Estructuras Metálicas con SAP2000.INGENIERÍA MECÁNICAPPT

DISEÑO

1. Estructuras Metálicas con SAP2000Estructuras Metálicas con SAP2000
PRESENTADO POR:PRESENTADO POR:
INGENIERO FRANCISCO JORDÁN, MSc., Mg.INGENIERO FRANCISCO JORDÁN, MSc., Mg.

2. CONTENIDOCONTENIDO
1.Práctica 1: Análisis de pandeo.
2.Práctica 2: Cálculo de factores de longitud no
arriostrada.
3.Práctica 3: Aplicación de la norma AISI 100-16.
4.Práctica 4: Carga distribuida en elementos tipo
área.
5.Práctica 5: Cálculo de cargas de viento en una nave
industrial.
6.Práctica 6: Diseño de una nave industrial.

3. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
SAP2000 es un programa comercial de cálculo de
estructuras basado en Métodos Matriciales. El origen de
su nombre viene de sus siglas en inglés de Structural
Analysis Program (Programa de Análisis Estructural).
SAP2000 posee una interfaz gráfica 3D, preparado para
realizar, de forma totalmente integrada, la modelación,
análisis y dimensionamiento del más amplio conjunto de
problemas de ingeniería de estructuras.

4. Práctica 1Práctica 1
1. Cálculo manual de la capacidad de carga a pandeo de una
columna, considerar simplemente apoyado.
Datos:
Carga critica de Euler:
2. Comprobar lo calculado en SAP2000
a) Abrir el programa
b) Definir una plantilla de trabajo (grid), con los siguientes datos:
(Nota: Aplicar el automatic mesh frame antes de analizar)

5. 3. Definir el material.
4. Definir un perfil cuadrado
de dimensiones 10x10cm,
espesor de pared 1 cm.
5. Graficar miembro
estructural.
6. Asignar restricciones.
7. Modificar carga muerta.
8. Dividir el elemento en 10
partes (automatic mesh
frame)
10. Ejecutar y verificar con los
cálculos manuales

6. Práctica 2Práctica 2
Determinar los factores de longitud no arriostrada para el siguiente
pórtico:
Aplicar las siguientes condiciones:
1.Los arriostramientos tienen conexiones rígidas
2.Los arriostramientos tienen conexiones simples
Una vez determinado los factores aplicar el diseño y verificar la demanda
capacidad del cordón superior . Que sucede si dividimos en 10 partes a
este miembro?

7. Aplicar una carga viva de 150 kN en la parte superior.
Unidades kN-m. Utilizar la siguiente malla:

8. CONSIDERACIONES PARA APLICAR EL DISEÑO EN PERFILES CONSIDERACIONES PARA APLICAR EL DISEÑO EN PERFILES
CONFORMADOS EN FRIOCONFORMADOS EN FRIO
El proceso de conformado en frio induce la fluencia y la deformación plástica puesto que el material conformado cambia sus propiedades habituales, es decir incrementa el valor de Fy y Fu, también la ductilidad se ve reducida.

Yu, W. W., LaBoube, R. A., & Chen, H. (2019).
 Cold-formed steel
design. John Wiley & Sons.

9. Yu, W. W., LaBoube, R. A., & Chen, H. (2019).
 Cold-formed steel
design. John Wiley & Sons.

10. Yu, W. W., LaBoube, R. A., & Chen, H. (2019).
 Cold-formed steel
design. John Wiley & Sons.

11. ALGUNAS APLICACIONESALGUNAS APLICACIONES
Yu, W. W., LaBoube, R.
A., & Chen, H.
(2019).
 Cold-formed
steel design. John
Wiley & Sons.

12. ALGUNAS APLICACIONESALGUNAS APLICACIONES
Yu, W. W., LaBoube, R.
A., & Chen, H.
(2019).
 Cold-formed
steel design. John
Wiley & Sons.

13. ALGUNAS APLICACIONESALGUNAS APLICACIONES
Yu, W. W., LaBoube, R. A., & Chen, H. (2019).
 Cold-formed steel
design. John Wiley & Sons.

14. Práctica 3: Práctica 3: Aplicación de la norma AISI 100-16Aplicación de la norma AISI 100-16
Calcular la demanda capacidad del siguiente perfil.
1.Aplicar la norma AISC LRFD 2016
2.Aplicar la norma AISI 100-16
La columna soporta una carga viva de 20 kip y una
carga muerta de 5 kip. Utilizar cualquier material con
limite de fluencia de 50 ksi.

