Hoja de prácticas 7 1 Ejercicio 25: Guión Sap2000 y resultados Se dispone de los siguientes ficheros: - pb25.sdb con el modelo del apartado 1 - pb25a.sdb con el modelo del apartado 2 Se trabaja en kn, m, ºC y la opción de 3D Frames. Seleccionamos el modelo de vigas y losas (tipo Beam-Slab Building) y se introducen los datos del ejercicio en la ventana que se despliega. Desde el mismo formulario, pinchando en los botones +, se pueden definir las secciones transversales de los pilares de cada planta, las vigas, los forjados, las pantallas y los materiales de vigas, pilares, pantallas y forjados.
2 El material de los pilares, las vigas y las pantallas es hormigón con E = 3 10 7 kpa, ν = 0.2 y un peso por unidad de volumen de 23.5631 kn/m 3. Sin embargo, el material de los forjados es el mismo hormigón pero sin peso propio, que se considera incluido en la carga permanente. Las condiciones de contorno generadas automáticamente son apoyos articulados. Para convertir los enlaces en empotramientos, seleccionamos los nudos de la cimentación y usamos el comando Assign > Joint > Restraints. El modelo generado automáticamente tiene todos los pilares y todas las vigas iguales. Para imponer las secciones adecuadas en cada planta, se seleccionan los elementos a cambiar y se usa el comando Assign > Frame > Frame Sections.
3 El modelo de edificio generado tiene todas las plantas iguales. Para lograr que a partir de la tercera planta desaparezca un cuarto de cada una de ellas, se seleccionan los elementos sobrantes y se borran. Para ello, es útil trabajar en vistas 2D, usando el comando View > Set 2D View. A continuación, como todas las plantas tienen iguales cargas, se selecciona todo el modelo y con el comando Assign > Area Loads > Uniform (Shell) se introducen las cargas. Desde el botón + se pueden definir los distintos tipos de cargas sin necesidad de crearlos previamente. Este paso hay que repetirlo para cada tipo de carga.
4 Para que las cargas introducidas sean consideradas como masas para el cálculo dinámico se utiliza el comando Define > Mass Source > From Element and Additional Masses and Loads (la carga permanente y el 50% de la carga variable). La ductilidad de la estructura es muy alta (μ = 4). Aplicando la normativa NCSE-02 se obtiene el siguiente espectro de seudoaceleraciones, que se utilizará en el modelo de Sap2000. Para introducir el espectro de seudoaceleraciones se usa el comando Define > Functions > Response Spectrum > User >Add New Function.
5 Con el comando Define > Load Cases se definen dos nuevos casos de carga para el análisis del espectro de seudoaceleraciones en dos terremotos diferentes que combinan las dos direcciones principales. Usamos un factor de escala de 9.81 m/s 2, pues el espectro introducido se expresa respecto de la aceleración de la gravedad (0.3 9.81 = 2.943 m/s 2 ). Los periodos fundamentales obtenidos en el análisis modal de la estructura en el apartado 1 son: T 1 = 1.07 s, T 2 = 1.03 s, T 3 = 0.89 s
6 Debido a la geometría de la estructura, los dos primeros modos no se asocian a una dirección principal, ya que incluyen rotaciones, su participación en masa es de un 68 % (Display > Show Tables > Analysis Results > Structure Output > Modal Information > Table: Modal Participating Mass Ratios). Para alcanzar una participación en masa del 90 % en las direcciones X e Y es necesario considerar en el análisis los 8 primeros modos. En el análisis espectral los movimientos resultantes máximos son de 4.27 x 4 = 17.08 cm. Para añadir las pantallas, primero se define el tipo de sección transversal (Define > Section Properties > Area Sections) y luego se malla con el comando Draw > Draw Poly Area pinchando directamente sobre la pantalla.
Al incluir en el modelo la pantalla planteada, los periodos fundamentales se reducen al aumentar la rigidez de la estructura en mayor proporción que su masa: T 1 = 1.01 s, T 2 = 0.88 s, T 3 = 0.54 s, acoplándose en mayor medida la traslación y la torsión. 7
La pantalla distorsiona el comportamiento de la estructura al incrementar la excentricidad entre el centro de masas y el centro de rotación, provocando que incluso los desplazamientos máximos resultantes se incrementen respecto a la estructura sin pantalla. Se obtiene un máximo en los movimientos resultantes de 4.94 x 4 = 19.78 cm. 8