2.4. Product Development in Technological Driven Start-ups
2.4.1. AGILE methodology
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Ejercicio # 3 (Zapata de fundación). Se realizará el diseño de una zapata de 4 m2
De igual manera que en el ejercicio anterior, vamos a inicializar un nuevo modelo desde un archivo existente. En este caso tomaremos el archivo con el nombre de ejercicio #2. Ok!
Cuatro líneas en X, cuatro líneas en Y y dos líneas en Z. Luego se modificará el espaciamiento.
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Haciendo click derecho en el boton derecho en cualquier sitio de la pantalla del programa. Modificar los datos de grilla
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Definir las propiedades del sólido
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“Extrucciones”
Se modifica la sección de área preestablecido en el ejercicio anterior para una zapata con espesor de 30cm
Una vez modificada se selecciona el área y se divide en varias partes para trabajar como elementos finitos
Nos ubicamos en el plano XY para un valor de Z=0, generar unas áreas y seleccionamos el área que deseamos dividir, el cual se dividirá en 4 x 4
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Así quedara divida el aérea seleccionada con la finalidad de realizar una extrusión de un área a un sólido. Para crear el pedestal de 1 metro.
Plano XY
Se vuelve a seleccionar el área generada y se procede a extruirla con el menú Edit>Extrude>Areas to Solids…
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0,14m*10veces = 1,4m (Altura del pedestal)
Podemos observar que el elemento se convirtió en un sólido, muy útil esta herramienta para trabajar en elementos finitos.
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La función <<set display options>> (Establecer la opción de la pantalla)
Activamos el Extrude View (Extrusión de vista) “3D”
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De igual forma las áreas que están involucradas en la zapata deben ser divididas. En este caso se dividirá en 6x6. Para ello se debe seleccionar las áreas que conforman la zapata y realizar el mismo procedimiento anterior para dividir las áreas respectivas.
El siguiente paso es establecer los casos de carga, las cargas de análisis y luego los vínculos elásticos que simulan la rigidez del suelo.
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Nos ubicamos en el plano XY para un valor de Z=0 y seleccionamos todo el área
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Colocar fuerzas axiales
Seleccionamos todos los nodos del cuadro central en el plano XY para Z=1,4 Las cargas que se aplicarán son las siguientes:
CP=6.000kgf CV=4.000kgf
Asignar las cargas en los nodos seleccionados
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De la misma manera se realiza para la carga variable, para ello es útil el comando (Get
previous selection). El cual selecciona automáticamente lo último que se haya seleccionado valga la redundancia en el programa, en este caso seleccionara los 25 nodos ubicado en el plano XY, Z=1,4, para aplicarle la carga correspondiente a carga variable.
Ahora vamos a incorporarle el momento
Seleccionamos un lado en el plano XY, Z=1,4 y asignamos el valor de la carga correspondiente, aplicando el mismo procedimiento anterior.
3500(Fuerza) / 0,40(Brazo) / 5(Número de nodos)=1750kgf Carga permanente 4000(Fuerza) / 0,40(Brazo) / 5(Número de nodos) = 2000kgf Carga variable Para los nodos del extremo derecho se le asignará los mismos valores pero consigo contrario para poder incorporar el momento, es decir para Carga permanente el valor
será de -1750kgf y para la carga variable es de -2000kgf.
Plano XY para un valor de Z=1,4. Cara superior del pedestal
Para el diseño preferiblemente trabajar con S12 que son las Cortantes.
Ejecutar el modelo y modificar los casos d carga en NO LINEAL, siempre cuando se trabaje con modulo de Balasto el análisis será NO LINEAL. Interacción suelo estructura.
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Colocar viga de riostra
Seleccionar todo con la función Select All (Control + A).
Replicar a una distancia de 5 m en plano X
Podemos ver como se replico la zapata con su respectivo pedestal inicial a la distancia requerida.
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Con la funciones podemos dibujar elementos de áreas en el programa. En este caso dibujamos un área y colocamos la sección que queremos establecer, particularmente para este modelo no se requiere alguna en especifico.
Nos ubicamos en el plano XY, Z=1,4 y con la función de dibujar un elemento de área
rectangular dibujamos un área seleccionando los extremos superior de la parte interna del pedestal, el cual tendrá una distancia de 4,6 metros en el plano X.
