Modelación estructural

Procederemos analizar el pre-dimensionamiento detallado anteriormente modelándolo la platea de cimentación en el software SAP2000, teniendo sus dimensiones y las cargas actuantes de cada columna obtenidas a través del SAP2000, detallaremos a continuación los pasos más importantes realizados en el software. Dimensionamiento de la platea de cimentación:

Comenzaremos con la modelación de la estructura de nuestra platea de a: Aceleración (gals)

g: Gravedad.

Fas: Factor de amplificación del suelo.

RM: Factor de reducción de resistencia sísmica. VM: Cortante Basal total de diseño.

cimentación, para ello ingresaremos a la opción NEW MODEL (nuevo modelo) donde seleccionaremos también las unidades con las cuales vamos a modelar nuestra estructura.

Figura 44: Selección de nuevo modelo y dimensiones de la platea Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Definición de materiales:

 Calidad de concreto a utilizar f’c = 210 kg/cm²

 Módulo de elasticidad de hormigón = 15000√f´c

Figura 45: Definición de materiales Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Dimensionamiento de la platea:

Comenzaremos a dimensionar las secciones de la platea, para lo cual procederemos a utilizar la opción DEFINE > SECTION PROPERTIES > AREA SECTIONS, se presentara una nueva ventana en la cual se tendrá

que ingresar las secciones de nuestra platea como la calidad del concreto con el que vamos a trabajar para efectuar nuestro análisis.

Figura 46: Dimensionamiento de la platea. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Asignación de áreas a la platea:

Para realizar la asignación de las áreas, utilizaremos la herramienta

Quick Draw Área, en el cual tendremos una pequeña ventana la cual nos ayudará a seleccionar el dimensionamiento creado anteriormente, véase figura 42. Luego de esto seleccionaremos cada tramo de la platea como vemos en la figura 43.

Figura 47: Asignación de aéreas de la platea. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Ingreso del coeficiente de Balastro.

Para ingresar el coeficiente de Basalto, comenzaremos seleccionando toda el área de la platea y luego nos dirigiremos al menú ASSING, AREA, AREA SPRING, en la cual se mostrara ventana en la cual se nos permitirá ingresar el valor del coeficiente de Balastro que para nuestro caso es 2400T/m3 (obtenido mediante el estudio de suelos).

Figura 48: Ingreso el coeficiente de Balastro. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Asignación de restricción

En el siguiente paso vamos a seleccionar todas las estructuras para poder asignarles las restricciones.

Figura 49: Asignación de aéreas de la platea. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Discretización de los elementos de área:

Es de mucha importancia la Discretización de la malla en elementos más pequeños; como primer paso seleccionaremos los elementos Área y a continuación nos dirigiremos al muna Assign > Área > Automatic Área Mesh… para definir la división automática de los elementos Área.

Figura 50: Discretización de los elementos de Área. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Figura 51: Discretización de los elementos a sus mínima expresión. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Figura 52: elementos discretizados. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Definición de los estados de carga:

Los datos de carga que utilizaremos en el proyecto actual corresponden al sistema de carga muerta DEAD véase tabla 14, sistema de carga viva

LIVE esta carga la dada por la norma véase tabla 15, sistema de carga de

TABIQUERIA y el sistema de carga P que corresponden a las cargas provenientes de las columnas las cuales están detalladas en la figura 39.

Figura 53: Definición de los estados de carga. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Para comenzar a definir este sistema de carga, partimos a optar el menú

DEFINE > LOAD PATTERNS… en la cual se abrirá una ventana de definición de cargas, en el que se puede observar el tipo de carga muerta (DEAD), la misma que considera adicionalmente el peso propio de la estructura. Para agregar el estado de carga viva (LIVE), en la casilla Load Name escriba LIVE, y en Type elegimos Live para añadirlo a la lista damos clic en Add New Load. De igual modo integraremos los otros estados de carga, una vez ingresado los estados de carga daremos clic en OK para que quede procesado.

Figura 54: Estados de carga

Asignación de cargas:

Nuestra platea de cimentación va a estar sujeta a las cargas procedentes de cada una de las columnas las cuales se considerarán como cargas puntuales; cabe mencionar que la carga de tabiquería del primer nivel, la cual será una carga uniforme asignada en los elementos Área con un valor de 0,16 tn/m²; y la sobrecarga sobre el mismo nivel, que es de 0,25 tn/m².

Figura 55: Asignación de carga

Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Primero ingresaremos las cargas procedentes de las columnas; para lo cual, se deben escoger las columnas que transmiten la misma carga y luego ir al menú Assign > Joint Loads > Forces…en donde se nos abrirá la siguiente ventana en la cual ingresaremos las fuerzas procedentes de la superestructura. Cabe mencionar que se debe ingresar paso a paso cada una de las descargas de cada columna.

Figura 56: Ingreso de cargas de cada columna Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Figura 57: Detalle de cargas actuantes de cada columnas. Fuente: A Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Ahora vamos a ingresar las cargas aplicadas en los elementos de Área; para lo cual aremos lo siguiente: primero seleccionaremos toda el área de la platea y a continuación iremos al menú Assign > Joint Loads > Uniform (Shell)… una vez ingresado a este menú seleccionaremos el estado de carga TABIQUERIA, donde tendremos que ingresar en valor de 0,16 tn/m². Damos clic en OK. De igual manera ingresaremos también las cargas restantes.

Figura 58: Asignación de la carga de Tabiquería Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo.

Figura 59: vista en planta del ingreso de carga Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Análisis de la estructura

Una vez ya definido el modelo, el paso a seguir será el análisis de la estructura; para el respectivo análisis iremos al menú Analyze > Set Analysis Options como podemos apreciar en la figura 56.

Figura 60: Ingreso al menú opciones de análisis. Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Veremos a continuación una nueva ventana de opciones en donde seleccionaremos la opción Space Frame, debido a que se está realizando un análisis tridimensional

Figura 61: Selección de análisis tridimensional Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo

Nos dirigiremos nuevamente al menú Analyze > Set Analysis Cases to Run; el programa nos mostrara una nueva ventana en donde definiremos los casos de carga que se desea ejecutar en el análisis, una vez definido los casos de carga damos clic en RUN NEW.

Figura 62: Definición de Casos de carga Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo.

Figura 63: Corremos el programa Fuente: Samuel Esteban Mosquera Arroyo