15. Práctica 4: Carga distribuida en elementos tipo área Práctica 4: Carga distribuida en elementos tipo área
Determinar los diagramas de momento y cortante en una viga, la fuerza de 50 kN/m²
en dirección de la gravedad, aplicado a un área que transmita las fuerzas hacia las
vigas de un marco de 4x4 metros. Revisar los datos calculados en SAP2000.

16. Crear un material NULO:

17. Asignar un material NULO a un elemento tipo área:

18. El objetivo de esta practica es entender como el SAP2000 calcula las cargas
de elementos área que son trasmitidos a las vigas, lo cual constituye una
herramienta para facilitar la asignación de presiones de viento. Los
diagramas de corte y momento se pueden obtener mediante métodos de
integración o a su vez utilizar esta aplicación en línea:
https://skyciv.com/es/free-beam-calculator/
Presiones
de viento

19. Ejes LocalesEjes Locales
En el SAP2000 su ubican, los
elementos tipo join, frame y
área de acuerdo a ejes
locales, en la figura se muestra
el eje local de un elemento
área. Se identifican de la
siguiente manera.
Eje local 1
(Rojo)
Eje local 2
(Verde)
Eje local 3
(Celeste)
Ejes
globales
Los ejes locales se
pueden reubicar la
orientación de acuerdo a
la necesidad o a la
posición del elemento en
una estructura metálica.

20. Cargas de Viento:Cargas de Viento:
Según ASCE 7-16 la Velocidad básica de viento corresponde a una velocidad de
ráfaga de 3 s a 10 m (33 pies) sobre el suelo en la categoría de exposición C.

Categoría Exposición B: Para los edificios u
otras estructuras con una altura media del
tejado altura media del tejado inferior o igual a
9,1 m (30 pies), se aplicará la exposición B,
generalmente ubicadas en zonas urbanas.

21. Cargas de Viento:Cargas de Viento:
Categoría Exposición C: Para zonas donde no se aplique las categorías B o D. O el si el sitio se ubica en
zonas abiertas con obstáculos dispersos.

22. Cargas de Viento:Cargas de Viento:
Categoría Exposición D: Franjas costeras planas y sin obstáculos, expuestos a vientos de aguas abiertas.

23. Método de aplicación de cargas:Método de aplicación de cargas:
El método a utilizar es el direccional que consiste en determinar las cargas de viento en dos direcciones:

Identificación de presiones de viento y parámetros característicos según la ASCE 7-16.

Ver pagina 276 ASCE 7-16.

24. Método de aplicación de cargas:Método de aplicación de cargas:
Viento normal a la cresta (cumbrero) o ridge en ingles.

25. Método de aplicación de cargas:Método de aplicación de cargas:
Viento paralelo a la cresta (cumbrero) o ridge en ingles.

Practica 5: Para una aplicar de manera automatizada se presenta una hoja de calculo en MathCAD.

26. Fotos de estructuras caídas:Fotos de estructuras caídas:

32. Práctica 6:Práctica 6:
Diseñar una cubierta a 2 aguas, con dimensiones de en planta de 20x20 metros,
altura de columna 4.6 metros, una altura total de 7 metros, el sitio se ubica en la
zona industrial de Quito. Según los planos arquitectónicos se tiene las siguientes
medidas:

36. COMBINACIONES DE CARGA:
Combinación 1: 1.4D
Combinación 2: 1.2D+1.6L+0.5max[Lr; S; R]
Combinación 3: 1.2D+1.6max[Lr; S; R]+max [L;0.5W]
Combinación 4: 1.2D+1W+1L+0.5max[Lr; S; R]
Combinación 5: 1.2D+1E+1L+0.2S
Combinación 6: 0.9D+1W
Combinación 7: 0.9D+1E
Velocidad de viento considerada: 75 km/h (NEC 2015)
Acero ASTM A36; fy = 2530 kgf/cm²; fu = 4077 kgf/cm², el sismo
determinar según el sitio, peso de la cubierta 5 kg/m². Carga viva no
permanente 40 kg/m² (Ceniza), carga de granizo 50 kg/m² (NEC
2015), carga por instalaciones eléctricas y neumáticas 15 kg
aplicadas en 4 sitios en los pórticos . Separación entre correas 1.5 m,
cantidad de pórticos 5.