Foros Ingeniería Civil

Hola, mi nombre es Sergio Medina y soy Colombiano; el año pasado fui estudiante del ingeniero Morrison, en un curso enfocado a diseño de edificaciones en Etabs, Sap2000 y Safe, en la ciudad de Bogotá Colombia.

Hoy quiero que me colaboren con una duda, soy estudiante de ingeniería civil y para esta temporada de vacaciones estoy trabajando, tengo un proyecto de un "teleférico" de una sola canasta para un cupo de 10 personas máximo, realice un modelo en Sap2000 con los elementos tipo cables, y obtuve la deformada por efecto de catenaria con las tensiones iniciales que se me permitieron para comprobar lo que otro ingeniero había realizado en Excel (el resultado fue satisfactorio), hay que destacar que el diámetro del cable es 1" y realice un cálculo para hallar el diámetro equivalente pues el programa lo toma como si fuera macizo (el resultado fue 2.112cm) y el material fue suministrado por el ingeniero y muy similar a el acero A53GrB que el programa tenia por defecto, asigne cargas a diferentes longitudes del cable (simulando una carga móvil) y aplique combinaciones con base a nuestro reglamento NSR10 (pues en estos momentos no se me ha autorizado a usar un reglamento específico para este tipo de estructuras), posteriormente transforme todas las combinaciones a casos No Lineales con parámetros de geometría P-Delta y Largos desplazamientos. Hasta este instante creo haber realizado correctamente el modelo.

El problema en el que me ha insistido, el ingeniero que supervisa mi trabajo es que no está de acuerdo con los resultados del análisis, pues los desplazamientos están redondeando +/- 7m en los diferentes tramos de cable (pues dividí la geometría del cable en 20 secciones para asignar cargas puntuales).

Si alguno de ustedes ingenieros conoce el porqué de estos resultados se lo agradecería, pues debo presentar un informe con el debido análisis de resultados explicando el porque dichos desplazamiento de lo contrario modificar el modelo para que los resultados sean más reales.

Adjunto 2 Modelos en Sap2000 V15, uno con casos de cargas No lineales y geometría P-Delta y Largos desplazamientos y otro con solo geometría P-Delta.

Muchas Gracias
Saludos desde Colombia.

(Trate de adjuntar el archivo pero no me lo permitió el foro, "Bueno, esta no es una regla, solo se recomienda que si expresas alguna duda en algún modelo que estes realizando, adjuntes el archivo de tu modelo (.SDB) comprimido. Si es sobre algun mensaje de error en el programa, entonces se recomienda que primero le apliques el ultimo parche, el cual tu distribuidor debera proporcionarte. ")

debido a este inconveniente adjunte el archivo en el servidor de SendSpace, les dejo link de descarga, nueva mente gracias:
http://www.sendspace.com/file/811qh4

En un cable el uso de condiciones P-Delta y cálculo no lineal no aplican. Además en SAP podés definir cargas móviles, y calcular con la envolvente.

Saludos

Revisa este exposicion

Ing. Jaime

jcoronellr escribió:Saludos

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Ing. Jaime

La expresión de la página 4 no me parece conocida como una aproximación a la elasticidad en la ecuación de Euler de la catenaria (no Leonhrardt). En referencia al uso del software de CSI para análisis de cables, he encontrado en internet varias aproximaciones, y casi todos usan la ecuación de Euler, resuelta con Lagrangianos o con elementos finitos, todo porque el software, al parecer no puede simular el comportamiento real del cable. Tampoco encuentro esa solución en las ecuaciones clásicas (Irvine, H. Max - Cable Structures; EEUU 1981), y con eso no quiero decir que esté malo, sino que hay que hacer referencia de dónde se sacó esta ecuación.
Y el problema es el uso de la rigidez, necesario para el análisis p-delta y de grandes deflexiones, tanto que en algunos foros recomiendan usar elementos frame.(http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=278032)
En el sitio de CSI también se dice que cuando se usan grandes deflexiones se usan elementos frame y que se deben aplicar las cargas de peso propio de forma manual (https://wiki.csiberkeley.com/display/kb/Cable+FAQ).