Seleccionamos el área que acabamos de crear y procedemos a extruirlo a un sólido con la función Edit > Extrude > Extrude Area to Solids.
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Seleccionar el sólido para dividirlo
Con la función Extrude View podemos visualizar la viga de Riostra incorporada al modelo.
Nota: Lo más importante en una zapata es el volcamiento, corte y punzonado.
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Ejercicio # 4 (Galpón metálico).
Características de la cubierta del galpón a construir
Inicializar Nuevo modelo (New Model) Seleccione la plantilla (Select template)
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Define (Definir) > Materials (Materiales) Add new material (Agregar nuevo material) Material name (Acero)
Material type = Steel
Weight and Mass (Peso y masa)
Weight per unit volume (Peso por unidad de volumen) = 7.850kg f /m3 Isotropic Property Data (Los datos de la propiedad isotrópica) Modulus of Elasticity, E (Modulo de elasticidad) = 2.100.000kgf / cm2 Poisson´s Ratio, U (Relación Poissons) = 0,3 en el Acero.
Coefficient of thermal expansion, A (Coeficiente de expansion térmica)= 1,17*10-5 Modulo de Corte =807.692,308
Other properties for steel Materials (Otras propiedades de los materiales de acero) Minimum yield stress, Fy (Límite elástico mínimo) =4.200kgf / cm2
Minimum tensile stress, Fu (Resistencia a tracción mínima) =5.900kgf / cm2 Effective Yield stress, Fye (Fluencia efectiva) = 4.200kgf / cm2
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Define (Definir) > Section properties > (Propiedades de la sección). Frame section > Import new properties (Importar nuevas propiedades).
Para los cordones superiores e inferiores utilizaremos IPE-200. Para los montantes y diagonales utilizaremos angulares dobles.
Select property type (Seleccionar el tipo de la propiedad) = Steel.
Click to import a steel section (Haga click para importar un perfil de acero).
Se abrirá la carpeta donde se encuentra el archivo del programa, en este caso “Archivos de programa>>Computers and Structures>>SAP200 14. Y buscamos la carpeta que deseamos obtener; el cual será EURO.pro. Abrir!
Elegimos varios perfiles que podemos utilizar a lo largo del diseño. Select sections to import (Seleccione sección para importar).
Dimensions
Out side height (t3): (Altura exterior).
Top flange width (t2): (Ancho de ala superior). Top flange thickness (tf): (Espesor de ala superior). Web thickness (tw): (Espesor).
Bottom flange width (t2b): (Ancho de ala inferior). Bottom flange thickness (tfb): (Espesor de ala inferior).
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Vamos a crear una lista y en este lista incorporaremos varios perfiles y el programa automáticamente elegirá el perfil inmediato que este chequeando.
Define (Definir) > Section properties (Propiedades de la sección). Add new property (Agregar nuevas propiedades).
Auto select list (Selección automática de la lista).
Agregamos los perfiles que deseamos incorporar en la auto lista.
Lista creada
Definir el angular doble que se será utilizado en los montantes y diagonales del galpón metálico.
Define ( Definir) > Section properties (Propiedades de la sección) > Frame section Add new property (Añadir una propiedad nueva).
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Outside depth (Profundidad de afuera) Outsude width (Anchura externa)
Horizontal leg thickness (Espesor de la pierna horizontal) Vertical leg thickness (Espesor de la pierna vertical). Back to back distance (Espalda con espalda Distancia).
Definir las patrones de cargas
Define (Definir) Load Patternes (Patrones de Carga)
Para las columnas utilizaremos HEA-300
Define ( Definir) > Section properties (Propiedades de la sección) > Frame section Import new property (Importar nueva propiedad) >
Select property type (Seleccionar el tipo de la propiedad) = Steel.
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Seleccionamos varios perfiles HEA, que puedan ser aplicados en las columnas.
Podemos de igual manera crear una lista para que el programa elija automáticamente el perfil, pero en este caso lo asignaremos de forma manual sin necesidad de crear la lista o añadir los perfiles HEA en la lista que ya ha sido creada.
Doble click encima de la grilla y agregar una nueva grilla:
Grird Ordinate Line Type Visibility Buble loc
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Se observa la nueva grilla incorporada en el plano Z, 6 metros hacia abajo.
