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Universidad Alas Peruanas
Curso: Anlisis estructural
Docente: Ing.Huaman Iturbe ,Julio
Alumno: Campos Mori,Herson
Tema: Clase de Sap 2000
Cajamarca,24 de Marzo del 2014
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Introduccin
Es un Software para el clculo de las fuerzas internas, publicado por Computer
& Structures Inc .
SAP2000 en las tres primeras letras corresponden Structural Analysis Program
(programa de anlisis estructural).
Este software, es frecuentemente utilizado por los ingenieros civiles en el diseo
y anlisis de puentes , edificios y presas , etc.
El software se utiliza para las estructuras de hormign armado , estructura de
acero y otros materiales de construccin en cualquier forma de carga: punto,
lnea, superficie.
El software trata muchos tipos de carga esttica (propio peso estructura y gastos
de operacin) o dinmica (terremotos, explosiones). Adems, dispone de varias
opciones de configuracin para diferentes controles: Eurocdigo ,
estadounidenses y de otros reglamentos.
SAP 2000
El nombre del SAP ha sido sinnimo de El Estado del Arte en Mtodos
Avanzados de Anlisis de Estructuras desde su introduccin hace 30 aos.
SAP2000 mantiene su tradicin ofreciendo una interface muy sofisticada,
intuitiva y verstil, la cual se ha potenciado con dispositivos, herramientas nicas
y ayudas en el anlisis y diseo.
De gran aplicabilidad para los Ingenieros y Proyectistas que trabajan en el
desarrollo de proyectos de Transporte, Infraestructura, Industria, Deportes y
otros.
Desde modelos desarrollados en ambiente grfico en 3D, a la amplia variedad
de opciones de anlisis y diseo totalmente integrados mediante una poderosa
interface grfica (GUI), SAP2000 ha demostrado ser el Programa de Estructuras
de uso general, con mayor integracin, productividad y uso prctico, existente en
el mercado actual.
Esta interface intuitiva permite crear modelos estructurales de forma rpida e
intuitiva sin demora en el proceso de aprendizaje del software.
Ahora puede enlazar la potencia del SAP2000 para todas sus tareas de anlisis
y diseo, incluyendo pequeos problemas cotidianos. Complejos modelos
estructurales pueden ser generados y desarrollados con las potentes plantillas
predefinidas que vienen incluidas en el programa.
Las tcnicas analticas avanzadas permiten el anlisis paso-a-paso de grandes
deformaciones, Efecto P-Delta, Anlisis de valores y vectores propios, Anlisis
de cables, Anlisis de Traccin o Compresin, anlisis de pandeo, el anlisis no
lineal para Sistemas Amortiguados de forma rpida, los aisladores de base y
apoyos plsticos, los mtodos de energa para el control de la deformacin, el
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anlisis de construcciones segmentadas, entre otros Los diseadores de
puentes pueden utilizar las plantillas del mdulo de puentes SAP2000 para
generar modelos de puentes, Anlisis y Diseo automatizado de carga viva de
puentes, el aislamiento en la base del puente, el anlisis de la secuencia de
construccin del puente, el anlisis de puentes colgantes con grandes
deformaciones, el anlisis pushover, entre otros.
Sap2000 en un programa completo para todo profesional y proyecto. Desde un
simple y pequeo anlisis esttico de un prtico en 2D hasta un grande y
complejo anlisis dinmico no lineal en 3D, SAP2000 es la respuesta ideal a
todas las necesidades estructurales de anlisis y diseo. Programa
completamente integrado que permite la creacin de modelos, la modificacin,
la ejecucin del anlisis, la optimizacin del diseo, y la revisin de los resultados
dentro de un solo interfaz.
EJEMPLO DE UTILIZACION DEL SAP 2000:
Sacado del libro del libro Anlisis estructural Hibbeler 7 Edicin.
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Se trabajara con un concreto de fc=210 con medidas para una viga de 80x40,
para la solucin utilizaremos el SAP 2000 v15.
Primero abrir el programa doble clic en el icono.
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Una vez en el programa empezaremos en cambiar las unidades de trabajo el
ejercicio nos pide en K/ft, kilo libras/pie vamos a la pestaa en la parte inferior
derecha de la pantalla, y cambiamos las unidades a kip.ft.F.
Despus de cambiar las unidades vamos a abrir una nueva hoja de trabajo,
dndole clic en File New model, donde aparecer el modelo que vamos a
escoger para nuestro trabajo.
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En la ventana de new model escogemos el modelo, como es una viga entonces
escogemos la opcin Beam clic en Beam.
