Diseño Estructura Mixta

[harman]

Hola amigos del foro.
Estoy diseñando la estructura que adjunto, la cual arquitectónicamente se compone de una estructura de concreto en forma de A de la cual se desprenden dos cerchas una de 28m y otra de 14m. Sobre la A se proyecta un mastil que mediante 4 cables ayuda a sostener las cerchas.
Mis dudas son las siguentes: puedo modelar en sap2000 la estructura completa o tengo que modelarla por partes, es decir cada cercha independientemente y la estructura de concreto independiente?.
El área aferente de cada cercha es de 11m, la altura de la A en concreto es de 12.3 y la altura del mástil es de 5m. El mástil se proyecta en estructura tubular de 0.27m.
En el momento he modelado la estructura en sap completamente y la unión de las cerchas a la viga de la estructura A la he realizado mediante un constraint tipo body para cada cercha el cual comprende 5 nudos en cada caso: el nudo de la viga y los 4 nudos de la cercha.

Cualquier sugerencia y ayuda es bienvenida.

[mccloud_1]

Si puedes modelar toda la estructura completa sin necesidad de modelarla por partes.

Por que no subes el modelo SAP para revisarlo y poder darte sugerencias!

[harman]

Estimado mccloud_1, este es el modelo que tengo montado en sap2000 v12.
Al realizar el análisis, me resulta un diagrama de deformaciones extraño en los cables para el caso de análisis modal. Agradecería tus sugerencias y recomendaciones.

[mccloud_1]

Bueno harman a continuacion te hare una breve explicacion de los comentarios y recomendaciones que tengo sobre el modelo SAP2000 de tu estructura pero antes te formulo las siguientes preguntas:

a) Cual sera el uso de la misma? segun me parece es un techo, pero no estoy seguro.
b) Con el modelo solo deseas calcular el comportamiento de los cables o deseas obtener el diseño de todos y cada uno de los elementos que lo conforman?
c) Como sera la conexion entre las cerchas metalicas y los pilares de concreto? a corte, a momento, articuladas, empotradas, simplemente apoyadas?

Espero tu respuesta y ahora te doy mis comentarios.

1.- En la definicion de los materiales trata de redondear los valores, por aproximacion o truncando los decimales, de los parametros de cada material, por ejemplo la resistencia del concreto es 21MPa(210Kg/cm2) pero en el formulario aparece 210.9209Kg/cm2 (asi estan todos los demas materiales que has definido) el modulo de elasticidad lo tienes definido en tu modelo con un valor de E=182.244,14 Kg/cm2 y el valor extablecido por la norma ACI318 es de E=218.820 Kg/cm2 para un concreto de resistencia 210; esto es un error, te recomendaria que para el pilar utilizaras una resistencia ultima a la compresion no menor de 250Kg/cm2 (de 280 seria lo ideal). Revisa todos los materiales que estas utilizando para definir tus elementos.
2.-En la definicion de los elementos me percate que utilizas mucho el Section Designer para modelar figuras sencillas como angulos de lados iguales, y como lo veo lo unico que haces es complicarte, emplea los modulos para definir elementos simples que trae por defecto el programa para dar las dimensiones de angulos, perfiles tipo I, H, C, U, etc. ademas, noto que los que tienes modelados en section designer los has definido como No Check/Design (ejemplo el perfil Angulo ID 4"x1/4") para lo cual el programa no verificara su diseño ni te arrojara ningun error por sobre esfuerzon, pandeo, etc. Es por esto que te pregunte mas arriba si solo quieres diseñar los cables con este modelo?. Recomendacion: Deja el Section Designer para difinir elementos complejos o que no esten predefinidos en SAP.
3.-Colocaste como cubierta un elemento tipo Shell el cual no has definido (none) ni tampoco has discretizado, debes dividirlo en cada apoyo y el mallado tambien lo tienes que definir.
4.-A manera de idealizar el modelo lo mas que sea posible, trata de discretizar los elementos dividiendolos en sus longitudes reales de acuerdo a como seran cortados y ensamblados en la realidad, esto simplifica el calculo y el anasis ya que tendras de esta manera menor cantidad de nodos de analisis.
5.-Las secciones del pilar de soporte (columna compuesta) puedes modelarla como tipo de elementos Non Prismatic para que le des la forma un poco mas parecida al dibujo.
6.-En la junta que se forma en la conexion entre las cerchas metalicas y las columnas de concreto de los pilares modelaste una restriccion del tipo Body, creaste una para el techo del lado derecho(NudoRigidoB01) y otra para el lado izquierdo(NudoRigidoA01) del techo, te recomiendo que coloques una independiente en cada una de las conexiones de cada una de las cerchas, otra cosa es que este constrain del tipo body le has restringido todos sus grados de libertad considerandolo como si fuera un empotramiento perfecto, sabemos que en la practica esta conexion no se comportaria de esta forma asi que te recomiento asignarles algunos grados de libertad dependiendo de como sera esta conexion en realidad.