jcoronellr escribió:Saludos

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Ing. Jaime

ing. Jaime, Muchísimas gracias, la información que vi en la exposición es muy clara y concluyente (me ayudo a comprender mejor los efectos de no linealidad en los cables), pero aún sigo con una duda.
- debido a que el modelo (al parecer está completo y bien definido) esta Ok, debo hallar una forma de hacer que los desplazamientos no sean tan grandes, lo recomendable es entre 1m y 4m (limites) y creo que aumentar las tensiones es la única opción (aunque aún no lo compruebo y daña el recorrido que inicialmente planteaba el ingeniero, debido a la deformada por acción de catenaria).

Muchas gracias y agradezco sus respuestas.

Saludos.

jfjdm escribió:

jcoronellr escribió:Saludos

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Ing. Jaime

La expresión de la página 4 no me parece conocida como una aproximación a la elasticidad en la ecuación de Euler de la catenaria (no Leonhrardt). En referencia al uso del software de CSI para análisis de cables, he encontrado en internet varias aproximaciones, y casi todos usan la ecuación de Euler, resuelta con Lagrangianos o con elementos finitos, todo porque el software, al parecer no puede simular el comportamiento real del cable. Tampoco encuentro esa solución en las ecuaciones clásicas (Irvine, H. Max - Cable Structures; EEUU 1981), y con eso no quiero decir que esté malo, sino que hay que hacer referencia de dónde se sacó esta ecuación.
Y el problema es el uso de la rigidez, necesario para el análisis p-delta y de grandes deflexiones, tanto que en algunos foros recomiendan usar elementos frame.(http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=278032)
En el sitio de CSI también se dice que cuando se usan grandes deflexiones se usan elementos frame y que se deben aplicar las cargas de peso propio de forma manual (https://wiki.csiberkeley.com/display/kb/Cable+FAQ).

Hola Ing,

Tengo unas dudas referente a lo escrito (al parecer estoy más confundido ), hasta el momento solo conozco el procedimiento para modelar cables que en mi primer comentario hice, nunca he visto modelar cables con elementos frame (creo que estos elementos trabajan a cortante aun limitando compresiones).

Quisiera saber si es posible ver un ejemplo con este tipo de elementos frame para modelar cables, y como es posible obtener los resultados de la catenaria.

Lo que yo realmente hago es hallar la geometría del cable (catenaria) con la opción que me da el programa (Cable Geometry) y allí selecciono el modelo del cable como frames (Model Cable Using Straight Frame Objects), y así conocer las tensiones iniciales del cable (para obtener la catenaria que deseo, allí también selecciono que use la geometría deformada del cable).

En cuanto a la carga móvil, intente muchas veces hacerlo, pero a los elementos cable no se les puede asignar como recorrido

Muchas Gracias. Espero me puedan colaborar.

Saludos.

antidude escribió:

jfjdm escribió:

jcoronellr escribió:Saludos

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Ing. Jaime

La expresión de la página 4 no me parece conocida como una aproximación a la elasticidad en la ecuación de Euler de la catenaria (no Leonhrardt). En referencia al uso del software de CSI para análisis de cables, he encontrado en internet varias aproximaciones, y casi todos usan la ecuación de Euler, resuelta con Lagrangianos o con elementos finitos, todo porque el software, al parecer no puede simular el comportamiento real del cable. Tampoco encuentro esa solución en las ecuaciones clásicas (Irvine, H. Max - Cable Structures; EEUU 1981), y con eso no quiero decir que esté malo, sino que hay que hacer referencia de dónde se sacó esta ecuación.
Y el problema es el uso de la rigidez, necesario para el análisis p-delta y de grandes deflexiones, tanto que en algunos foros recomiendan usar elementos frame.(http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=278032)
En el sitio de CSI también se dice que cuando se usan grandes deflexiones se usan elementos frame y que se deben aplicar las cargas de peso propio de forma manual (https://wiki.csiberkeley.com/display/kb/Cable+FAQ).

