Curso de introducción al cálculo de estructuras con CYPE
CÁLCULO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO (CYPECAD)
Licencias de software: http://descargas.cype.es
Versión profesional: Permite usar libremente los módulos adquiridos por el usuario. Requiere un dispositivo de protección (“llave”) Versión After Hours: Permite trabajar libremente con todos los programas de CYPE Ingenieros entre las 22:00 h y las 8:00 h de lunes a viernes y durante todo el día los sábados y domingos. Necesita una conexión permanente a Internet. Licencia temporal: Permite el acceso temporal a los programas mediante una clave facilitada por CYPE Ingenieros. Está concebida para impartir cursos. Versión de evaluación: Permite usar libremente el software de CYPE Ingenieros durante 10 días, no necesariamente consecutivos. Se requiere una conexión permanente a Internet.
CYPE: Conjunto de aplicaciones informáticas, desarrolladas por la empresa CYPE Ingenieros, para efectuar los cálculos constructivos, instalaciones y presupuestación en proyectos de Ingeniería y Arquitectura
CYPECAD: Diseño, dimensionamiento y cálculo de estructuras de hormigón armado (o mixtas) compuestas por: pilares, pantallas y muros, vigas, cimentaciones (losas, zapatas y encepados) y forjados (unidireccionales, reticulares, placas aligeradas y losas macizas). • Permite también la introducción de barras metálicas. • Permite el cálculo exclusivo de cimentaciones.
Procedimiento de cálculo de una estructura Generar la estructura Introducción de cargas Combinaciones de acciones Cálculo 1. Esfuerzos 2. Secciones
Revisión errores
SÍ
Correcciones
NO
Obtención de resultados: Listados y planos
Procedimiento de cálculo El análisis de las solicitaciones se realiza mediante un cálculo matricial en 3D, asumiendo un comportamiento elástico y lineal de los diferentes elementos que constituyen la estructura (pilares, vigas, muros y forjados). Se establece la compatibilidad de deformaciones en todos los nudos, considerando 6 grados de libertad. Ecuación matricial de equilibrio global:
[ K ] {u} { f } K: Matriz de rigidez a: Vector de desplazamientos F: Vector de fuerzas exteriores
Condiciones de contorno: Coacciones en los nudos e indeformabilidad del plano de cada planta. Apuntes de cálculo matricial: http://www.uclm.es/area/ing_rural/CalculoEstructurasOrdenador.htm#Textos
Procedimiento para la resolución de estructuras con CYPECAD Creación de una obra nueva Datos generales de obra (Materiales, recubrimientos, coeficientes, etc.) Definición de la geometría del edificio Plantas – Pilares – Vigas y muros – Forjados – Cimentaciones
Introducción de las cargas Cálculo de la estructura
Errores Revisión de los armados efectuados por el programa Salida de listados de resultados y/o planos
Interfaz gráfica de CYPECAD
Menús desplegables
Barra de herramientas principal
Barra de herramientas secundaria
Pestañas de trabajo
Opciones de configuración del programa SISTEMAS DE UNIDADES: M.K.S.: Metro – Kilopondio – Segundo Sistema Internacional: Metro – Newton – Segundo 1 kp = 9,81 N ≈ 10 N = 0,01 kN 1 t = 10 kN
PLANOS:
Tamaño predeterminado de salida. Configuración de márgenes.
DATOS GENERALES DE OBRA
Datos relativos al terreno de cimentación En Obra / Datos generales
CTE DB SE C – Tabla D.25
DEFINICIÓN DE PLANTAS Menú: „Introducción‟ „Plantas/Grupos‟
INTRODUCCIÓN DE CARGAS Clasificación de las acciones (EHE, Art. 9)
•
Acciones permanentes (G): Actúan en todo momento y son constantes en magnitud y posición (peso propio de la estructura, elementos constructivos, accesorios e instalaciones fijas).
•
Acciones variables (Q): Pueden actuar, o no, sobre la estructura (sobrecargas de uso, sobrecarga de tabiquería, viento y nieve).
•
Acciones accidentales (A): Muy baja posibilidad de actuación, pero gran intensidad (acciones sísmicas, impactos y explosiones).
INTRODUCCIÓN DE CARGAS
Cargas en CYPECAD Cargas muertas o permanentes (CM): a) Peso propio de pilares, vigas y forjados (Introducidos automáticamente). b) Solados, revestimientos y falsos techos. c) Peso de cerramientos. d) Escaleras. e) Maquinas, materiales almacenados, etc.
Sobrecargas variables: a) b) c) d)
Sobrecargas uso superficial y sobrecarga de tabiquería (Q). Sobrecargas de uso lineal (Balcones y barandillas). Sobrecarga de nieve (Sobrecarga separada). Sobrecarga de viento.
Cargas accidentales: a)
Sismo.
SOBRECARGA DE USO:
SU = 1 kN/m2
EJEMPLO
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INTRODUCCIÓN DE PILARES Introducción directa: Pinchando en pantalla, y modificando posteriormente las coordenadas.
Introducción por coordenadas: Una vez situado el primer pilar, se introducen consecutivamente las cotas numéricas de los siguientes.
Alt + D
Introducción utilizando una plantilla:
Empleando un fichero de apoyo (*.DXF)
TRABAJO CON FICHEROS DXF Se generan en AUTOCAD
Menú: Archivos / Guardar como Archivos del tipo: DXF AutoCAD 2000)
Previamente a importar el archivo desde CYPECAD realizarse en AutoCAD al menos dos operaciones: 1. Estructurar la información en capas: Capa 1: Ejes de pilares. Capa 2: Contornos. Capa 3: Otros detalles.
