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MANUAL DE PRACTICAS V 1.0 DE LA ASIGNATURA ANALISIS ESTRUCTURAL

Guía 01 V1.0 Introducción al manejo del programa sap2000 pág. 1

GUÍA 01 V 1.0

PRACTICA DE LA ASIGNATURA

ANÁLISIS ESTRUCTURAL

INTRODUCCION AL MANEJO DEL SOFTWARE SAP2000

DESARROLLADAS POR EL DOCENTE:

JOSE RODRIGO HERNANDEZ AVILA

COLABORADORES SEMILLERISTAS:

KEVIN GUERRERO Y ALEXIS BARRERA

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

GRUPO DE INVESTIGACION: GIMAGUAS

SEMILLERO DE INVESTIGACION: SIES

01 DE AGOSTO 2017



ÍNDICE

1.1. OBJETIVO ..................................................................................................... 3

2. MÓDULO 1 ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.

INTRODUCCIÓN AL PROGRAMA, CARACTERÍSTICAS GENERALES Y DISEÑO

DE UNA VIGA .......................................................... ¡Error! Marcador no definido.

2.1. GENERALIDADES ........................................................................................ 3

2.2. MENÚ DEL PROGRAMA .............................................................................. 3

2.3. DISEÑO DE UNA VIGA ................................................................................. 4

2.3.1. SELECCIÓN DE APOYOS ..................................................................... 6

2.3.2. CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL ................................................... 8

2.3.3. SECCIONES DE UNA ESTRUCTURA .... ¡Error! Marcador no definido.

2.3.4. ASIGNACIÓN DE SECCIONES DE UNA ESTRUCTURA ................... 14

2.3.5. PESO PROPIO DE UNA VIGA ............................................................. 15

2.3.6. ASIGNAR CARGAS .............................................................................. 16

2.3.6.1. CARGAS PUNTUALES ..................................................................... 16

2.3.6.2. CARGAS DISTRIBUIDAS ................................................................. 22

2.3.6.2.1. CARGAS RECTANGULARES ........................................................... 22

2.3.6.2.2. OTRAS CARGAS .............................................................................. 23

2.3.7. ANÁLISIS DE LA VIGA ......................................................................... 24

2.3.8. RESULTADOS (REACCIONES, MOMENTOS, DEFORMACIONES Y

DIAGRAMAS). ................................................................................................... 25

2.3.9. OTROS .................................................... ¡Error! Marcador no definido.

2.3.9.1. ASENTAMIENTOS EN APOYOS (RESTRICCIONES) ..................... 30



1. OBJETIVO GENERAL:

Adquirir los conocimientos necesarios para distinguir las barras básicas del

programa sap2000.

2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Explicar el menú básico del programa Sap2000.

Conocer la importancia del peso propio en una viga.

Reconocer las propiedades geométricas y mecánicas de un material.

3. Tiempo de Explicación: 4 Horas

4. GENERALIDADES:

SAP2000 es un programa comercial de cálculo de estructuras basado en

el Método de los Elementos Finitos (MEF). El origen de su nombre viene de sus

siglas en inglés de Structural Analysis Program (Programa de Análisis Estructural),

con interfaz gráfico 3D orientado a objetos, preparado para realizar, de forma

totalmente integrada, la modelación, análisis, diseño y dimensionamiento del más

amplio conjunto de problemas de ingeniería de estructuras. [1]

5. MENÚ DEL PROGRAMA

Para tener una mejor claridad nos ayudaremos de una imagen real de cómo se ve

la interfaz del programa al momento de iniciar.



Fuente: Sap2000 V19

6. SELECCIÓN DE UNIDADES

Asignar las unidades antes de iniciar el programa para no tener dificultades más

adelante. Para ello nos ubicamos en la parte inferior derecha.

