Group Key Generation and Agreement

El SAP2000 es un programa de elementos finitos, con interfaz gráfico 3D, preparado para realizar, de forma totalmente integrada, la modelación, análisis y dimensionamiento del más amplio conjunto de problemas de ingeniería de estructuras. Conocido por la flexibilidad en el tipo de estructuras que permite analizar y por su poder de cálculo, SAP2000 es la herramienta diaria de trabajo de miles de ingenieros en todo el mundo(Vázquez, 2014).

Además el programa muestra las capacidades y limitaciones que se presentan en su uso para simular sistemas estructurales, prestando especial atención en la explicación de la teoría, aproximaciones y procedimientos que el programa sigue para realizar el análisis y diseño de una estructura. (D`Agosto, 2003)

A través de una misma interfaz es posible crear y modificar un modelo, ejecutar el análisis del mismo, así como revisar y optimizar el diseño de cada elemento. Los resultados se presentan de una manera gráfica en tiempo real. Posee una rápida solución de ecuaciones, esfuerzos y desplazamientos inducidos por cargas, elemento frame de sección no prismática, elemento shell muy exactos, análisis dinámicos, múltiples sistemas de coordenadas, varios tipos de constraint, ofrece la facilidad de fusionar mallas de elementos independientes(Herrera, 2004) El método de análisis de SAP2000 se basa en la teoría elemento finito, la cual básicamente es dividir el elemento en cuestión en partes pequeñas las cuales poseen las siguientes características: (Bacuilima G, 2011)

1. Geometría: sistema de referencia. 2. Material: ley constitutiva.

3. Condiciones de frontera esenciales: apoyos. 4. Condiciones de frontera naturales: cargas.

SAP2000 está basado en objetos, queriendo decir que los modelos son creados usando miembros que representan la realidad física. Los resultados del análisis y el diseño son informados para el objeto en conjunto, y no para cada sub-elemento que conforma el objeto,

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suministrando información que es tanto más fácil interpretar como más consecuente con la estructura física (Computers and Structures, 2013).

Posee una rápida solución de ecuaciones, esfuerzos y desplazamientos inducidos por cargas, elemento frame de sección no prismática, elemento shell muy exactos, análisis dinámicos, múltiples sistemas de coordenadas, varios tipos de constraint (restricciones) en nodos que ofrece la facilidad de fusionar mallas de elementos independientes. SAP2000 posee además un módulo completo de diseño para acero y concreto reforzado incluido en el mismo programa usado para crear y analizar el modelo ( (Bacuilima G, 2011).

1.7.2.1 Diseño en el SAP200

Las características de diseño del programa pueden ser usado sobre objetos cuyas propiedades de sección usan materiales de concreto, acero y aluminio. La clave de diseño especificado para ser usado para cada tipo de material es: por ej. AISC - 360-05 / IBC2006 para 2-2004 de acero, EUROCODE para Concreto, AISI - ASD96 para acero moldeado por frío, y AA - ASD 2000, para aluminio, donde en los ajustes del modelo esos códigos deben ser aplicados a cada objeto. También la combinación para el diseño debe ser verificada, además los objetos deben compartir el mismo diseño. Aunque no hay ningún ajuste de diseño explícito para el revestimiento del concreto, el programa visualizara las tensiones de diseño y los contornos reforzados necesarios para resolver los componentes a tensión y el par de fuerzas a tensión- compresión. El área de acero es calculada usando el tipo de sección y revestimiento especificado por el usuario en el menú de visualización(Berkeley, 2011). Los resultados de diseño, que incluyen los datos de las tensiones de diseño, los largos eficaces de las secciones óptimas, el área de reforzar acero, y todas otras cantidades calculadas que resultan del proceso de diseño. Estos datos son solamente disponibles para los objetos que han sido diseñados en realidad (Berkeley, 2011).

