modelacion del tanque elevado en el sap

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TANQUE ELEVADO

1. Características del Material

Concreto = 280 Kg/cm2

Acero = 4200Kg/cm2

2. Características de Las Secciones

Fuste (espesor = 0.20m)

Cuba (espesor = 0.20m)

Fondo Cónico (espesor = 0.20m)

Fondo Esférico (espesor = 0.20m)

Cúpula (espesor = 0.10m)

Viga Cimentación Superior – VCS (0.25 x 0.40 m)

Viga Cimentación Inferior – VCI (0.30 x 0.40 m)

Viga Fondo Cimentación – VFC (0.35 x 0.60 m)

3. Recubrimiento para todas las secciones

15.00

16.05

18.56

19.61

0.00

5 m

Fuste

Cuba

Cúpula

Fondo

Cónico

Fondo

Esférico

VCS

VCI

VFC

X

Z

Top (Arriba)

Botton (Abajo)

0.0250.035

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MODELACIÓN DE UN TANQUE ELEVADO EN EL SAP 2000 VERSIÓN 14.1.0 IMPORTANDO DESDE EL AUTOCAD

Lo primero que debemos de hacer es abrir el programa, una forma de abrir el programa es de la siguiente manera:

Inicio – todos los programas – Computers and Structures – SAP2000 14 – SAP2000

Presionar ok

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Cambiando las unidades con lo que vamos a trabajar en este caso Tonf-m-C:

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Ahora proseguiremos a crear un nuevo modelo:

File-New Model

Elegir la opción Blank (Se elige esta opción porque es muy útil y recomendable para importar un modelo)

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Ahora importando la figura del tanque que esta dibujado en el autocad hacia el SAP2000.

File – Import – Autocad. dxf

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Buscando el archivo donde está guardado, seleccionando el archivo y abrir.

Ok

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Como lo hemos dibujado en el autocad a través de líneas, para el SAP sería tipo frames, ubicándonos en la opción Frame y buscando el nombre del archivo (tanque).

Ok

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Seleccionando todo el archivo - Select All (Ctrl +A).

Ahora replicamos (Edit - Replicate)

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Seleccionando la opción radial, paralelo hacia el eje x y borrar el elemento seleccionado (delete).

Ok

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Cambiando las coordenadas como están en el ejercicio.

Anticlick – Edit Grid Data – click.

Modify / Show System.

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Editando las coordenadas en el eje X, Y y Z. como se encuentra en el pdf.

Ok

Ok

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Moviendo el tanque hacia una distancia -2.5 respecto al eje X.

Select All – Edit – Move.

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Editar en el eje X: -2.5, Ok.

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Dando la forma del tanque, tenemos que extrudir:

Select All – Edit – Extrude – Extrude Lines to Areas.

Seleccionar la opción Radial, girar alrededor del eje Z en el punto (0,0), angulo 10º, número de veces=36.

Ok

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Como tenemos el tanque modelado en el Sap, ahora nos concentraremos en crear los materiales que va hacer construido el tanque.

DEFINIR MATERIALES DEL TANQUE

Definiendo los materiales: Define – Materials.

Como tenemos el material 4000Psi que equivale a 280 Kg/cm2, hacemos solamente una copia para luego cambiarlo a las características del material requerido.

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Seleccionando el material 4000Psi – Add Copy of Material.

fc: 2800 Ton/m2.

Peso por unidad de volumen: 2.4 Ton/m3.

Módulo de elasticidad del concreto: 150000*sqr(280) = 2509980.10

Ok

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Para el acero tenemos que adicionar un nuevo material.

Add New Material Quick.

Tipo de material: Rebar

Especificación: Acero grado 60.

Ok

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Igual que el concreto modificamos las características al acero 4200

Fy: 42000 Ton/m3.

Modify show material

Ok

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Ok

El siguiente paso será crear las secciones del tanque:

DEFINIR SECCIONES DEL TANQUE

Como lo hemos extruido de líneas hacía áreas, las secciones del tanque lo definimos en la sección tipo área.

Define- Section Properties- Area Sections.

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Add New Section: Seleccionar el tipo Shell.

Nombre de la sección: Fuste.

Colocar las características que se muestran en la imagen:

Ok – ok.

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Nombre de la sección: Cuba.

Colocar las características que se muestran en la imagen:

Nombre de la sección: Fondo cónico (FC).

Colocar las características que se muestran en la imagen:

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Nombre de la sección: Fondo Esférico (FE).

Colocar las características que se muestran en la imagen:

Nombre de la sección: Cúpula

Colocar las características que se muestran en la imagen:

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Nombre de la sección: Viga de la cimentación superior (VCS)

Colocar las características que se muestran en la imagen:

Nombre de la sección: Viga de la cimentación inferior (VCI)

Colocar las características que se muestran en la imagen:

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Nombre de la sección: Viga fondo de cimentación (VFC)

Colocar las características que se muestran en la imagen:

OK-OK

OK

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ASIGNAR SECCIONES DEL TANQUE

Primero visualizaremos la parte que queremos asignar.

Ok

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Seleccionando como se muestra en la imagen (fuste)

Assign – Area - Sections

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Ubicar la opción Fuste

Ok

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Al igual que el anterior visualizaremos lo que queremos asignar. View – Set Limits

Ok

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Seleccionando como se muestra en la figura, luego Assign – Area – Sections y elegir la opción Fondo Esférico (FE)

Ok

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Igual que en los demás asignamos el Fondo Cónico (FC)

Ok.

Luego Visualizaremos donde vamos asignar la sección de la cuba. View – Set Limits – ok.

Seleccionando todo

alrededor para el

fondo cónico

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Asignación de la Cuba (se asigna igual que en los casos anteriores), Assign – Area – Sections y elegir la opción Cuba

Ahora Visualizaremos donde se va asignar la cúpula. View – Set Limits – ok.

