MÓDULO SAP2000

MÓDULO SAP2000 VASQUEZ MORENO EDGAR Y. PRIMERA PARTE Hojas de cálculo Excel en el enlace: https://usersdrive.com/j6kr7ny0dbt9.html 1. Describa y ejemplifique: a) Eje Local en Elemento Frame y, b) Eje Local en Elemento Shell. Los ejes locales están representados mediante números. En el eje local 1 se encuentra orientado hacia la longitud del elemento frame, en su centroide, el eje local 2 se encuentra orientado en forma paralelo a la sección mayor de elemento, mientras que el eje local 3 es paralelo a la menor dimensión del elemento. Conocer estas direcciones servirá para poder ubicar los resultados en los elementos. En el caso de los elementos Shell, el eje local 1 y 2 (rojo y verde respectivamente) son paralelos al plano, mientras que el eje local 3 (celeste) es perpendicular al plano. Tal como se muestra en la figura. 2. En muros de contención con contrafuertes, ¿bajo qué estados de carga y esfuerzos se dimensiona el espesor de los contrafuertes?. En muros con contrafuertes, el espesor se dimensiona bajo la carga de fuerza cortante (V), esto debido a:  Presión del suelo.  Presión del agua (si hay napa freática).  Sobrecarga. Y mediante la fórmula de la capacidad resistente del concreto, a su vez mediante la igualdad o semejanza con el Esfuerzo cortante del concreto, obtenemos el ancho del contrafuerte que satisfaga la igualdad. MÓDULO SAP2000 3. ¿Cuál debería ser el límite de desplazamiento y deriva en una edificación de concreto reforzado cuyo diseño incluye la interacción Tabique – Pórtico? Sustente su respuesta mediante un ejemplo numérico, con un Ia = 0.80 y Ip = 0.75. Se adjunta hoja Excel Considerando una edificación de tres niveles con interacción tabique - pórtico Datos: Ia = Ip = Ro = R= 0.80 0.75 3.00 1.8 factor de irregularidad factor de irregularidad EJE X NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3 Δi (mm) 0.6890 0.8763 1.1132 0.85R 0.85 1.8 0.85 1.8 0.85 1.8 H (mm) 2620 2630 2600 Δi/Hei 1.05417 0.00040235 1.34074 0.00050979 1.7032 0.00065508 Δi (mm) 0.626 1.3877 1.9916 0.85R 0.85 1.8 0.85 1.8 0.85 1.8 H (mm) 2620 2630 2600 Δi/Hei 0.9578 0.00036556 2.1232 0.00080729 3.0471 0.00117198 T-P CUMPLE 0.005 OK!! 0.005 OK!! 0.005 OK!! EJE Y NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3 T-P 0.005 0.005 0.005 OK!! OK!! OK!! 4. De acuerdo con lo conversado en clase. Para un tanque elevado cuya estructura de soporte tiene un peso de 15700 Kg, ¿cuál debería ser el peso sísmico efectivo a considerar como impulsivo? Peso sísmico efectivo= ƐWw + ƐW’w + Wr + Wi + (0.333333*15,700) Por lo tanto: Pse = W total-i + (0.333333*15,700). 