráficas de STAAD-POST. Para ciertas opciones (como formadeflectada, diagramas de momento flexionante, etc.) un archivoPLOT que contenga la información pertinente, deberá ser generadoprimero por medio de STAAD-III. La Información detallada deluso de STAAD-POST se presenta en la Sección 7.

STAAD-III cuenta además, con opciones que le permiten efectuarimpresiones en ploters (PRINTER PLOTS) , de la geometría de laestructura, formas deflectadas, diagramas de momento de flexión,etc. como parte de la salida.

2.24 Opciones Diversas

STAAD-III ofrece las siguientes opciones para la solución deproblemas.

Rotación

Después de que la geometría haya sido especificada, este comandopuede usarse para rotar la estructura en un ángulo deseadoalrededor de cualquier eje absoluto. Así, la configuración rotadapodrá usarse para análisis y diseños posteriores.

Substitución

La numeración de nodos y miembros podrá ser redefinida enSTAAD-III a través del comando SUBSTITUTE. Después de quese asigne una nueva numeración, los valores de entrada y salidaconcordarán con el nuevo esquema de numeración. Esta opciónpermite al usuario especificar esquemas de numeración, quesimplifiquen la especificación e interpretación de datos.




Cálculo del Centro de Gravedad

STAAD-III es capaz de calcular el centro de gravedad de laestructura. El comando PRINT CG se utiliza para este propósito.

Impresión de Datos Estadísticos del Problema

Con esta opción se pueden revisar algunas de las característicasrelacionadas con análisis del problema (tamaño de la matriz derigidez, requerimiento de espacio en disco, etc.) antes derealizarlo. Esta opción es especialmente útil para la estimación delos requerimientos de almacenamiento antes de ejecutar unproblema grande, el cual pueda requerir grandes cantidades dealmacenamiento.

Memoria

Esta opción puede usarse para problemas que requieran de una grancantidad de memoria y deban ser ejecutados en una PC. Sinembargo, tenga presente que el uso de esta opción puede provocaruna ejecución lenta del programa.

2.25 Opciones Para el Post-Procesado

Todas las salidas obtenidas de una ejecución de STAAD-III,pueden ser utilizadas en procesamientos posteriores, ya seamediante el uso de otros módulos o por programas externos. LosArchivos que contienen la información relevante deben de sercreados para este propósito a través de STAAD-III. Las opcionescon las que se cuenta son:

Guardar y Restaurar

Las características de guardar y restaurar, permiten al usuarioguardar todos los datos y resultados asociados con un problema,para que en un momento posterior, se restaure el problema y sereanude el procesamiento.





Guia de Staad Pro

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