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Asignación de la Cúpula (se asigna igual que en los casos anteriores), Assign – Area – Sections y elegir la opción Cúpula

Visualizaremos todo el tanque para observar si están asignados correctamente, en Set Z Axis Limits (Límites del eje Z) presionar la opción Show All (mostrar todo) – ok.

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View – Set Display Options – Extrude View - ok

Ok.

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Ahora para la asignación de la viga fondo de cimentación (VFC), tenemos que dividir el fuste (h = 15m) a la altura igual que la VFC (h = 0.60m), entonces el número de divisiones será: 15/0.60 = 25 divisiones.

Seleccionando todo el fuste – Edit – Edit Areas – Divide Areas

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Ok

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Visualizando solamente la parte donde se va asignar la Viga Fondo de Cimentación (VFC)

Ok

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Asignar la sección de la Viga Fondo de Cimentación (VFC)

Seleccionar como se muestra en la figura – luego Assign – Area - Sections

Ubicar la sección VFC – OK.

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Luego Asignar las dos secciones de la Viga de Cimentación Inferior y Superior.

Primero tenemos que visualizar la sección de la cuba con el objetivo de dividirlo en partes iguales para la asignación de las dos Vigas de Cimentación (Inferior y Superior)

Ir a la opción View – Set Limits – ok.

Una vez que se muestre la sección de la Cuba en la pantalla del programa Sap. Seleccionamos toda la sección de la Cuba y nos dirigimos a la opción Edit – Edit Areas – Divide Areas.

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Ahora dividiendo la Cuba en partes Iguales. Sabemos que las alturas de la vigas de cimentación tanto Inferior como Superior son de 0.40, entonces procederemos hacer el siguiente cálculo (18.56 – 16.05)/0.40 = 6.275 Divisiones.

Ok

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Una vez que se ha dividido la sección de la Cuba, visualizaremos la sección donde se va asignar la Viga de Cimentación Inferior (VCI).

View – Set Limits.

Ok

Ahora Asignar – Seleccionando como se muestra en la imagen – Assign – Area – Sections. Ubicar la opción VCI – OK

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Ahora visualizaremos la sección donde se va asignar la Viga de Cimentación Superior (VCS).

View – Set Limits.

Ok

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Ahora Asignar – Seleccionando como se muestra en la imagen – Assign – Area – Sections. Ubicar la opción VCS – OK

Ok

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Finalmente Visualizaremos todo el Tanque para observar si están asignadas todas la secciones correctamente.

View – Set Limits.

Ok

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DEFINICION DE CARGAS QUE ACTUAN EN EL TANQUE

Definiendo la carga Presión de Agua.

Define – Load Patterns.

Digitar En Load Pattern Name: Presión de Agua, Seleccionar en Type : Other.

Finalmente Add New Load Pattern

Ok

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Definiendo la carga Empuje.

Define – Joint Patterns.

Digitar En Patterns: Empuje.

Finalmente Add New Pattern Name.

Ok

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ASIGNAR LAS CARGAS QUE ACTUAN EN EL TANQUE

Visualizando donde se va asignar las cargas de empuje y presión de agua.

View – Set Limits – ok.

Asignar la carga Empuje.

Assign – Joint Patterns.

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Los valores que se muestran en la figura se calculan de la siguiente manera de acuerdo al Empuje de agua.

Para x=0, y=0, z=15 Empuje de agua = 3.56 Kgf/m2.

Para x=0, y=0, z=18.56 Empuje de agua = 0 Kgf/m2.

Reemplazando estos valores en la ecuación (Pattern Value =Ax + By + Cz + D). Por lo tanto los valores de las

Constantes son A=0, B=0, C=-1, D=18.56.

Ok

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Luego de asignar la carga Empuje, asignaremos la carga Presión de Agua.

Assign – Area Loads – Surface Pressure (All)…

Ok

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Observando la imagen nos damos cuenta que en la sección VCS, VCI y la Cuba, la presión de agua está empujando hacía dentro por lo que no es la orientación correcta.

La presión de agua en estas secciones debe estar hacia fuera ya que el agua empuja sobre estas secciones, para cambiar la orientación de la presión hacemos uso de la siguiente opción Reverser Local 3.

Seleccionamos las secciones VCI, VCS Y Cuba de la siguiente manera como se muestra en la imagen:

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Ok.

Luego ir a la opción Assign – Area – Reverse Local 3…

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Elegir la segunda opción (Keep Assigns in Same Local Orientation)

Ok

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Para visualizar si las cargas están en la orientación correcta. Nos vamos a la opción Display – Show Load Assigns – Area…

Ir a la opción Surface Pressure Values (Los Valores de Presión de Superficie) – ok.

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Mostrando todo el tanque – View – Set Limits – ok.

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ASIGNAR RESTRICCIONES EN LA BASE DEL TANQUE

Nos ubicaremos en el plano xy – Luego seleccionamos como se muestra en la figura.

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Luego de seleccionar nos dirigimos a la opción Assign – Joint – Restraints…

Para el ejemplo del tanque seleccionaremos el empotramiento perfecto como se muestra en la imagen, pero cabe indicar que esto no ocurre en la realidad ya que ningún tipo de suelo actúa de esta manera.

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CORRER ANALISIS DEL MODELAMIENTO DEL TANQUE

Ir a la opción Analyze – Run Analysis

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Elegir para el análisis el MODAL. Luego Run Now.

Espero que les sirva de ayuda. Cualquier comentario o error sobre este documento hacérmelo llegar al correo que dejo a continuación:

Email: carlosramirezha@hotmail.com

Gracias Atte. Carlos Ramírez Humberto Alonso.