Seguire revisando el modelo para ver que mas te puedo decir y en que te puedo ayudar.

Te propongo que fijemos una fecha y una hora para que podamos estar conectados los dos al mismo tiempo y poder hacer mas dinamica e interactiva la ayuda utilizando el chat del portal para ir corrigiendo tu modelo en tiempo real, si te parece bien y estas de acuerdo, propon tu la fecha y hora, de preferencia en la noche.

Si ya tienes una version del modelo mas depurada, puedes subirla para de igual forma revisarla.

Saludos.

[harman]

De antemano agradecert por tu tiempo y colaboración.
Paso a comentarte lo siguiente:

a) Cual sera el uso de la misma? segun me parece es un techo, pero no estoy seguro.

La estructura es para soportar una cubierta. La estructura de soporte va por encima de la cubierta, es decir la cubierta estaría "colgando" de la cercha y las correas.

b) Con el modelo solo deseas calcular el comportamiento de los cables o deseas obtener el diseño de todos y cada uno de los elementos que lo conforman?

Con este modelo deseo obtener el diseño de todos los elementos (concreto, cerchas, correas, cables, màstil)

c) Como sera la conexion entre las cerchas metalicas y los pilares de concreto? a corte, a momento, articuladas, empotradas, simplemente apoyadas?

Al respecto había considerado una conexión empotrada, pero me gustaría conocer tu opinión al respecto y las ventajas / desventajas de las otras conexiones o cual sería la mas apropiada si la que he considerado no es la idónea.

1.- En la definicion de los materiales trata de redondear los valores, por aproximacion o truncando los decimales, de los parametros de cada material, por ejemplo la resistencia del concreto es 21MPa(210Kg/cm2) pero en el formulario aparece 210.9209Kg/cm2 (asi estan todos los demas materiales que has definido) el modulo de elasticidad lo tienes definido en tu modelo con un valor de E=182.244,14 Kg/cm2 y el valor extablecido por la norma ACI318 es de E=218.820 Kg/cm2 para un concreto de resistencia 210; esto es un error, te recomendaria que para el pilar utilizaras una resistencia ultima a la compresion no menor de 250Kg/cm2 (de 280 seria lo ideal). Revisa todos los materiales que estas utilizando para definir tus elementos.

Estoy de acuerdo con emplear un concreto de mayor resistencia, voy a utilizar el de 24.5 MPa para el diseño. el de 28 MPa no me confío en recomendarlo porque los materiales y condiciones de mano de obra en la zona donde se construirá la obra no permiten garantizar esa resistencia.

Respecto al módulo de elasticidad del concreto, la norma colombiana NSR-98 permite estimarla como 3900*raiz(f'c) que para el caso mío era 3900*raiz(21)=17872.045. Por eso trabajaba con ese valor. Ahora que voy a aumentar la resistencia del concreto este valor cambiará.

2.-En la definicion de los elementos me percate que utilizas mucho el Section Designer para modelar figuras sencillas como angulos de lados iguales, y como lo veo lo unico que haces es complicarte, emplea los modulos para definir elementos simples que trae por defecto el programa para dar las dimensiones de angulos, perfiles tipo I, H, C, U, etc. ademas, noto que los que tienes modelados en section designer los has definido como No Check/Design (ejemplo el perfil Angulo ID 4"x1/4") para lo cual el programa no verificara su diseño ni te arrojara ningun error por sobre esfuerzon, pandeo, etc. Es por esto que te pregunte mas arriba si solo quieres diseñar los cables con este modelo?. Recomendacion: Deja el Section Designer para difinir elementos complejos o que no esten predefinidos en SAP.