En la viga ponemos los parmetros siguientes en el ejercicio vemos que son 2
espacios de 8 ft cada una ponemos esos parmetros en la viga. Y le damos OK
Vemos dos ventanas donde se muestra el dibujo de la viga en 3D y 2D, cerramos
la de 3D porque no se va a utilizar, le damos clic en la siguiente pestaa para
cerrar la ventana en 3D.
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Nos queda la ventana en 2D para empezar a trabajar nuestra viga .
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Ahora empezaremos a definir el material a utilizar vamos a la pestaa clic en
Define y de hay clic en Materials.
Y de ah le damos la opcin add new material.
Le damos ok y definimos nuestro material con las siguientes especificaciones.
En Material name, ponemos el nombre del material ponemos concreto de 210
En la pestaa de material type buscamos y ponemos concrete
En weigth per unit volume ponemos la unidad de volumen que es de 2.4
Modulus of elaticity en el mdulo de elasticidad le ponemos 2173706.51
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En Poissons ratio,u ,en mdulo de poisson ponemos 0.2
Specified concrete compressive fc en concreto a comprecion le ponemos 2100
Y le damos clic OK y otra vez ok
El siguiente paso es definir nuestras seccin en la barra suerior buscamos la
opcin Define y damos clic en Define ,luego buscamos la opcin Sectin
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Properties o propiedades de secciones y damos clic en Frame sections o marco
de secciones, nos saldr una ventana llamada Frame sections con la cual
pondremos la seccin de nuestra viga, le damos clic en Add new Property o
aadir nueva propiedad.
E la ventana de Add Frame section Property seleccionamos el tipo de viga que
vamos a trabajar buscamos la opcin concrete ver imagen.
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Una ves que emos puesto la opcin concrete nos saldr una ventana donde nos
dara opciones de formas a utilizar y le damos clic en rectangular
En la ventana rectangular sections ponemos lo siguiente, en section name
,ponemos el nombre de la viga que se va a trabajar y ponemos viga de 80 x40.En
la opcin de Material ponemos el concreto que se ha creado buscamos el de
concreto 210.En la opcin de Dimensions ponemos nuestras dimensiones de
0.80x0.40 que son las dimensiones de nuestra viga,ver imagen.y le damos Ok.y
otra ves Ok.
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Luego vamos a definir nuestros patrones de cargas, para eso vamos a la barra
de comandos y damos clic en Define y buscamos la opcin Load Patterns y le
damos clic.
E la ventana que nos sale definimos nuestros patrones de carga en la opcion
Load Patterns buscamos la opcin Self weight le ponemos 0 para que no lo pese
a la viga ,y le damos en Modify Load Patterns o modificar patrn de carga,
Despus nos dirigimos a la opcin Load Patterns Name y colocamos nuestro
patrn de carga con el que vamos a trabajar ,ponemos una carga externa asi lo
llamaremos y ponemos EXTERNA,en la opcin de Type ponemos el tipo de
carga que va a soportar nuestra viga si va a ser muerta o viva ,etc eso lo pone
a lo que uno mejor le convenga para eso nosotros le pondremos muerta o DEAD
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y en la opcion Self weight Multiplier colocamos 0,y damos clic en Add New Load
Pattern para aadir nuestro tipo de carga que va a ir en nuestra viga.
Luego que se haya aadido nuestro patrn de carga de nombre externa lo que
se ara es eliminar el patrn de carga que no nos sirve el que dice DEAD o muerta
lo eliminamos buscamos en Load Patterns Name y nos ubicamos en la que tiene
el nombre de DEAD o muerta la seleccionamos nos dirigimos a Delete Load
Patterns y le damos clic de esa manera solo nos queda nuestra carga que
vamos a disear nuestra viga de nombre EXTERNA . y le damos clic en Ok
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En el ejercicio podemos apreciar que el extremo izquierdo de la barra osea en
el punto 1A no tiene apoyo tendremos que hacer parecido a lo que est en el
ejercicio para eso en nuestro dibujo seleccionamos el punto y nos vamos a la
barra de comandos y buscamos la opcin Assing y le damos clic.
De hay buscamos la opcin primera con el nombre Joint o articulacin y
buscamos la opcin Restraints o restricciones y le damos clic .
En las restricciones que le pondremos en el punto que seleccionamos de
nuestro dibujo le pondremos la opcin de nudo que se encuentra con la forma
de un punto negro y le damos clic en esa opcin. Y le damos clic en OK.
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Nuestro dibujo cambio ya no est con apoyo.
Para los otros nudos hacemos lo mismo en el ejercicio nos muestra que el
punto 1B es un apoyo mvil y el punto 1C es un apoyo fijo cambiamos de la
misma manera que hemos cambiado el primer punto 1 A.