Seleccionamos los nodos de los extremos
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Con la function Draw frame (Dibujar miembro)
Se abrirá la siguiente ventana
Properties of object (Propiedades de un objeto)
Line object type (Línea tipo de objeto) Straight frame (Bastidor recto). Section (Sección) HEA300
Moment release (Momento de liberación) Continuos (Continuo). XY Plane offset Normal =0
Drawing Control type (Dibujo de tipo control) = None (Ninguno).
Y se coloca haciendo click en la parte superior del nodo seleccionado y luego otro click en el punto más alejado a una distancia de 6 metros por debajo en el plano Z.
Seleccionamos los nodos inferiores de las columnas que acabamos de crear para realizarle las restricciones correspondientes, en este caso será empotrada porque van directamente a
la infraestructura. (Al suelo).
Una vez definida las propiedades a utilizar en la cubierta y en las columnas, asignarla antes de replicar la estructura para asegurar y facilitar los procedimientos.
Se selecciona el perfil HEA300 para las dibujar las columnas del pórtico central
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Assign (Asingar) > Joint (Conjunto) > Restraints (Restricciones)
Select all (Seleccionar todo) > Edit (Editar) > Replicate (Replicar)
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Draw frame (Dibujar miembro) para dibujar las correas utilizaremos IPE-100.
Se dibujaran en el mismo sentido manteniendo uniformidad para cada correa, si es de izquierda a derecha todas tendrán ese sentido y viceversa si es en el otro sentido. Y se dibujaran desde cada nodo del cordón superior entre la primera hasta la última cercha.
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Muestra los ejes locales
Show Unreformed shape (Mostrar la forma sin deformar) “Limpiar el modelo”
Select (Seleccionar) > Properties (Propiedades) > Frame section (Sección) > IPE100
Assign (Asignar) > Frame > Insertion point (Punto de inserción).
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Vamos a inclinar las correas
Seleccionamos un lado Assign (Asignar) Frame Local axes
Seleccionamos el otro lado, el mismo procedimiento “signo contrario” (26,56) Con la finalidad de que las correas queden perpendicular a la cubierta.
Assign Frame Insertion Point
Parte inferior central
Seleccionamos todas las correas y modificamos los puntos cardinales y lo ponemos por encima de la cubierta superior.
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Romper los miembros para que el programa entienda que estén unidos en un nodo. Seleccionamos todo Edit Edit lines Divide frame
Así interrumpimos las correas…
Seleccionamos la primera columna y la última en ambos lados. Romper las columnas y dividirlas en dos partes iguales.
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Los arriostramientos se harán con “V” invertida.
Seleccionamos cualquier de los puntos de las columnas que dividimos y los extruimos a líneas.
Edit Edit lines Extrude Points to frame.
O con la función de dibujar (Draw frame) asignar una viga de IPE 200 para el arriostramiento en ambos lados del galón metálico.
Volvemos a interrumpir los miembros para que estén separados por nodos, seleccionamos varias vigas y las dividimos para colocarle la “V” invertida con la función (Draw frame) para finalizar el arriostramiento del galpón, el cual también se hará con un IPE 200.
En el dibujo siguiente se muestra el arriostramiento adoptado en el diseño de la estructura, separado a una distancia de 5 metros.
Diseño del Depósito (5m*5m)
Completar el plano de Grillas Doble click encima de la grilla.
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Nos ubicamos en el plano XX, para Y=0 y Y=5 y seleccionamos el punto de la columna izquierda con la finalidad de extruirlo para colocar el depósito en esta área como está establecido en el diseño mostrado anteriormente.
Ahora seleccionamos los extremos (puntos) de las vigas que acabamos de extruir y de igual manera se tienen que extruir a unas líneas que serán las columnas para ello se utilizaran HEA-300.
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Completamos con una viga de 5 metros que una los puntos seleccionados en donde se realizó las extrucciones de las columnas para el depósito.
Ahora incorporamos la grilla Z=-4; para realizar las correas de la mezanina o depósito, Ya sabemos grillas se editan haciendo doble click en cualquier grilla del sistema de grilla.
Las vigas principales que son las vigas de cargas están sobre las columnas. Las correas son secundarias.
Conexiones
Correas para el depósito.
