Análisis Estático y Lineal de una Estructura Metálica con SAP2000

Se analizará el pórtico plano cuyas dimensiones generales (en pulgadas) se presentan en la figura 1. El modelo se ubicará en el plano XZ. La figuras 2 y 3 muestran los trazos básicos. En la figura 4 se indican las secciones de cada elemento. En la figura 5 se muestran las fuerzas concentradas que serán consideradas en el análisis.

Operaciones Iniciales

1. Usar unidades Kip-in (lista desplegable en esquina inferior derecha)

2. FILE – NEW MODEL – Grid X 2 a 84, Y 0 a 1, Z 1 a 120

3. OPTIONS – WINDOWS – ONE

4. Indicar vista XZ haciendo click en el botón correspondiente

Agregar más Líneas de Retícula.

5. Si la retícula no estuviera visible: VIEW – SHOW GRID ó F7

6. DRAW – EDIT GRID

7. Quitar selección en “Lock Grid Lines”

8. Hacer click en el botón X

-1716 Add grid line

-1164 Add grid line

-1044 Add grid line

1044 Add grid line

1164 Add grid line

9. Hacer click en el botón Z

432 Add grid line

516 Add grid line

600 Add grid line

684 Add grid line

840 Add grid line

945 Add grid line

960 Add grid line

1080 Add grid line

1090.5 Add grid line

10. OK. Puede ser necesario hacer click en el botón XZ o en el lápiz para actualizar.

11. Guardar el trabajo: FILE – SAVE AS ...

En caso usted quiera iniciar el trabajo desde aquí: FILE – IMPORT – SAP2000.S2Ky luego busque el archivo grid.s2k en la carpeta correspondiente a este taller.

Dibujo de Elementos – Líneas Básicas

12. Hacer click en botón de dibujo de elementos FRAME (barra celeste sobre campo gris,

tip “Draw Frame Element”). No use la opción de dibujo rápido.

1

13. Hacer click en A y luego hacer doble click en B. Si hace click simple en B, presionar

ESCAPE y repetir paso 11.

14. Repetir para columnas CD, EF, GH, IJ

15. Repetir para cuerdas NOP y QRS de tijeral principal

16. Repetir para cuerdas BM y KL de tijeral secundario

17. Repetir para elemento TU

En caso usted quiera iniciar el trabajo desde aquí: FILE – IMPORT – SAP2000.S2Ky luego busque el archivo basic.s2k en la carpeta correspondiente a este taller.

18. Seleccionar todo, haciendo click en botón “all” de la barra de herramientas

19. EDIT – DIVIDE FRAMES – Break at intersections …

20. Seleccionar elementos BM, KL, DF, HJ, QV y WS para subdividirlos

21. EDIT – DIVIDE FRAMES – Divide into 8 frames, last/first ratio 1

22. Dividir en forma similar ET y GU en 3 partes

23. Ocultar retícula: VIEW – SHOW GRID

24. Completar el dibujo de los elementos restantes. Puede ser necesario desactivar

“snap to grid” en el menú DRAW

25. Guarde el trabajo, haciendo click en el botón que tiene el dibujo de un diskette.

Restricciones (Apoyos)

26. ANALIZE – SET OPTIONS – Hacer click en el botón Plane Frame XZ (deben quedar

marcados los casilleros de los GDL activos, es decir, UX, UZ y RY).

27. Seleccionar los nudos de apoyo en los ejes A’, D y G. Hacer click en el botón que

muestra un apoyo fijo (o bien ASSIGN – JOINTS – RESTRAINTS) y luego hacer click

en el botón de empotramiento (o marcar los casilleros de los 6 GDL).

28. Seleccionar los nudos de apoyo en los ejes E y F. Repetir el paso anterior, pero

usando la opción de apoyo fijo (o marcando las casillas para las componentes de

traslación).

Materiales

29. DEFINE – MATERIALS y luego “Add new material” o “Modify/Show Material”.

Modificar las propiedades si fuera necesario. Luego OK Para este ejercicio se usará

el material STEEL predefinido (acero A36) y no será necesario hacer modificaciones.

En caso usted quiera iniciar el trabajo desde aquí: FILE – IMPORT – SAP2000.S2Ky luego busque el archivo frame.s2k en la carpeta correspondiente a este taller.

Definir “Stock” de Secciones

30. DEFINE – FRAME SECTIONS – “Import Wide Flange”.

2

31. Buscar en la carpeta de SAP2000 el archivo AISC.pro y en la lista desplegable

seleccionar: W14x43

32. Hacer click en OK

33. Repetir para las sección W18x97.

34. Y similarmente DEFINE – FRAME SECTIONS – “Import Double Angle” para las

secciones (si en cada caso mantiene presionada la tecla CNTRL podrá seleccionar

varias secciones a la vez):

2L 6x6x3/8-3/8

2L 4x3x5/16-3/8

2L 3x3x5/16-3/8

2L 2x2x5/16-3/8

35. Al terminar hacer click en OK.

Asignar Secciones a los Elementos

36. Seleccione todos los elementos de la columna en el eje A’ (con una ventana

extensible o marcando uno a uno los elementos)

37. Hacer click en botón que muestra una sección I (equivalente a ASSIGN – FRAME

SECTIONS)

38. Seleccione el perfil W14x43 y haga click en OK

39. En forma similar, indique:

W18x97 columnas de los ejes D, E, F y G

2L 6x6x3/8-3/8 cuerdas superior e inferior de tijerales principales

2L 4x3x5/16-3/8 cuerdas superior e inferior de tijeral lateral

2L 3x3x5/16-3/8 diagonales y montantes en tijerales principales

2L 2x2x5/16-3/8 diagonales y montantes en tijeral lateral

40. Observe la orientación de los ejes principales, marcando “local axes” en la columna

Frames de la ficha que aparece al hacer click en el botón “set elements” (un cuadrado

celeste con dos diagonales). El eje 3 (celeste) debe ser normal al plano del modelo.