Fuente: Sap2000 V19

7. EJES GLOBALES

Los ejes globales definidos por el programa Sap2000 son los siguientes:

Eje X (positivo horizontal a la derecha, largo)

Eje Z (positivo vertical hacia arriba, alto)

Eje Y (positivo horizontal hacia adentro, ancho)



8. EJES LOCALES

Los ejes locales definidos por el programa Sap2000 son los siguientes:

Eje 1 (largo)

Eje 3 (alto)

Eje 2 (ancho)

Si el elemento es una viga horizontal dibujado de izquierda a derecha

Eje 1 (positivo horizontal a la derecha, largo) eje X

Eje 3 (positivo vertical hacia arriba, alto) eje Z

Eje 2 (positivo horizontal hacia adentro, ancho) eje Y

Si el elemento es una columna vertical dibujado de abajo hacia arriba

Eje 1 (positivo vertical hacia arriba, largo) eje Z

Eje 3 (positivo horizontal a la izquierda alto) eje X

Eje 2 (positivo horizontal hacia adentro, ancho) eje Y

9. MOMENTOS POSITIVOS

Los momentos positivos en el programa sap2000 son horarios

10. PUNTOS O COMAS

11. CREACION DE MODELO

Después de haber seleccionado nuestras unidades el paso a seguir es, establecer

el modelo que se quiere utilizar, para ello seleccionamos en el menú la

herramienta File / New Model (crear nuevo modelo), en nuestro caso

seleccionamos la opción Beam (viga).



Fuente: Sap2000 V19

El siguiente paso es asignar el número de tramos (Number of Spans) y longitud

(Span Length) de la viga.

12. SELECCIÓN DE APOYOS

De acuerdo a las características de nuestra viga se asignan los apoyos, para ello debemos seleccionar en nuestra viga donde queremos asignar o cambiar un apoyo.

Luego nos desplazamos a Assing→Joint→Restreaints y OK, seleccionando así el apoyo requerido, de esta manera se podrá observar el cambio de apoyo o la asignación de apoyo deseada.



Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19



13. PROPIEDADES MECANICAS DEL MATERIAL

Para establecer las características del material a emplear en nuestro diseño, nos

desplazamos a la barra de menu Define→Materials→Add New

Materials→United States→User→OK (adición de un nuevo material), como se

trata del diseño de una viga, su material corresponde a ser de concreto.

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19



Fuente: Sap2000 V19

En el siguiente recuadro se podrán establecer las características del material, su

nombre, peso unitario, su módulo de elasticidad entre otros.

Fuente: Sap2000 V19



14. PROPIEDADES GEOMETRICAS DEL ELEMENTO

Para asignar las secciones nos dirigimos a la barra menú opción Define→Section Properties→Frame Sections→Add New Properties

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

CASO N°1: Cuando se tienen los datos de las secciones (base y altura) de la viga

se procede a señalar el material (concrete) y luego se establece la sección

(rectangular). Una vez realizado este procedimiento se digita el valor de la base y

de la altura, después seleccionamos el material añadido dando click en la parte

inferior izquierda nombrada material.



Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

El siguiente paso de las secciones consiste en no tener en cuenta las

deformaciones por cortante anulando las secciones de cortante 2 y 3 en property

modifiers (modificaciones de propiedades, dando click en set modifiiers) debido

a que su valor numérico tiende a ser cero, dentro de este procedimiento también



se puede definir si la viga es en concreto reforzado y se puede verificar el valor de

la inercia dado por sus dimensiones.

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

Una vez se desee diseñar una viga en concreto reforzado se procede a dar click

en Concrete reinforcement (concreto reforzado), luego aparecerá un cuadro de

datos de reforzamiento (Reinforcement data), donde se designa el tipo de

estructura, en este caso, una viga. (Concrete reinforcement→Beam→OK)



Fuente: Sap2000 V19

CASO N°2: Cuando las secciones de la viga no están definidas o no se tienen los

valores de base y altura, y simplemente esta como dato el valor de la inercia se

procede de la siguiente manera:

Define→Section Properties→Frame Sections→Add New Properties

Una vez estando en la adición del nuevo material se señala la opción other (otro),

lo que le indica al programa que no escogerá ningún material anteriormente

diseñado. Luego se selecciona la opción general.

Fuente: Sap2000 V19

Después de haber asignado la opción general se procede a cambiar los valores de

momento de inercia axial 2 y 3 (moment of inertia about 2 y 3 axis), añadiendo

los valores estipulado para la inercia en ambas casillas, luego se debe realizar el

procedimiento mencionado en el caso 1.