Y lo tendremos de la siguiente forma.
Una vez que hemos cambiado los nudos de los puntos empezaremos a poner
las cargas que se nos muestra en el ejercicio nos da una carga distribuida y
una puntual, empezaremos para la distribuida.
Para eso seleccionamos nuestra primera barra de la viga dndole clic en la
barra 1A-1B y nos dirigimos a la barra de comandos y clic en Assing y de hay
vamos a la opcin Frame Loads para asignarle el tipo de carga que vamos a
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emplear en la barra 1A-1B y le damos clic en la opcin Distributed o
distribuida.
En la ventana de Frame Distributed Loads ponemos lo siguientes datos:
En Load Pattern Name ,buscamos el nombre de nuestra carga que le pusimos
por nombre Externa , luego en Load Type and Direction o direccin en que va a
ir nuestra carga ponemos la opcion de Force ya que es una fuerza la que
vamos a analizar en Coord Sys nuestras coordenadas sern Globales le
ponemos Global en Direction o direccin buscamos la direccin Gravity ya que
va a estar en direccin de la gravedad ya que nuestras coordenadas estn en
los ejes XZ , en Trapezoidal Load o carga trapezoidal ponemos la distancia y
la carga que van a ir en nuestra viga clic en la opcin Absolute Distance from
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End-1 ,va a ser una distancia absoluta y llenamos las casillas de acuerdo a la
carga distribuida de nuestro ejercicio.
La barra tiene una fuerza distribuida de 3 K/ft a una distancia de 4ft y de hay
sigue la fuerza distribuida a una distancia de 8ft esos datos ponemos en las
casillas de Distance o distancia y Load o carga una ves puesto los datos clic en
OK ver imagen.
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Nuestro dibujo cambio de la siguiente manera dando el modelo de la carga
distribuida en el ejercicio .ver imagen.
De la misma manera hacemos para la barra siguiente seleccionamos la barra
1B-1C esta vez va a ser una carga puntual entonces nos dirigimos a barra de
comandos clic en Assing luego buscamos la opcin Frame Loads y buscamos
la opcin Point o punto ya que nuestra carga esta vez ser puntual. Ver imagen
en la ventana de Frame Distributed Loads ponemos los mismos datos de lo
explicado anteriormente solo que esta vez las casillas de Trapezoidal Loads lo
llenaremos de la siguiete forma:
La distancia puntual esta a 7 ft de la barra inicia as que ponemos en Distance
o distancia 7,y en Load o carga ponemos una carga de 10k y ponemos en Load
10,y de hay clic en OK, eso es lo que nos muestra el ejercicio una distancia de
7ft y una carga de 10k, y nuestra barra o viga cambia a la forma del ejercicio
.Ver imgenes.
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Ahora que ya tenemos todas las cargas puestas en la viga empezaremos el
anlisis de la viga para eso en la barra de comandos buscamos el icono Run
Analysis y le damos clic .ver imagen.
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Nos sale una ventana con el nombre de Set Load Cases to Run en Case name
nos sale el nombre de las cargas que se va a analizar, nosotros solo necesitamos
analizar nuestro caso de carga a la que hemos llamado Externa as que a las
dems no las vamos a hacer corre o analizar ,entonces seleccionamos las
cargas que no se van a analizar como son las cargas muertas o DEAD y la
MODAL y le damos clic en la opcin Run/Do Not Run Case o no correr este caso
de carga .Ver imagen .
Y solo nos quedaremos con nuestro caso de carga seleccionamos nuestro
caso de carga que la hemos llamado Externa y le damos clic en Run Now o
correr ahora. Y guardamos nuestra viga diseada en una carpeta especifica
que uno se acuerde .Y esperamos que el programa corra.
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Una vez el programa haya corrido se ver nuestra viga analizada con las
deformaciones ocasionadas por las cargas que hemos puesto. Ver imagen.
Para ve los resultados y poder compararlos con el ejercicio del libro nos
dirigimos a la barra de comandos buscamos el icono Show Forces Stresses le
damos clic, buscamos la opcin Joints o puntos le damos clic.
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Para que nos de los resultados de las cargas obtenidas y compralas con el
ejercicio resuelto en la ventana Join Reaction Forces la opcin Case/combo
Name buscamos nuestra carga de nombre Externa y le damos en OK
De esa manera sale los resultado obtenidos en nuestro diseo en el Sap
2000.Ver imagen. Los resultados de las reacciones son las mismas que la del
ejercicio reaccin en A=16.25,reaccin en B=5.75,ejercicio..OK