Hola Ing,

Tengo unas dudas referente a lo escrito (al parecer estoy más confundido ), hasta el momento solo conozco el procedimiento para modelar cables que en mi primer comentario hice, nunca he visto modelar cables con elementos frame (creo que estos elementos trabajan a cortante aun limitando compresiones).

Quisiera saber si es posible ver un ejemplo con este tipo de elementos frame para modelar cables, y como es posible obtener los resultados de la catenaria.

Lo que yo realmente hago es hallar la geometría del cable (catenaria) con la opción que me da el programa (Cable Geometry) y allí selecciono el modelo del cable como frames (Model Cable Using Straight Frame Objects), y así conocer las tensiones iniciales del cable (para obtener la catenaria que deseo, allí también selecciono que use la geometría deformada del cable).

En cuanto a la carga móvil, intente muchas veces hacerlo, pero a los elementos cable no se les puede asignar como recorrido

Muchas Gracias. Espero me puedan colaborar.

Saludos.

Con elementos cable no podés poner cargas móviles pero al parecer con elementos frame si.

Aqui hay un tutor, de la página oficial de csi: http://www.youtube.com/watch?v=xXZ77VoC ... r_embedded

En el manual de referencia de SAP dice:

Cable Structures
The P-Delta effect can be a very important contributor to the stiffness of suspension
bridges, cable-stayed bridges, and other cable structures. The lateral stiffness of cables
is due almost entirely to tension, since they are very flexible in bending when
unstressed.
The easiest way to model this is by directly specifying the P-Delta axial forces if
they are known. When this is not possible, a P-Delta load combination can be used
provided that the cable geometry does not change too much upon loading.
In many cable structures, the tension in the cables is due primarily to gravity load,
and it is relatively unaffected by other loads. If this is the case, it is appropriate to
define the P-Delta load combination to be a realistic combination of the dead load
and live load. It is important to use realistic values for the P-Delta load combination,
since the lateral stiffness of the cables is approximately proportional to the PDelta
axial forces.
Frame elements are used to model cables. A single element is sufficient between
points of concentrated load. Additional elements may be needed if significant distributed
loads, including self weight, act upon the cable. Concentrated loads should
only be applied at joints, not as Concentrated Span loads, since cables “kink” at
such loads.
Each Frame cable element should be given a small, realistic bending stiffness. Otherwise
the structure may be unstable in the zero-th iteration before the tensile PDelta
axial forces can provide lateral stiffness. For the same reason, moment endreleases
should generally not be used for cable elements.
The geometry of a loaded cable is strongly dependent upon the type of loading applied.
Because SAP2000 only considers small deflections, it is important to define
the cable geometry (joint coordinates) to be close to what is expected after the structure
is loaded. It may be necessary to correct the geometry after one or more preliminary
runs that determine the shape of the cable under the P-Delta load combination.
If the stretching or rotation of the cable is large (say more than a few hundredths
of a percent) it may not be possible to obtain meaningful results with a PDelta
load combination.
The P-Delta effect only affects transverse stiffness, not axial stiffness. Therefore,
Frame elements representing a cable can carry compression as well as tension; this
type of behavior is generally unrealistic. You should review the analysis results to
make sure that this does not occur.
Because convergence tends to be slower for stiffening than softening structures, the
nonlinear P-Delta analysis may require many iterations. Five to ten iterations would
not be unusual.

Hola, jfjdm

Muchas gracias ahora ya entiendo mejor el modelo y lo he corregido para que la geometría de no linealidad no sean largos desplazamientos ni P-Delta "como se explica en el video y en el comentario que jfjdm dejo", trato de comparar el modelo que yo realice con elementos cable, con un modelo con elementos tipo frame (a este último si aplique propiedades geométricas P-delta y grandes desplazamientos), para comparar resultados.

He observado algunos problemas, me recomendaron usar cargas móviles (en el modelo frame) y eso es precisamente lo que estoy haciendo con un análisis "Time History", pero con dicho análisis no puedo aplicar combinaciones (es la primera vez que trabajo esta aplicación de cargas móviles).