Fuente: Sap2000 V19

15. ASIGNACIÓN DE SECCIONES DE UNA ESTRUCTURA

Es de mucha importancia conocer que si no se asigna la sección de la viga los

cálculos arrojados por el programa serán erróneos, por eso la asignación de la

sección de la viga es el primer paso, antes de las asignaciones de cargas. Cuyos

pasos para su asignación son los siguientes:

Selección de la viga, luego Assign→Frame→Frame Sections→nombre de la

sección→apply y OK.

X

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19



Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

16. PESO PROPIO DE UNA VIGA

Es necesario definir si el cálculo de la viga se efectuara con su peso propio, el

valor de este puede diferir en los cálculos arrojados por el programa, para eso se

deben realizar los siguientes pasos: Define→Load Patterns→Modify Load



Patterns (1 para definir si la viga trabajara con peso propio y 0 para denegar esta

opción) y OK.

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

17. ASIGNAR CARGAS

La asignación de cargas es uno de los pasos donde se debe tener mucho cuidado,

la forma en cómo va distribuida la carga y su dirección son los componentes

principales que influyen al momento de obtener los cálculos. Existen 3 formas de

asignar las cargas en SAP 2000; puntual, rectangular y triangular, añadiendo en

esto los momentos, que solo se podrán observar en el plano tridimensional.

18. CARGAS PUNTUALES

Las cargas puntuales se pueden asignar de dos maneras, la primera consiste en

seleccionar el punto donde se quiere asignar la carga, esta opción solo se puede



aplicar cuando la carga vaya en los extremos o en puntos congruentes con los

apoyos, este procedimiento también se puede efectuar con los momentos.

Fuente: Sap2000 V19

Una vez seleccionado el punto se va a la interfaz del programa, se realizan los

siguientes pasos: Assign→Joint loads →Forces, luego en el recuadro de

asignar fuerzas en los puntos o en las articulaciones (Assign Joint Forces)

aparecen las coordenadas en las cuales se va a dirigir la fuerza, en este caso toca

establecer el sentido de la fuerza, siendo negativo hacia abajo y hacia la izquierda

y positivo hacia arriba y hacia la derecha.

Fuente: Sap2000 V19



Fuente: Sap2000 V19

En el recuadro de Assign Joint Forces se presenta un cuadro de opciones

(options) y otro de reseteo (Reset form to default values), en el cuadro de opciones

podrán agregar, reemplazar o eliminar una carga, en la opción de reseteo podrán

obtener el cuadro de cargas como lo vieron inicialmente.

En el ejemplo anterior podemos observar que se asignó una fuerza global z y un

momento global Y, los cuales son ilustrados en el programa de la siguiente

manera.

Fuente: Sap2000 V19



Fuente: Sap2000 V19

Cuando se desea asignar una carga puntual en un punto cualquiera de la viga se

procede de la siguiente manera: Assign→Frame Loads→Point.

Fuente: Sap2000 V19

Una vez señalado que la carga es puntual se estipula que las distancias a tomar

en el tramo de la viga son absolutas; por tanto se selecciona la opción (Absolute

Distance from End-I). En el ejemplo asignaremos una carga de 3Kn a 1 metro de

distancia, en esta opción de Frame Loads no es necesario colocar el signo menos

antes del valor numérico de la carga, ya que el signo negativo de la carga indica

que va hacia arriba.



Cuando se asigna un momento en un tramo de la vida el procedimiento es similar,

solo se cambia el tipo de carga en y la dirección; como se ilustra en la siguiente

imagen:

Fuente: Sap2000 V19



Fuente: Sap2000 V19

Como se puede observar el momento siempre se verá en la vista (3D), para poder

ver las fuerzas y momentos asignados en la viga se da click en: Display→Show

Object Load Assings→Frame o se selecciona el icono señalado en la imagen

anterior.

Fuente: Sap2000 V19

Una vez señalado la vista de las cargas se establece cuál de ellas será mostrada

por el programa (momentos o fuerzas) en el siguiente recuadro:



Fuente: Sap2000 V19

19. CARGAS DISTRIBUIDAS

Las cargas distribuidas en una viga se pueden asignar asemejando a una

figura trapezoidal. Los pasos necesarios para asignar una carga distribuida es

el siguiente: Assign→Frame Loads→Distributed.

|

Fuente: Sap2000 V19

20. CARGAS RECTANGULARES

Una vez estipulado que la carga es distribuida se selecciona el tramo de la viga

donde se va asignar la carga, luego se identifica si la carga será uniforme en

ese tramo o si solo será añadida a una parte de la sección. Si la carga es

uniforme simplemente se añade el valor de esta en la casilla Uniform Load

(carga uniforme).



