Cálculo de estructuras con el programa SAP2000

Lugar celebración:
Aulas de informática 2-3 (planta -1)
ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
Universidad de Granada

Dirección:
José Lavado Rodríguez. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Profesor Contratado Doctor del Departamento de Mecánica de Estructuras e Ingeniería Hidráulica. Universidad de Granada. Experto en Estructuras de Obra Civil y Edificación.

Coordinación:
Juan José Granados Romera. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Profesor Colaborador del Departamento de Mecánica de Estructuras e Ingeniería Hidráulica. Universidad de Granada. Experto en Estructuras de Obra Civil y Edificación.

Introducción:

SAP2000 es uno de los programas de cálculo de estructuras más empleados en todas las ingenierías del mundo, y en grandes estudios de arquitectura. Permite calcular y dimensionar todo tipo de estructuras. A la hora de buscar empleo en empresas de proyecto y cálculo de estructuras supone un mérito añadido importante haber hecho un curso de formación como este que se propone.

Para explicar de una manera fácil y clara el manejo inicial del programa y todas sus opciones, comienza el curso con un primer módulo de barras en 2D, relativamente sencillo (MÓDULO 1) donde se explica la modelización y el cálculo de un paso inferior proyectado con un marco de hormigón armado, estructura muy usual en todos los proyectos de carreteras y vías urbanas soterradas. Se realizará el dimensionamiento de ciertas secciones tipo de hormigón armado, siguiendo el Eurocódigo 2.

A continuación se pasa a estudiar la modelización y el cálculo de una estructura de barras en 3D (MÓDULO 2) consistente en un edificio en zona sísmica. El edificio se modeliza mediante pórticos (pilares y vigas) más pantallas antisísmicas. Se aplica un análisis modal espectral para analizar los efectos del sismo, combinándose con el resto de acciones.

La tercera parte del curso (MÓDULO 3) consiste en la modelización y el cálculo de un tablero de vigas prefabricadas con losa superior de hormigón, que es la tipología más común para viaductos de luces cortas y pasos superiores de carreteras. El tablero se modeliza con un emparrillado de vigas, realizándose un cálculo en 3D.

El siguiente módulo (MÓDULO 4) consiste en la modelización y cálculo de una estructura más singular, en 3D, con elementos placa. La estructura se conforma con un sótano de doble altura de un museo, solucionado a modo de patio inglés. La estructura presenta los muros de sótano apuntalados en cabeza a nivel de planta baja mediante arriostramientos puntuales enlazados al forjado de dicha planta. Los muros se modelizan con elementos placa, y los arriostramientos en planta baja con elementos barra.

El último módulo (MÓDULO 5) tratará sobre la aplicación del Eurocódigo 3 para dimensionar estructuras de acero estructural. El desarrollo se llevará a cabo en un edificio.

Módulos

Módulo 1: Cálculo de un paso inferior compuesto por un marco rectangular (Modelo de barras en 2D)

Contenido del módulo 1:

1. El menú del programa
2. Selección de unidades
3. Gestión de archivos
4. Geometría del modelo:
    a. Generación automática con la biblioteca de SAP2000
    b.Edición y modificación de la geometría
5. Materiales y secciones: creación y asignación a barras
6. Condiciones de contorno: ligaduras y acciones
7. Modelado del apoyo sobre el terreno mediante el coeficiente de balasto (viga Winkler)
8. Definición de cargas y asignación a barras
9. Hipótesis de cargas: definición y tipos de análisis
10. Combinación de hipótesis de cargas
11. El cálculo y sus opciones
12. Salida de resultados:
    a.Esfuerzos (axiles, momentos flectores y cortantes)
    b. Desplazamientos y giros
    c. Reacciones
    d. Envolventes de esfuerzos y desplazamientos
    e. Impresión gráfica en pantalla y exportación de ficheros
    f. Listados en pantalla y exportación de ficheros
13. Diseño de secciones de hormigón armado (según Eurocódigo 2)
14. El menú ayuda

Módulo 2: Cálculo de la estructura de un edificio en zona sísmica mediante un modelo de barras en 3D

Contenido del módulo 2:

1. Selección de unidades
2. Geometría del modelo:
    a. Generación automática con la biblioteca de SAP2000
    b. Importación de ficheros DXF de autocad
    c. Edición y modificación de la geometría
3. Condiciones de contorno
4. Creación de diafragmas rígidos en forjados
5. Materiales y secciones: creación y asignación a barras
6. Definición de tipos de cargas
7. Asignación de cargas a barras
8. Masas que intervienen a efectos sísmicos
9. Definición del espectro de respuesta para análisis modal-espectral
10. Definición de tipo de análisis asignado a cargas:
    a. Análisis estático
    b. Análisis modal-espectral
11. Hipótesis de combinación de cargas
12. Cálculo y sus opciones
13. Salida de resultados:
    a. Esfuerzos (axiles, momentos flectores, cortantes y momentos torsores)
    b. Desplazamientos y giros
    c. Modos de vibración
    d. Reacciones

Módulo 3: Cálculo de un tablero de puente de vigas prefabricadas mediante un modelo de emparrillado

Contenido del módulo 3:

1. Selección de unidades
2. Geometría del modelo:
    a. Generación automática con la biblioteca de SAP2000
    b. Importación de ficheros DXF de autocad
    c. Edición y modificación de la geometría
3. Condiciones de contorno
4. Materiales y secciones: creación y asignación a barras
5. Definición de tipos de cargas
6. Asignación de cargas a barras
7. Definición de tipo de análisis asignado a cargas
8. Hipótesis de combinación de cargas
9. Cálculo y sus opciones
10. Salida de resultados:
    a. Esfuerzos (axiles, momentos flectores, cortantes y momentos torsores)
    b. Desplazamientos y giros
    c. Reacciones

Módulo 4: Cálculo de muros de sótano en un edificio de un museo solucionado a modo de Patio Ingléz (Modelo 3D: elementos lamina y barras)

Contenido del módulo 4:

1. Nuevo modelo: unidades y archivo base
2. Geometría del modelo:
    a. Generación automática con la biblioteca y generación manual
    b. Edición y modificación de la geometría
3. Materiales
4. Secciones tipo Área
    a. Shell
    b. Plane
    c. Asolid
5. Sección Shell
    a. Membrana (Membrane)
    b. Placa (Plate)
    c. Lámina (Shell)
vd. Mallado de los muros con elementos placa: división y mallado automático
6. Condiciones de contorno: ligaduras y acciones
7. Definición de cargas y asignación a láminas
8. Hipótesis de cargas: definición y tipos de análisis
9. Combinación de hipótesis de cargas
10. El cálculo y la comprobación del mallado
11. Salida de resultados:
    a. Esfuerzos en elementos barra
    b. Esfuerzos de membrana
    c. Esfuerzos de placa
    d. Desplazamientos y giros
    e. Reacciones
    f. Impresión gráfica en pantalla y exportación de ficheros
    g. Listados en pantalla y exportación de ficheros
12. Diseño de la armadura de los muros

Módulo 5: Aplicación del Eurocódigo 3 (acero estructural) en un edificio

Contenido del módulo 5:

1. Geometría y cálculo de esfuerzos del edificio
2. Aplicación del Eurocódigo 3 para el dimensionamiento de vigas
3. Aplicación del Eurocódigo 3 para el dimensionamiento de pilares

Competencias de los alumnos:

a) El alumno sabrá/comprenderá:

• Deducir qué modelo es el más adecuado para cada estructura a proyectar
• Cuál es el proceso de obtención e introducción en el programa de cálculo de todos los parámetros necesarios para el cálculo de la estructura: acciones, secciones, condiciones de contorno, condiciones cinemáticas, espectros de respuesta para cálculo sísmico, parámetros de dimensionamiento para hormigón armado y para acero estructural, etc.
• Interpretar si los resultados calculados por el programa (en términos de esfuerzos, desplazamientos, reacciones, dimensionamiento de secciones, etc.) son coherentes y/o correctos

b) El alumno será capaz de:

Método de evaluación:

Para aquellos alumnos cuya asistencia sea del 100% de las horas presenciales, la calificación será de sobresaliente, si el alumno realiza con éxito un ejercicio propuesto para casa. Para aquellos alumnos cuya asistencia sea del 90% de las horas presenciales, la calificación será de notable, si el alumno realiza con éxito un ejercicio propuesto para casa.

Cualificación personal o empleos a los que da acceso:
Empresas de proyecto y cálculo de estructuras de obra civil y estudios de arquitectura.