-¿Alguien sabe cómo se puede obtener la envolvente y hacer combinaciones con este?
-No comprendo la aplicación de vehículo me pide una carga uniforme distribuida, pero cuando creo el tipo de carga (vehicle live), este me advierte que un vehículo con carga distribuida no genera múltiples pasos (y es precisamente lo que hago en Time History ).
- Alguno sabe una manera de definir un vehiculo con una sola carga puntual (sin necesidad de usar carga distribuida)
- Algun documento con mas explicacion que las ayudas del programa para entender la aplicacion decargas moviles

Saludos

Del manual del SAP 2K:

Sobre la definición de las envolvente, tenés que hacer varios pasos:

Define Time History Cases
1 On the Define menu, click Time History… This will display the Time History Cases dialog box.
2 Click Add new History button. This will display the Time History Case Data dialog box.
In the Time History Case Data dialog box
· Enter the Time History Case Name or accept the default name.
· In the Options area:
· Choose Analysis Type to be Linear , Periodic or NonLinear from the drop down box.
· Click Modify/Show button to specify Modal Damping.
· Enter the Number of Output Time Steps in the edit box.
· Enter the Output Time Step size in the edit box.
· If desired, choose the name of the Time History from which this Time History should be started by
clicking on the Start From drop down list.
· If you want an Envelope of the results to be recovered for reporting in the filename.OUT file or for
use in design, then select the Envelopes check box.
· In the Load Assignments area:
· Choose the Load Case from the Load drop down box (acc dir 1 , acc dir 2 , acc dir 3 and LOAD1
are listed as default cases)
· Choose the Function Name from the Function drop down box (RAMP function is listed as default
function)
· Enter the Scale Factor, Arrival Time and Angle of excitation direction in the edit boxes. The Angle is
only available for base accelerations and is turned off for Load Cases.
· Click Add. This will add a Load Assignment to the list box below.
· To change or delete the definition of a Load Assignment, select the assignment from the list box
and then click on the Modify or Delete button.
· Repeat to add more load assignments to make up a Time History Case.
· Click OK.
3 The new Time History Case name will be added to the History Cases list box.
4 To Delete or Modify/Show History, select the history case from the list box and then click on the Modify or
Delete History button.
5 Click OK.

Para definir vehículos

To Add A New General Vehicle
1 Click Add General Vehicle from the drop down list box. This will display the General Vehicle Data dialog box.
In the General Vehicle Data dialog box
· Enter the Vehicle Name or accept the default name.
· Select what the Vehicle will be used for in the Usage area. More than one usage can be selected for a
Vehicle.
· Enter uniform and first axle load values in the Leading and Trailing Loads area.
· Enter Floating Axial Load Values by selecting either a Single Valued Axle or a Double Valued Axle with
separate values for Lane Moments.
· Enter Intermediate Loads.
· Enter Uniform load between axles in the edit box.
· Enter an Axle load in the edit box.
· Enter a Minimum and Maximum Distance between the current and previous axle.
· Press the Add button to add the axle information.
· Click OK.
Note: A value of Zero for Max Distance indicates an infinite distance. Only one intermediate axle may
have a value of Max Distance > Min Distance. The remaining intermediate axles must have a value
of Max Distance = Min Distance.
2 The new Vehicle name will be added to the Vehicles list box.
3 To Delete or Modify/Show a Vehicle, select it from the Vehicles list box and then click on the Modify or
Delete Lanes button.
4 Click OK.

jfjdm escribió:Del manual del SAP 2K:

Sobre la definición de las envolvente, tenés que hacer varios pasos:

Define Time History Cases
1 On the Define menu, click Time History… This will display the Time History Cases dialog box.
2 Click Add new History button. This will display the Time History Case Data dialog box.
In the Time History Case Data dialog box
· Enter the Time History Case Name or accept the default name.
· In the Options area:
· Choose Analysis Type to be Linear , Periodic or NonLinear from the drop down box.
· Click Modify/Show button to specify Modal Damping.
· Enter the Number of Output Time Steps in the edit box.
· Enter the Output Time Step size in the edit box.
· If desired, choose the name of the Time History from which this Time History should be started by
clicking on the Start From drop down list.
· If you want an Envelope of the results to be recovered for reporting in the filename.OUT file or for
use in design, then select the Envelopes check box.
· In the Load Assignments area:
· Choose the Load Case from the Load drop down box (acc dir 1 , acc dir 2 , acc dir 3 and LOAD1
are listed as default cases)
· Choose the Function Name from the Function drop down box (RAMP function is listed as default
function)
· Enter the Scale Factor, Arrival Time and Angle of excitation direction in the edit boxes. The Angle is
only available for base accelerations and is turned off for Load Cases.
· Click Add. This will add a Load Assignment to the list box below.
· To change or delete the definition of a Load Assignment, select the assignment from the list box
and then click on the Modify or Delete button.
· Repeat to add more load assignments to make up a Time History Case.
· Click OK.
3 The new Time History Case name will be added to the History Cases list box.
4 To Delete or Modify/Show History, select the history case from the list box and then click on the Modify or
Delete History button.
5 Click OK.

Para definir vehículos

To Add A New General Vehicle
1 Click Add General Vehicle from the drop down list box. This will display the General Vehicle Data dialog box.
In the General Vehicle Data dialog box
· Enter the Vehicle Name or accept the default name.
· Select what the Vehicle will be used for in the Usage area. More than one usage can be selected for a
Vehicle.
· Enter uniform and first axle load values in the Leading and Trailing Loads area.
· Enter Floating Axial Load Values by selecting either a Single Valued Axle or a Double Valued Axle with
separate values for Lane Moments.
· Enter Intermediate Loads.
· Enter Uniform load between axles in the edit box.
· Enter an Axle load in the edit box.
· Enter a Minimum and Maximum Distance between the current and previous axle.
· Press the Add button to add the axle information.
· Click OK.
Note: A value of Zero for Max Distance indicates an infinite distance. Only one intermediate axle may
have a value of Max Distance > Min Distance. The remaining intermediate axles must have a value
of Max Distance = Min Distance.
2 The new Vehicle name will be added to the Vehicles list box.
3 To Delete or Modify/Show a Vehicle, select it from the Vehicles list box and then click on the Modify or
Delete Lanes button.
4 Click OK.

Muchísimas gracias, excelente información, ya tengo los dos modelos, en cuanto a fuerzas axiales y reacciones perfecto ambos son muy similares lo realmente impresionante es observar el cambio en los desplazamientos (pasaron de ser 11m a 6.5m) cuando veo los desplazamientos ahora si observo gran diferencia, el modelo tipo frame da resultados esperados, además por la aplicación de cargas móviles se puede observar con mas claridad el paso de la cabina en el cables y con la envolvente se pude hacer el diseño y combinaciones deseadas.

Muchísimas gracias ingenieros, creo que estaré molestando más seguido en los foros con dudas que tenga.


Saludos y se aprecia la colaboración.

jfjdm escribió:

jcoronellr escribió:Saludos

Revisa este exposicion

Ing. Jaime

La expresión de la página 4 no me parece conocida como una aproximación a la elasticidad en la ecuación de Euler de la catenaria (no Leonhrardt). En referencia al uso del software de CSI para análisis de cables, he encontrado en internet varias aproximaciones, y casi todos usan la ecuación de Euler, resuelta con Lagrangianos o con elementos finitos, todo porque el software, al parecer no puede simular el comportamiento real del cable. Tampoco encuentro esa solución en las ecuaciones clásicas (Irvine, H. Max - Cable Structures; EEUU 1981), y con eso no quiero decir que esté malo, sino que hay que hacer referencia de dónde se sacó esta ecuación.
Y el problema es el uso de la rigidez, necesario para el análisis p-delta y de grandes deflexiones, tanto que en algunos foros recomiendan usar elementos frame.(http://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=278032)
En el sitio de CSI también se dice que cuando se usan grandes deflexiones se usan elementos frame y que se deben aplicar las cargas de peso propio de forma manual (https://wiki.csiberkeley.com/display/kb/Cable+FAQ).