Nos situamos en el plano XY, Z=-3 Draw frame
Display (Mostrar) Show Misc (Mostrar misceláneos) Frame Release / Parcial Fixity (Lanzamiento / inmovilidad parcial)
Momento o Rigidez Empotrado Corte o Flexible Articulado
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Para un puente grúa lo que diseñamos es la viga carrilera o Polipasto.
Define Section properties Frame section Add new properties
Tomamos la columna donde estarán ubicadas las ménsulas y la dividimos entre 2, ese punto medio lo vamos a extruir.
Select point Edit Extrude Extrude Points to frame.
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Seleccionamos las ménsulas
Assign Frame Insertion Point
Parte superior central
Volvemos a seleccionar las ménsulas
Desplazamiento de los extremos de longitud
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Viga carrilera IPE-200 Draw Frame
Seleccionamos las dos vigas carrilera Assign Frame Insertion Point
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Definir un material que no tenga peso Add new Material Name = Peso cero Weight per unit volume = 0
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Draw Poly Area, con esta función podemos seleccionar un área para ambos lados del techo, luego seleccionar esas áreas y replicarlas.
Asignar las cargas
Seleccionamos esas áreas que acabamos de crear Assing (Asignar) Area Loads (Carga de la zona) Uniform to frame (Shell)
Para Carga Permanente
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Para la carga de viento asignaremos el valor mínimo según la Norma 2003-89 “Acciones del viento sobre las construcciones” ese valor es 30 kgf/m.
Display (Mostrar) Show load assign (Mostrar la carga asignada) Area
Uniform load to frames resultants (Carga uniforme a mimebros resultants)
Seleccionamos arriba el patrón de carga que deseamos visualizar. Load Pattern: Viento, Carga Permanente, Carga Variable
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Podemos visualizar la distribución y orientación de las cargas aplicadas para cada patrón de carga
Nuevamente seleccionamos las 10 áreas Assign Area Local Axes
Con la finalidad de colocar los ejes perpendiculares a las correas.
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Plano XY, Z=-3
Draw Rectangular Element(Dibujar un elemento de área rectangular)de un extremo a otro.
Seleccionamos esa Área
Assign Area Loads Uniform to frame
Carga Permanente 350Kgf/m2 (Losa cero o sofito metálico). Carga Variable 300kgf/m2 (Depósito).
Selecta ll Edit Edit lines Divide frames 2da Opción <<Break……..>>
RUN
Design (Diseño) Steel frame design (Diseño del acero del miembro)
Start design / check of structure (Comenzar el diseño / verificación de la estructura).
Set display (Configurar la pantalla) Area Not in view (No a la vista) *Para que no confunda, ya que el área se enmarca de color rojo y tiende a confundir.
Y revisar los perfiles que no chequeen y cambiarlos por un perfil mayor. Para que el diseño pueda ser aceptable
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POLIPASTO
Establecer la carga móvil Dando valores
Click derecho en las vigas carrilera donde se apoyará el Polipasto, se abre una ventana donde aparecen algunas propiedades del miembro y el número de etiqueta correspondiente.
Define Moving Loads Path Add new Path Name (Recorrido o Trayectoria) O Define Bridge Loads Lanes (REC1)
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Define Moving Loads Vehicles Add new vehicles (NAME POLI1) O Define Bridge Loads Vehicles Add new vehicles (NAME POLI1) Choose vehicle type to add Add General vehicle
Define moving clases Add new clases Clases del vehículo (Name POLIPASTO) POLI1 (carga que definimos)
Define vehicle clases Add new clas..
Ya tenemos definido Ruta, carga y vehiculo.
Define Load cases Add new load cases
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Define Load combination
Add new combo (1,2CP + 1,6 CV)
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( CP + CV + 1,2POLI) No se consideran las cargas variables (solo por mantenimiento o colocación)
Design Steel frame design Select design combos Add CP + V + 1,2POLI
RUN POLI Afecta a la columna y a la viga carrilera.
Por lo general las vigas carrileras son bastante pesadas y de gran tamaño.
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Ejercicio # 5 (Edificio concreto armado). El edificio constará de 6 niveles
Sistema de grilla (Gird Only)
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Doble click encima de la grilla para editarla.
Gird data: Cuadriculas de datos.
