Ing. Martin Somarriba L. Análisis Estructural II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE TECNOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN

DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS

CURSO INTRODUCTORIO DE SAP2000

PRÁCTICA No. 3

ANÁLISIS DE ARMADURAS EN EL PLANO

EJERCICIO

Calcule las fuerzas en todas las barras de la armadura para la torre metálica mostrada en

la figura. Los elementos tienen área de 10 cm2 y son de acero ASTM A36.

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Temática por abordar:

1- Utilización de la plantilla 2D TRUSSES para analizar cerchas planas.

2- Opción DRAW FRAME.

3- Edición de líneas.

4- Liberación de momentos en nodos.

5- Asignación de cargas nodales.

PASO A PASO

I. Inicio del modelo

a) Ejecutar el programa

b) Cambiar las unidades de medida a KN, m, C.

c) Abrir modelo nuevo (File→New Model o bien Ctrl+N).

d) Seleccionar la plantilla 2D Trusses.

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e) Seleccionar de la lista desplegable la opción Vertical Truss e Ingresar los datos

Number of divisions (cantidad de tableros horizontales): 5

Height (Altura): 4 Division Lenght (Longitud de tableros): 3

f) Seleccionar la opción Use Custom Grid Spacing and Locate Origin. Al activarse el

botón Edit Grid…, pulsarlo.

g) Seleccionar la opciones Spacing y Glue to Grid Lines. Ingresar los valores

mostrados en la figura para las columnas Grid ID y Spacing sólo para X Grid Data y

Z Grid Data. Luego, presionar OK. Presionar OK nuevamente.

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II. Modificación del modelo

a) Guardar el modelo (preferiblemente).

b) Si se prefiere, puede cerrarse la ventana izquierda de la pantalla (la de la vista 3D).

c) Seleccionar los elementos de los tableros 1, 2, 4 y 5 arrastrando el puntero de

derecha a izquierda. Después borrarlos con la tecla DEL.

d) Seleccionar el nodo A. Después Assign → Joint → Restraints… y en las opciones de

apoyos escoger la del pasador. Pulsar OK.

e) Seleccionar el nodo B. Después Assign → Joint → Restraints… y en las opciones de

apoyos escoger la del rodillo. Pulsar OK.

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f) Draw → Draw Frame/Cable/Tendon o el ícono . En el formulario que aparece,

seleccionar de la lista desplegable Moment Releases la opción Pinned. Formar los

elementos deseados cliqueando los nodos iniciales y finales correspondientes.

g) Formar los elementos deseados cliqueando los nodos iniciales y finales

correspondientes. Note que los elementos verticales de los ejes B y E terminan con

un exceso de longitud. Este problema lo solucionaremos en el siguiente paso.

h) Seleccionar las cuerdas inclinadas, los elementos verticales que deseamos cortar y

el extremo que deseamos alinear de éstos últimos. Después Edit → Edit Lines →

Trim/Extend Frames… y seleccionar la opción Trim Frames.

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i) Dibujar los elementos que faltan. Draw → Draw Frame/Cable/Tendon. Mientras el

puntero está en modo de dibujo, si se desea “desactivarlo”, hacer click derecho, y

para reactivarlo hacer click izquierdo donde se desea continuar.

j) Para visualizar las articulaciones en los extremos de los elementos, presionar el

ícono y a continuación seleccionar la opción Releases en

Frames/Cables/Tendons. OK.

k) Seleccionar las dos cuerdas que todavía están continuas y el nodo central.

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l) Edit → Edit Lines → Divide Frames… y en el formulario seleccionar Break at

intersections with selected Joints, Frames, Area Edges and Solid Edges. OK.

a) Seleccionar nuevamente los segmentos de las cuerdas (verificar que ya estén

separados). También seleccionar los elementos verticales y horizontales del

tablero inferior ABCD. Luego Assign → Frame → Releases/Partial fixty…

b) En el formulario que aparece, seleccionar la liberación del momento en 22 y 33

tanto al inicio como al final, así como la torsión en solamente uno de los extremos.

De esta manera los elementos seleccionados quedan articulados en sus extremos.

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III. Definición de materiales

a) Define → Materials…

b) Pulsar Add New Material.

c) Seleccionar de la lista desplegable ASTM A36.

d) OK. OK.

IV. Definición de secciones

a) Define → Section Properties → Frame Sections…

b) Add New Property… Seleccionar de la lista desplegable la opción Other. Luego, el

botón Section Designer.

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c) Seleccionar en Base Material el acero A36. Después presionar Section Designer…

d) Seleccionando el ícono en la barra de herramientas izquierda del Section

Designer, hacer click en el centro de coordenadas para dibujar automáticamente

un cuadrado.

e) Cambiar las unidades a kN, cm, C con la lista desplegable de la esquina inferior

derecha.

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f) Seleccionar el ícono Reshaper y hacer click derecho en cualquier punto

interno del cuadrado.

g) En el formulario que aparece, seleccionar A36 como material, en Width escribir 2 y

en Height escribir 5 (para tener un elemento de 10 cm2). OK. Done.

h) Nombrar la sección a su preferencia. En este caso, EA. OK. OK.

i) Seleccionar todo el modelo. Luego, Assign → Frame → Frame Sections… Escoger la

sección EA y pulsar OK.

V. Asignación de cargas

a) Ir a Define → Load Patterns…

b) Cambiar en. Self Weight Multiplier el valor de 1 por 0 y presionar Modify Load

Pattern. Después pulsar OK.

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c) Seleccionar todos los nodos superiores (K, L, M, N, O, P). Luego, Assign → Joint

Loads → Forces…

d) En Force Global Z ingresar -12. OK.

e) Seleccionar el nodo K. Luego, Assign → Joint Loads → Forces…

f) En Force Global X y cuidando tener los demás valores en 0, así como la opción de

Add to Existing Loads, ingresar 20. OK.

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g) Seleccionar los nodos G, E, C. Luego, Assign → Joint Loads → Forces…

h) En Force Global X ingresar 40. OK.

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VI. Corrida del análisis

a) Analyze → Set Analysis Options… → Plane Frame XZ Plane. Luego OK.

b) Analyze → Set Load Cases to Run… Aquí seleccionar el caso MODAL y pulsar

Run/Do Not Run Case.

c) Presionar Run Now.

VII. Visualización de los resultados

a) Deformada

Display → Show Deformed Shape → OK. O bien F6 o su ícono

b) Diagramas de axial

Display → Show Forces/Stresses → Frames/Cables/Tendons… → Axial Force → OK. O

bien F8 o su ícono

c) Reacciones

Display → Show Forces/Stresses → Joints → OK. O bien F7 o su ícono .