5. Indique si es verdadero o falso y sustente su respuesta a) ¿La cuantía mínima en estructuras contenedoras de líquidos es de 0.0025? FALSO (F) La cuantía mínima en estructuras contenedoras de líquidos es de 0.003 (mencionada en clases). Según el ACI 350 artículo 14.3.2. Es de 0.003. Claro está para condiciones donde las juntas en movimiento (junta de contracción) estén entre 3 a 9 metros. b) ¿El peso sísmico efectivo impulsivo, indicado en clase, que aporta la estructura de soporte de un tanque elevado es del 25%? FALSO (F) La estructura de soporte de un tanque elevado aporta el 33.33%. MÓDULO SAP2000 c) ¿El cálculo de las fuerzas Impulsivas y Convectivas en un Reservorio Elevado se realiza bajo la condición EBP? FALSO (F) Para los tanques elevados el cálculo de las fuerzas se realiza bajo la condición IBP (incluyendo la presión en la base del reservorio). d) En un reservorio circular y rectangular, ¿El peso sísmico efectivo de los muros se afecta por un factor de masa efectiva? VERDADERO (V) Se afecta por un coeficiente (Ɛ), se afecta por este coeficiente para adicionar el efecto o carga inercial de los muros, para un diseño sísmico. e) ¿La Fuerza cortante actuante para diseño en un muro de albañilería y concreto es calculada mediante la sumatoria de fuerzas F11? FALSO (F) La fuerza cortante para diseño en muros de albañilería y concreto, son las fuerzas en los bordes y están dados por la fuerza F12. f) ¿El espesor equivalente para una losa aligerada de 30cm es 10.5cm? FALSO (F) Ea = Pp = Ƴc = te = te = 0.30 m 420.00 kg/m2 2,400.00 kg/m3 Pp Ƴc 0.18 m Espesor del aligerado peso propio del aligerado peso volumétrico del concreto MÓDULO SAP2000 SEGUNDA PARTE 1. Dimensionar y determinar el cortante estático en la base de un reservorio circular de 1200m3 manteniendo una relación 1) Cálculo del peso sísmico efectivo 𝑫 𝑯𝑳 = 𝟑. a) Masa impulsiva Ƴw = HL = D= WL = Wi = 1,000 5.54 16.61 1,199,998.40 0.38066 kg/m3 m m kg WL Por lo tanto, el peso impulsivo del agua es: Wia = 456,792.15 kg Coeficiente de la masa efectiva es: Ɛ= 0.5845 Peso impulsivo del muro circular Peso impulsivo de la viga anular Peso impulsivo del techo = = = 233,027.59 16,917.67 35,265.63 El peso impulsivo para el cálculo del cortante basal es: Wi = 767,072.12 kg b) Masa convectiva Wca = Wca = 0.5405 WL 648,648.0210 kg kg kg kg MÓDULO SAP2000 2) Cálculo de periodos Ec = tw = ρc = r= HL = 3,597.12 17.72 149.8271 27.25 18.17 D/HL = Ksi pulg Lb/pies3 pies pies OK!! 3.00 Cw = 0.1471 CL = 0.3424 ωi = 198.7937269 rad/s 0.031606557 seg Ti = 18 El periodo convectivo se calcula con las siguientes fórmulas: D= λ= 54.49906496 9.982335107 pies Tc = 4.647 seg Componente impulsiva ƐWw = ƐW'w = WT = Wi = Wtotal-i = Ci = Vi = 249,945.27 kg 60,334.70 456,792.15 kg kg 767,072.12 1.1533333 475,639.69 kg Componente convectiva Wc = 648,648.0210 kg Cc = 0.128198099 44,707.23 Vc = kg Cortante en la base: Vbase = 477,736.17 kg kg Por lo tanto la cortante en la base será: 477,736.17 kg MÓDULO SAP2000 2. Diseñar un muro de contención con contrafuerte para sostener el talud de la Figura 1. Se adjunta hoja Excel del cálculo, y pantallazo del SAP 2000. 