41. En la misma ficha, quite la marca en “local axes” y ponga otra en “show extrusions”.

42. Seleccione todos los elementos de las cuerdas inferiores de los tijerales y luego:

43. ASSIGN – FRAME – LOCAL AXES – 180 – OK (las alas de los dobles ángulos deben

quedar hacia abajo).

En caso usted quiera iniciar el trabajo desde aquí: FILE – IMPORT – SAP2000.S2Ky luego busque el archivo shapes.s2k en la carpeta correspondiente a este taller.

Rótulas en Extremos de Diagonales y Montantes

44. Seleccione todos los elementos excepto columnas y las cuerdas superior e inferior de

los tijerales

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45. ASSIGN – FRAME – RELEASES y marque las casillas para “Moment 33” tanto en el

primer nudo (start) como en el segundo (end)

Declaración de Sistemas de Cargas

46. DEFINE - STATIC LOAD CASES

47. Seleccione LOAD1. Cambiar de nombre a D, mantener "self weight multiplier"=1.

Luego presione el botón CHANGE LOAD

48. En el casillero de la izquierda ingresar T, type OTHER, "self weight multiplier"=0.

Luego presionar el botón ADD LOAD y OK

Cargas adicionales, sistema de cargas D

49. Seleccionar grupos de nudos con las mismas cargas concentradas

50. Hacer click en el botón que muestra 3 grados de libertad (o bien ASSIGN - JOINT

STATIC LOADS - FORCES

51. Asegurarse que en el cuadro desplegable se indica el sistema de cargas que se está

tratando (D).

52. En la casilla "global force Z" introducir -1 ó –0.5, según sea el caso. El signo menos

indica que el sentido es contrario al positivo del eje Z.

53. Seleccionar Add o Replace y luego OK

54. Repetir según sea necesario para otros grupos de nudos

Cargas sistema T

55. DEFINE - MATERIALS -STEEL, observar coeficiente de dilatación térmica.

56. Seleccionar todos los elementos (all)

57. ASSIGN - FRAME STATIC LOAD - TEMPERATURE

58. Introducir 50 (grados Farenheit) en la casilla "By Element Temperature". OK

Si la temperatura fuera variable:

DEFINE - JOINT PATTERNS - cambiar nombre - CHANGE (o ADD) - OK

ASSIGN - JOINT PATTERNS - seleccionar nombre en lista desplegable - introducir

valores de constantes A,B,C,D - OK

ASSIGN - FRAME STATIC LOAD - TEMPERATURE

Seleccionar "By Joint Pattern". Introducir el nombre, el eventual multiplicador – OK

En caso usted quiera iniciar el trabajo desde aquí: FILE – IMPORT – SAP2000.S2Ky luego busque el archivo loads.s2k en la carpeta correspondiente a este taller.

Análisis

59. Botón Run (es similar a la tecla Play de una grabadora). También puede emplear el

menú ANALIZE – RUN.

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60. Al terminar debe tener el mensaje ANALYSIS COMPLETE. Presione OK.

Tablas de Datos y de Resultados

Para preparar archivo de datos en texto: menú FILE – EXPORT - SAP2000.s2k

Para imprimir tablas de datos use el menú FILE – Print Input Tables.

Para imprimir resultados use el menú FILE – Print Output Tables.

Las figuras pueden imprimirse directamente. Sin embargo, es mejor copiarlas al

portapapeles (Alt+ImprPant) y pegarlas en otro documento. Para cambiar colores de

fondo y otros use el menú OPTIONS – COLORS.

Para importar geometría mediante archivo DXF

Puede emplearse DXF de Autocad 14 ó Autocad 2000

Los elementos FRAME deben estar en capa SAP_FRAMES (no necesario en

versiones 7 u 8)

FILE – IMPORT – DXF – Ayuda2 SAP_v8.dxf

Global Up Direction +Y, Units Kip-in

Vista bidimensional XZ

Seleccionar todo (all)

EDIT – DIVIDE FRAMES – Break at intersections …

Para importar o exportar geometría desde y hacia Excel

Abrir el archivo taller1.xls

Seleccionar las celdas donde se tienen los datos de nudos (POINT) y elementos

frame (LINE)

Copiar al portapapeles

En SAP2000: EDIT – PASTE – puede hacerse traslación

Los datos en Excel deben tener encabezamientos: TYPE, NAME, X, Y, Z, ...

Para aprender el formato seleccione nudos y elementos en SAP2000, luego copie al

portapapeles con EDIT – COPY y pegue en Excel.

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