Fuente: Sap2000 V19

21. OTRAS CARGAS

Cuando las cargas solo van en un tramo determinado de la sección señalada,

se establece la ubicación de la distancia como absoluta y se establece el punto

de inicio de la carga, el punto final de la carga y los valores correspondientes

de las cargas en cada uno de los puntos; en el siguiente ejemplo se asignará

una carga en forma trapezoidal, ascendiendo en carga de 2Kn a 7Kn, y

teniendo una relación de distancia en el tramo de 1m-6m; recalcando que el

tramo tiene una relación de 0m-6m.

Fuente: Sap2000 V19

Al momento de asignar una carga en forma de triángulo rectángulo solo se coloca

el valor de uno de los puntos extremos en 0KN, y en caso de que no sea un



triángulo rectángulo se consideran tres puntos, y sus respectivos valores de carga.

Observe los siguientes ejemplos:

Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

22. ANÁLISIS DE LA VIGA

Una vez asignada las cargas se procede analizar la viga para así poder observar

los distintos resultados correspondientes a su diseño: Analyze→Set Analysis

Options→Plane Frame→OK.



Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

Luego se corre el programa dando click en: Analyze→Run Analysis (F5) →Run

Now. Por ultimo solo queda guardar el archivo.

23. RESULTADOS (REACCIONES, MOMENTOS, DEFORMACIONES Y

DIAGRAMAS).

Para observar los resultados arrojados por el programa se da click en Display.

Reacciones: Display→Show Forces/Stresses→Joints→Apply→OK.

Forma resumida (Presionar la tecla F7 y dar click en Apply y OK).



Fuente: Sap2000 V19

Fuente: Sap2000 V19

Momentos: Display→Show Forces/Stresses→Frames/Cables/Tendons

momento(3-3)→Apply→OK. Forma resumida (Presionar la tecla F8

(Moment 3-3) y dar click en Apply y OK).

En esta opción se pueden observar el diagrama de momento flector, para

determinar los valores exactos de los momentos y de las reacciones también

se señala el tramo de la viga y se da click derecho, una vez realizado este

paso se mostraran el diagrama de cortante, el diagrama de momento flector, y



el diagrama de deformación. Para poder conocer el valor exacto del momento

se desplaza el click al punto donde se quiere saber el valor de esta incógnita,

lo mismos sucederá con el valor del cortante y la deformación.

Fuente: Sap2000 V19



Fuente: Sap2000 V19

Deformación: Display→Show Deformed Shape→Apply→OK (F6).

Fuente: Sap2000 V19



Fuente: Sap2000 V19

Para observar el valor de las deformaciones en los apoyos solo se procede a

seleccionar el punto donde se encuentran y dar click derecho, y este

automáticamente arrojara su valor (R2).

Fuente: Sap2000 V19



En caso de que se desee conocer la deformación en cualquiera de los puntos

de la viga simplemente se realiza el mismo procedimiento con el que se

conoce el valor de un momento en cualquier punto.

Fuente: Sap2000 V19

15. ASENTAMIENTOS EN APOYOS (RESTRICCIONES)

Los asentamientos en apoyos son conocidos como restricciones en un diseño de

viga, esto con el fin de que la viga experimente una deformación estricta o

presente algún cambio esperado. En SAP 2000 para asignar un asentamiento se

debe realizar el siguiente procedimiento: se señala el apoyo, inmediatamente se

da click en Assign→Joint Loads→Displacements.

Fuente: Sap2000 V19

Después de haber establecido la opción desplazamiento se señala el valor de este

en la casilla “traslation z”, luego se presionan los botontes Apply y OK. El

comportamiento visual de este desplazamiento tendrá una representación visual

en forma de carga.



Fuente: Sap2000 V19

REFERENCIAS

[1] http://www.eadic.com/sap-2000-software-aplicado-calculo-estructuras/

BIBLIOGRAFIA

Programa Sap2000 Versión 18

guÍa 01 v 1.0 practica de la asignatura anÁlisis ...electronica.facingenieria.com/images/jrha/guia...

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