Definimos los materiales:
Concreto Concrete Refuerzo Rebair
Define materials Add new material (Agregar Nuevo material)
Weigth per Unit Volume (Peso por unidad de de volumen) = 2.500kgf/cm2 E = 15.100(f’c)1/2
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Define (Definir) Section properties (Propiedades de la sección) Frame section
Vamos elegir varias secciones tanto para vigas como para columnas.
Viga 30*50, el mismo procedimiento para cada una de las vigas que vamos a definir para el diseño.
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Columna 40*40, el mismo procedimiento para cada una de las columnas que vamos a definir para el diseño.
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Definir los patrones de carga
Define Load patterns (Patrones de carga)
Realizar el espectro considerando que estamos ubicado en Barcelona capital del Estado Anzoátegui.
Zona sísmica (1, 2, 3, 4, 5, 6 ó 7)
- Zona geográfica en el cual se admite que la máxima intensidad esperada de las
acciones sísmicas, en un período de tiempo prefijado, es similar en todos sus puntos.
90 - Ao = Coeficiente de aceleración horizontal, dependerá de la zona en donde se
encuentre la edificación, en este caso está ubicada en Barcelona zona # 5 según lo establecido en la tabla 4.2 de la norma COVENIN 1756.
Obtenemos el valor de Ao=0,30 por ser zona 5.
- Selección de la forma espectral
φ
Dependerá del material del suelo y su profundidad del estrato blando, se hará con arreglo a la tabla 5.1 de la Norma mencionada anteriormente.
- Selección del factor de importancia (α): Su selección será establecida de acuerdo a
la tabla 6.1 y dependerá de la clasificación de la edificación según su uso. Grupo A, grupo B-1, grupo B-2…
91 - Selección del nivel de diseño:
1. Nivel de diseño 1: El diseño en zonas sísmicas no requiere la aplicación de requisitos adicionales a los establecidos para acciones gravitacionales.
2. Nivel de diseño 2: Requiere la aplicación de requisitos adicionales para el diseño en zonas sísmicas establecidos en las normas COVENIN MINDUR.
3. Nivel de diseño 3: Requiere la aplicación de todos los requisitos adicionales para el diseño en zonas sísmicas establecidos en las normas COVENIN MINDUR.
Selección del factor de reducción de respuesta (R):
Los máximos valores del factor de reducción R, para los distintos tipos de estructuras y niveles de diseño, están dado en la tabla 6.4, la cual debe ser aplicada en concordancia con la sección 6.2.
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Toda edificación será clasificada como regular e irregular.
Se considera regular la edificación que no esté incluida en ninguno de los apartados de la sección 6.5.2.
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T*: Valor máximo del período en el intervalo donde los espectros normalizados tienen un valor constante, en segundos. (Artículo 7.2).
β: Factor de magnificación promedio.
ρ: Exponente que define la rama descendente del espectro.
Estos valores se elegirán de la tabla 7.1 y dependerá únicamente de la forma espectral (S1, S2, S3 Y S4).
To: Período a partir del cual los espectros normalizados tienen un valor constante.
Las ordenadas Ad de los espectros de diseño, quedan definidas en función de su período T, tal como se indica:
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Ad: Ordenada del espectro de diseño, expresada como una fracción de la aceleración de gravedad.
Con la ayuda del trabajo especial de Grado elaborado por Ebert Sangrona guiado por el ingeniero estructural Luis Bilotta, el cual realizó un programa para la elaboración del espectro de diseño en Excel.
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Copiamos todos estos valores de T y Ad y lo pegamos en un block de notas, para luego pasarlo al programa y que esté reconozca el espectro diseñado.
Ahora vamos a definir el espectro.
Define (Definir) Functions (Funciones) Response Spectrum (Espectro de respuesta).
100
Ok
101
102
Define Load cases (Definir casos de carga) Modify (Modificar) Modal
F=m.a
m= Masa sísmica entre la gravedad. a= Aceleración en función del período Ts.
“Agregar modos de vibración hasta llegar al 90% de la masa total de la estructura según Norma”
Combinación de efectos
a) (Sx2 + Sy2)1/2 b) │Sx│+ 0,3 │Sy│ c) El criterio CQC3
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Define Load cases (Definir casos de carga)
Add new load cases (Agregar Nuevo caso de carga).
En la combinación modal se puede tomar CQC ó SRSS (Cualquiera de las dos).
Define (Definir) Materials (Materiales) Add new material (Agregar Nuevo material)