Saludos

No sera esta duda otra de tus confusiones, (sin querer ofender.) me refiero a la expresion.

Ing. Jaime

antidude escribió: ↑Vie Ene 18, 2013 1:13 pm

jfjdm escribió:Del manual del SAP 2K:

Sobre la definición de las envolvente, tenés que hacer varios pasos:

Define Time History Cases
1 On the Define menu, click Time History… This will display the Time History Cases dialog box.
2 Click Add new History button. This will display the Time History Case Data dialog box.
In the Time History Case Data dialog box
· Enter the Time History Case Name or accept the default name.
· In the Options area:
· Choose Analysis Type to be Linear , Periodic or NonLinear from the drop down box.
· Click Modify/Show button to specify Modal Damping.
· Enter the Number of Output Time Steps in the edit box.
· Enter the Output Time Step size in the edit box.
· If desired, choose the name of the Time History from which this Time History should be started by
clicking on the Start From drop down list.
· If you want an Envelope of the results to be recovered for reporting in the filename.OUT file or for
use in design, then select the Envelopes check box.
· In the Load Assignments area:
· Choose the Load Case from the Load drop down box (acc dir 1 , acc dir 2 , acc dir 3 and LOAD1
are listed as default cases)
· Choose the Function Name from the Function drop down box (RAMP function is listed as default
function)
· Enter the Scale Factor, Arrival Time and Angle of excitation direction in the edit boxes. The Angle is
only available for base accelerations and is turned off for Load Cases.
· Click Add. This will add a Load Assignment to the list box below.
· To change or delete the definition of a Load Assignment, select the assignment from the list box
and then click on the Modify or Delete button.
· Repeat to add more load assignments to make up a Time History Case.
· Click OK.
3 The new Time History Case name will be added to the History Cases list box.
4 To Delete or Modify/Show History, select the history case from the list box and then click on the Modify or
Delete History button.
5 Click OK.

Para definir vehículos

To Add A New General Vehicle
1 Click Add General Vehicle from the drop down list box. This will display the General Vehicle Data dialog box.
In the General Vehicle Data dialog box
· Enter the Vehicle Name or accept the default name.
· Select what the Vehicle will be used for in the Usage area. More than one usage can be selected for a
Vehicle.
· Enter uniform and first axle load values in the Leading and Trailing Loads area.
· Enter Floating Axial Load Values by selecting either a Single Valued Axle or a Double Valued Axle with
separate values for Lane Moments.
· Enter Intermediate Loads.
· Enter Uniform load between axles in the edit box.
· Enter an Axle load in the edit box.
· Enter a Minimum and Maximum Distance between the current and previous axle.
· Press the Add button to add the axle information.
· Click OK.
Note: A value of Zero for Max Distance indicates an infinite distance. Only one intermediate axle may
have a value of Max Distance > Min Distance. The remaining intermediate axles must have a value
of Max Distance = Min Distance.
2 The new Vehicle name will be added to the Vehicles list box.
3 To Delete or Modify/Show a Vehicle, select it from the Vehicles list box and then click on the Modify or
Delete Lanes button.
4 Click OK.

Muchísimas gracias, excelente información, ya tengo los dos modelos, en cuanto a fuerzas axiales y reacciones perfecto ambos son muy similares lo realmente impresionante es observar el cambio en los desplazamientos (pasaron de ser 11m a 6.5m) cuando veo los desplazamientos ahora si observo gran diferencia, el modelo tipo frame da resultados esperados, además por la aplicación de cargas móviles se puede observar con mas claridad el paso de la cabina en el cables y con la envolvente se pude hacer el diseño y combinaciones deseadas.

Muchísimas gracias ingenieros, creo que estaré molestando más seguido en los foros con dudas que tenga.


Saludos y se aprecia la colaboración.

Hola Soy estudiante ingenieria civil de Chile, mi pregunta es si es que me puedes facilitar ambos modelos.
De antemano Gracias