El diseño es usado para chequear la estructura creada de concreto, acero y aluminio con respecto a los diferentes códigos y requisitos de diseño, el mismo puede ser efectuado después de que la estructura ha sido analizada. Las secciones de hormigón pueden tener un área de acero longitudinal y cizallamiento reforzado escogida automáticamente de acuerdo con los códigos de diseño seleccionada. Los miembros individuales pueden ser diseñados interactivamente, probando secciones diferentes y verificando los resultados. Si una sección es manualmente cambiada o si secciones optimas fueran escogidas automáticamente por el

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programa, repita el análisis y el proceso de diseño hasta que el análisis y el diseño sean lo mismo(Berkeley, 2011).

Para el diseño del refuerzo en vigas el programa da los resultados en áreas de acero de cálculo, en este trabajo se pretende llevar la misma a área de acero real a partir del corte de barra en los elementos para poder obtener resultados más económicos y reales en la investigación.

1.7.2.2 Corte del refuerzo en vigas

A lo largo de los elementos sometidos a flexión, el momento actuante varía. En un elemento simplemente apoyado sometido a cargas repartidas uniformemente, se incrementa desde los apoyos hasta el centro de la luz. El refuerzo necesario para resistir las solicitaciones externas es mayor en la sección central que en la del extremo. Por ello, tiene sentido colocar el mismo número de varillas a todo lo largo del elemento, sino solo donde este es requerido.

Las secciones críticas para el desarrollo del refuerzo son los puntos donde se presentan esfuerzos máximos y los puntos dentro del vano donde el refuerzo atracción doblado o terminado ya no es necesario para resistir flexión. En zonas de tracción, las fisuras por flexión tienden a abrirse a niveles bajos de carga donde se termina cualquier refuerzo. Si el esfuerzo en el refuerzo que continúa y la resistencia al cortante se aproximan ambos a sus valores límites, las fisuras de tracción diagonal tienden a desarrollarse prematuramente a partir de fisuras de flexión(Comité ACI 318, 2014).

En la ACI 2014 se plantean varios criterios que deben tomarse en cuenta en la determinación de los puntos de corte del refuerzo, los cuales son válidos tanto para refuerzo positivo como negativo. Entre ellos se tiene:

1) Las varillas deben ser cortadas en las secciones en las cuales ya no son requeridas por las solicitaciones de flexión. Estos puntos son donde el refuerzo a tracción doblado o terminado ya no es necesario para resistir flexión.

2) El refuerzo se debe extender más allá del punto en el que ya no es necesario para resistir flexión, en una distancia igual al mayor entre d y 12 db, excepto en los apoyos de vigas simplemente apoyadas y en el extremo libre de voladizos.

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3) El refuerzo a flexión no debe terminar en zona de tracción, a menos que cumpla con ciertas condiciones:

a) Vu (2/3) Vn

b) Para barras No. 11 y menores, cuando el refuerzo que continúa proporciona el doble del área requerida por flexión en el punto de terminación yVu (3/4) Vn.

c) Se proporciona un área de estribos o estribos cerrados de confinamiento que excede lo requerido para cortante y torsión a lo largo de cada barra o alambre que termina por una distancia medida a partir del punto de terminación del refuerzo igual a (3/4) d. El área de estribos en exceso no debe ser menor que

60b

s/f

exceder d/(8βb).

4) Se debe proporcionar un anclaje adecuado para el refuerzo en tracción en donde el esfuerzo en el refuerzo no es directamente proporcional al momento, como ocurre en vigas inclinadas, escalonadas o de sección variable, o en elementos en los cuales el refuerzo de tracción no es paralelo a la cara de compresión.

5) Debe evitarse el corte en zona de tensión donde la fuerza cortante es elevada pues se producen grandes contracciones de esfuerzo y grietas inclinadas en los puntos de corte. En la Figura 1.4, las secciones críticas para una viga continua típica se indican con una “c” en los puntos de esfuerzo máximo o una “x” donde el refuerzo a tracción doblado o terminado ya no es necesario para resistir flexión.

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Figura. 1.4 Longitud de desarrollo del refuerzo por flexión en una viga continua típica (Comité ACI

318,2014).