3. Del ejemplo de diseño del reservorio rectangular realizado en clase, desarrolle el cálculo y diseño en la Dirección Y de análisis, suponiendo que el espesor de las paredes del muro es de 45cm. RESERVORIO RECTANGULAR (Diseño en el eje Y) a) Diseño por Flexión f'c = f'y = M1 = M2 = 280.00 kg/cm2 4,200.00 kg/cm2 kg.cm kg.cm 3,337.5687 3,324.3504 M prom = h= r= 5/8" db = d= 3,330.96 45.00 5.00 1.588 39.21 Mu = 92267.57954 Ru = kg.cm cm cm cm cm a= a= a/2 = 5.125 4.848 0.277 27.70 m m m cm 1" 3/4" 5/8" 1/2" = = = = 5.07 2.85 1.98 1.27 13.85 cm 2.16699919 kg/cm2 ρ= 0.000576219 As= 0.625781024 cm2 Por lo tanto usamos la cuantia mínima As mín= Acero de 5/8" As mín= 0.003*b*e 3.740 cm2 @ 25.00 cm As mín= 0.003*h*a cm2 cm2 cm2 cm2 MÓDULO SAP2000 b) Diseño por Cortante L= t= Acv = f'c = 0.31 m 0.45 m 214.1332 3982.54 12.0866207 17.716545 pulg lb/pulg2 øVc = 10,135.03 lb øVc = 4,606.83 kg pulg pulg 3.96 3.653 0.307 30.70 a= a= a/2 = m m m cm 15.35 cm Del Sap 2000 se obtiene: V1 = V2 = 14,394.24 14,393.10 prom = 14,393.67 Demanda = kg 4,418.86 kg Por lo tanto usamos la cuantia mínima As mín= Acero de 5/8" As mín= 0.003*b*e 4.145 cm2 @ 25.00 As mín= 0.003*h*a cm Acero de 5/8" @ 0.25 m Acero de 5/8" @ 0.25 m MÓDULO SAP2000 4. Diseñar la escalera que se muestra en la Figura 2 considerando que esta es de una vivienda y una capacidad de soporte que Ud. estime. DISEÑO DE ESCALERA 1) Predimensionamiento 3.84 L1 = m L2 = m 4.19 e P CP b = = = = 0.140 0.300 0.165 1.250 m m m m Paso Contrapaso ancho de la escalera 2) Asiganción de cargas: a) Carga viva: Viviendas: Corredores y escaleras: 200 200 kg/m2 kg/m2 b) Carga muerta: Peso de la carga muerta mas la baranda: Peso de los peldaños: 150.00 74.25 kg/m2 kg Primer tramo Segundo tramo 668.25 742.50 kg kg 198.00 194.75 3) Diseño de la cimentación: El diseño de la cimentación se realza bajo cargas de servicio σs = B= P= 1.10 1.25 4,600.61 a= 33.46 cm a= 0.40 m kg/cm2 m kg 4) Diseño del acero: Primer y Segundo Tramo 4a) Acero positivo Mmáx = Mmáx = d= 1,127.65 35,238.91 11.467 Du = Du = 8.5763 kg.m kg.cm cm a= 31.250 cm kg/m2 kg/m2 MÓDULO SAP2000 Usar tabla N° 13 Flavio Abanto 𝛒 Du 0.0025 9.1712 x= 8.5763 0.0023 8.458 𝛒= 0.0023 As = As min = cm2 cm2 0.824 0.786 As = ρ*b*d separación (s): si usamos ø 3/8" (0.71cm2) s= 86.1 si usamos ø 1/2" (1.27cm2) s= 154.1 cm Acero de 1/2" cm @ 25 1/2" 3/8" cm 4b) Acero negativo As min = = = >= As min 0.786 0.412 cm2 cm2 Entonces tomamos: = cm2 0.786 separación (s): si usamos ø 3/8" (0.71cm2) s= 90.4 cm Acero de 3/8" cm @ 25 4c) Acero transversal (Ast) si usamos ø 3/8" (0.71cm2) Ast = 0.645 cm2 s= s <= entonces: 110.1 30 cm cm 30.0 Acero de 3/8" @ cm 30 cm Los momentos (M22) en el eje local 2, son más bajos a comparación del M11, por lo que el diseño para el acero transversal, es con el acero mínimo, como se indica líneas arriba MÓDULO SAP2000 5. Calcular la carga viva en un techo con pendiente del 12.5%. Análisis en 1m de largo Datos: altura (h) = 12.5 cm Largo (L) = 100 cm 12.5 α ArcTang(h/L) = α= 0.124 7.13 ° 100 Por lo tanto la carga viva será: CvT = 79.4 kg/m2 OK!! MÓDULO SAP2000 Figura 1. Figura 2.