Respecto a este punto, te comento que me tomé ese trabajo porque no fuí capaz de encontrar esas secciones como tu lo mencionas. Por otro lado no me habia fijado que no los estaba chequeando el programa, corregiré esa parte.

3.-Colocaste como cubierta un elemento tipo Shell el cual no has definido (none) ni tampoco has discretizado, debes dividirlo en cada apoyo y el mallado tambien lo tienes que definir.

Este shell lo voy a utilizar solamente para aplicar las cargas de viento muertas y vivas, por eso lo tengo definido como none. Respecto al mallado tomaré en cuenta tus recomendaciones para mejorar el modelo.

Con relación al punto 4 no se si te entiendo bien, significa que en el caso de la cercha, en lugar de un elemento tan corto como aparece en el modelo debo tomar elementos de 6m (en los cordones, que es donde aplicaria esta longitud?).

5.-Las secciones del pilar de soporte (columna compuesta) puedes modelarla como tipo de elementos Non Prismatic para que le des la forma un poco mas parecida al dibujo.

Intentaré trabajar con esto, que es nuevo para mi.

6.-En la junta que se forma en la conexion entre las cerchas metalicas y las columnas de concreto de los pilares modelaste una restriccion del tipo Body, creaste una para el techo del lado derecho(NudoRigidoB01) y otra para el lado izquierdo(NudoRigidoA01) del techo, te recomiendo que coloques una independiente en cada una de las conexiones de cada una de las cerchas, otra cosa es que este constrain del tipo body le has restringido todos sus grados de libertad considerandolo como si fuera un empotramiento perfecto, sabemos que en la practica esta conexion no se comportaria de esta forma asi que te recomiento asignarles algunos grados de libertad dependiendo de como sera esta conexion en realidad.

Tal como te mencioné anteriormente, había considerado una conexión empotrada y por eso la había modelado de esa forma. Cuando dices que una independiente para cada una de las conexiones de la cercha, te refieres a que son cuatro por cercha?, ya que al pilar llegan 4 nudos de la cercha. En este aspecto agradecería tu ayuda y sugerncias para mejorar dicha conexión, que a mi modo de ver es lo mas crítico en este diseño.

Te propongo que fijemos una fecha y una hora para que podamos estar conectados los dos al mismo tiempo y poder hacer mas dinamica e interactiva la ayuda utilizando el chat del portal para ir corrigiendo tu modelo en tiempo real, si te parece bien y estas de acuerdo, propon tu la fecha y hora, de preferencia en la noche.

Que te parece hoy sábado 22 de agosto a las 7:00 pm hora colombiana (creo que sería 8:00 pm en tu horario). Me confirmas.

[harman]

Veo que pasó la fecha que propuse sin que pudieramos coordinarnos para que me ayudaras.

Te parece si este sábado 29 de agosto a las 7:00 pm. Si estás de acuerdo me confirmas.

[harman]

Este es un modelo mas depurado, siguiendo tus recomendaciones.
Los constraints los realicé para cada nudo de la cercha y sin resistencia a momentos.
Cuando corro el análisis se demora bastante en realizarlo y en lograr la convergencia, no se si es normal o tengo algo mal definido. Lo de la sección variable todavía lo estoy estudiando para aplicarlo a las columnas y la viga
Los elementos cable los modele con frames a los cuales les definí la sección con modificadores cero para todas las propiedades excepto fuerza axial, peso y masa. Me aparecen unos momentos en ellos, aunque de valor bajo, me gustaría saber como eliminar eso. El limite a compresión se lo definí como cero. Supongo que con estas condiciones esos frames trabajan como cables. No utilicé el elemento cable porque me presentaba problemas de convergencia. Al realizar el chequeo, algunos elementos no me pasan el chequeo, entre ellos los cables. Me imagino que asignarles otras secciones. Cualquier observación o recomendación será de gran utilidad.

[ehard]

Hola Harman,
Sé que el tema es del año pasado pero me interesó la estructura. Tengo curiosidad saber como se resolvió, particularmente las conexiones. Dices que no checkeaban algunos elementos, que cargas has utilizado?. Al final quedó con mas cables?, le colocaste mas arriostres por el tema del chequeo?
Gracias por compartir las experiencias.