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EJEMPLO 01: MODELADO DE UNA
ARMADURA 2D APLICANDO CARGAS
PUNTUALES Y DISTRIBUIDAS
OBJETIVO
El objetivo principal es aprender a diseñar una
armadura 2D aplicando cargas puntuales y
distribuidas.

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PLANTEAMIENTO
Realizar el siguiente modelo de una armadura
2D.

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DESARROLLO
En este primer ejemplo aprenderemos a modelar una viga continua que
soporta distintos tipos de cargas, por lo cual haremos el análisis a detalle
del comportamiento de las vigas.
LONGITUDES:
AB: 6 m
BC: 4 m
CD: 3 m
Tipo de Material: Concreto
Fuerza de Compresión: 210 kg/cm2
Secciones de la viga: 0.25mx0.5m
1 1 1.5

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Lo primero por hacer es escoger las unidades en Toneladas fuerza, Metros
y Celsius(Tonf, m, C)
Luego nos dirigimos al menú FILE – NEW MODEL y escogemos la opción
del modelado de una viga (Beam)

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Donde dimensionaremos la plantilla para nuestro modelado de viga de
una manera que sea lo más parecida a las exigencias del ejemplo
Y tendremos el siguiente modelo por defecto

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Luego tenemos que definir el tipo de material a trabajar que para este
caso será un concreto de F’c 210 kg/cm2 (fuerza de compresión de 210
kg/cm2 ) para hacerlo podemos modificar el material por defecto 4000Psi
o crear un nuevo material en la opción Add New Material

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Al crear nuestro material le daremos el nombre F’c 210 y por defecto
tenemos las siguientes características del material de las cuales se
modificarán para un concreto de f’c 210 el módulo de elasticidad, la
fuerza de compresión específica y esperada, teniendo en cuenta las
unidades designadas.

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Para designarle su modulo de elasticidad, el cual se designa abriendo el
cuadro de la calculadora del programa presionando Shift + Dos veces
click izquierdo en el cuadro perteneciente al Modulus of Elasticity donde
se aplica la formula para hallar el modulo de elasticidad de un concreto
de f’c 210 (15100*sqr(210), donde sqr es el comando que indica la raíz
cuadrada) y se coloca las unidades en kgf, cm, C en la calculadora, la
cual convierte el resultado a las unidades designadas al principio del
modelado.

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Después de esto, le damos OK y tendremos nuestro material definido.
Ahora pasamos a definir las secciones del elemento a modelar, para este
caso es una viga, donde agregaremos una nueva propiedad ingresando
a Add New Property

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Escogeremos la sección rectangular

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Luego tendremos la siguiente ventana donde asignaremos las secciones
del elemento y cambiaremos su nombre a VIGA, luego hacemos clic en
la opción Concrete Reinforcement

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Cambiamos a la opción Beam para que el programa reconozca el
elemento como una viga estructural

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Y tendremos nuestro elemento viga definido
Una vez definido el tipo de material y sección del elemento procedemos a
dibujar designando el tipo de sección definido como VIGA

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Tambien podemos asignar la sección del elemento seleccionando el
elemento deseado y ubicandose en el Menu Assign-Frame-Frame
Sections. Elegimos el tipo de sección yhacemos clic en Apply.

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Para realizar nuestro análisis de la viga necesitamos modificar el grid
creado por defecto al incio, para lo cual damos click derecho en la
ventana de trabajo activa y entramos a Edit Grid Data

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Luego nos vamos a la opción Modify/Show System y cambiamos el Grid para
que satisfaga el modelado de nuestro ejemplo con los siguientes datos.
Una vez editado la plantilla de trabajo, procedemos a dibujar los elementos
con la sección creada. Donde seleccionamos la intersección de la viga con su
Eje para asignar su apoyos

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Luego pasaremos a asignar los apoyos entre la intersección de la viga con su
Eje.
Para este caso: El Eje A- Empotrado, El Eje B y C – Fijo, Eje D - Móvil

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Donde se seleccionará de la siguiente manera para asignar los apoyos.
Entonces tendremos nuestro modelo de viga con sus respectivos apoyos,
secciones y tipo de material

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Seleccionamos la viga que esta entre el eje A y B
Luego le asignamos una carga distribuida en la viga AB.
Nos ubicamos en el menú Assign – Frame Loads – Distributed donde
asignaremos una carga en forma de trapecio en la opción Relative
Distance from End-I la cual nos permite ubicar las cargas en función a una
escala relativa de 0 a 1 con respecto a la longitud de la viga, también
podemos ubicar las cargas puntuales o distribuidas con la opción
Absolute Distance From End-I en la cual la ubicación de la carga se
asigna en función a su longitud real del elemento.

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Después de clicar Apply-Ok. Tendremos la siguiente fuerza distribuida en A-B

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De una manera similar asignamos cargas puntuales en la viga del Ejes B-C
ingresando al menú Assign – Frame Loads – Point
Después de clicar Apply-Ok. Tendremos las siguientes fuerzas puntuales en la
viga B-C.
Podemos apreciar que la fuerza distribuida desapareció, sin embargo esta solo
desapareció de la ventana ya que sigue afectando de igual manera a la viga
A-B, solo que al momento de asignar una fuerza puntual las fuerzas distribuidas
se esconden y de la misma forma al momento de asignar fuerzas distribuidas,
las fuerzas puntuales hacen lo mismo.

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Luego aplicamos una carga de desplazamiento en el eje D donde se
encuentra el apoyo móvil seleccionando dicho punto en D y
dirigiendonos al menú Assign – Joint Loads – Forces y colocamos una
fuerza: – 5 en dirección del Eje global X

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Quedando de la siguiente manera nuestro modelo después de aplicar la
fuerza de desplazamiento
Como última asignación de cargas, seleccionaremos la viga del Eje C-D y el
asignaremos una carga distribuida de la siguiente forma

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Quedando nuestro modelo de la siguiente manera después de asignar la
nueva carga distribuida.
Vemos que cuando se asignó una nueva carga distribuida apareció la carga
distribuida asignada al principio.
Luego pasamos a hacer el análisis de la viga, de los cuales analizaremos lo
siguiente:

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Analizando las reacciones en la opción Joints de la herramienta Show
Forces/Stresses donde tenemos el siguiente cuadro de análisis.
Resultado del análisis de reacciones

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Analizando las fuerzas cortantes en la opción Frame/Cable/Tendons de
la barra de herramientas Show Forces/Stresses.
Tenemos el siguiente cuadro de análisis donde podemos escoger desde
un análisis axial, de torsión, fuerzas cortantes y momentos flectores, sea
para un caso de carga o combinación.

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Diagrama de Fuerza Cortante
Haciendo click derecho dos veces en la viga podemos apreciar a detalle, la
deflexión, momentos flectores, fuerzas cortantes y cargas equivalente

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Analizando los momentos flectores en la opción Frame/Cable/Tendons de la
barra de herramientas Show Forces/Stresses
Diagrama de momento flector

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Analizando la deformación por cargas de la viga en la barra de
herramientas Show Deformed Shape
Deformación por cargas

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Para culminar podemos imprimir el modelo de nuestra viga extruida en
papel A4 en formato PDF y crear un reporte del modelado.