2. Situar convenientemente el origen de coordenadas del dibujo: Herramientas / SPC nuevo / Origen
, deben
INTRODUCCIÓN DE PILARES PROCEDIMIENTO RECOMENDADO: 1º) Se generan todos los pilares sin diferenciar sus características. 2º) Se definen las características de los “pilares tipo”. 3º) Se copian las características de cada pilar tipo a todos los que las tienen iguales.
DIMENSIONES MÍNIMAS:
Lado o diámetro ≥ 25 cm. (EHE, Art. 55) Incrementos de 5 cm.
TIPOLOGÍAS DE VIGAS EN CYPECAD Vigas planas: Su canto coincide con el del forjado, evitando resaltos. Dado que su canto es limitado (Baja rigidez), existe riesgo de flechas excesivas.
Vigas descolgadas: Su canto es mayor que el del forjado del que sobresalen. Pueden ser rectangulares o en forma de T. Vigas de celosía: Vigas con ferralla prefabricada. Vigas pretensadas: Vigas prefabricadas con armadura pretensada.
Vigas de cimentación Zuncho no estructural o límite: Elementos de borde en forjados o losas en voladizo. Vigas metálicas: Perfiles de acero laminado Simulación de apoyo en muro
PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS Vigas planas: Cantos mínimos según artículo 50.2.2.1 EHE
Anchura: Alineaciones que soporten paños a ambos lados: L/10 m Alineaciones con paños a un solo lado: (L/10 – 0,10) m Alineaciones que no soporten paños: 0,25 – 0,30 m Vigas con luz superior a 5 m: Incrementar lo anterior en 10 cm.
Vigas descolgadas:
Canto de la viga: - Entre L/10 y L/12
Anchura: - Entre 0,25 y 0,35 metros.
INTRODUCCIÓN DE VIGAS PROCEDIMIENTO RECOMENDADO: 1º) Entrada de vigas / Vigas muros / Entrar viga. - INTRODUCCIÓN SIMPLE vs. CONTINUA - SELECCIÓN OPCIONES DE AJUSTE
2º) Opciones de edición de vigas. -
AJUSTAR: Para enrasar las vigas a una de las caras del pilar. BORRAR: Eliminar una viga. PROLONGAR: Sirve para aumentar la longitud de una viga ya creada. ASIGNAR VIGA: Copiar las características de una viga a otras. EDITAR: Hacer cambios de geometría, tipo de viga, etc.
- POLIVIGAS: Sirve para agrupar vigas de forma que los cambios geométricos se apliquen a todas las agrupadas. - HACER VIGA COMÚN: Asignar una misma viga a 2 plantas.
TIPOLOGÍAS DE FORJADOS Forjado unidireccional: Constituido por nervios resistentes en una única dirección (viguetas) con piezas de relleno entre ellos (bovedillas). Forjado reticular: Formado por nervios en dos direcciones perpendiculares entre sí, con casetones desechables entre ellos. Placas alveolares: Son placas prefabricadas con armaduras pretensadas y alma aligerada mediante alvéolos. Losas mixtas: Sobre chapas que actúan como encofrado perdido. Losas apoyadas en el terreno
FORJADOS UNIDIRECCIONALES: PREDIMENSIONAMIENTO
EHE 08 (Art. 50.2.2.1) Canto mínimo forjados de viguetas:
h
q L C 4,1408
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CREACIÓN Y GESTIÓN DE PAÑOS DE FORJADO EN CYPECAD Paños / Gestión de paños / Entrar paño.
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1. Entrar paño: Se abre un cuadro de diálogo preguntando el tipo de forjado. 2. Borrar paño: Para eliminar un forjado y dejar en su lugar un espacio hueco. 3. Cambiar el punto de paso de las viguetas. 4. Cambiar la disposición de las viguetas. 5. Editar el paño seleccionado. 6. Copiar características de un paño a otros. 7. Detallar casetones (En forjados reticulares) 8. Momentos mínimos. 9. Ambiente (Para viguetas pretensadas o placas aligeradas) 10. Coeficiente de empotramiento. 11. Proceso constructivo. 12 y 13. Crear viguetas dobles.
FORJADOS INCLINADOS Para introducir un forjado inclinado, debemos dibujar su proyección horizontal. El contorno estará delimitado por vigas planas. Menú:
Grupos > Forjados inclinados/Desniveles
Proceso de creación de un forjado inclinado. 1.
Definir adecuadamente los grupos de plantas. Es aconsejable un dibujo del alzado o sección del edificio con todas las cotas.
2.
Introducir todos los forjados horizontales, excepto los inclinados.
3.
Asignar las vigas comunes (en el menú vigas).
4.
Introducir todos los forjados que vayan a ser inclinados. Se recomienda que las vigas del perímetro de los paños inclinados sean planas. Es aconsejable disponer de un DXF donde estén trazadas las líneas de corte de los diferentes planos inclinados. Las vigas de separación o transición de estos planos, se introducirán ajustando a ejes sobre dicha línea de corte del DXF.
5.
Crear todos los planos inclinados.
6.
Asignar los planos inclinados.
Casos de forjados inclinados
Caso 1
Caso 2
Caso 3
CIMENTACIONES Las opciones del menú cimentación, sólo se activan cuando el usuario se encuentra en la planta 0 donde está el arranque de pilares, siempre que aquéllos fueran definidos con vinculación exterior. TIPOLOGÍAS POSIBLES a) Zapatas de hormigón en masa. Zapatas de hormigón armado. b) Encepados sobre pilotes.
c) Losas de cimentación: Desde las opciones de forjados.
COMPROBACIÓN DE LOS CÁLCULOS (II) Comprobar y efectuar cambios en el armado: Menú: Vigas-Muros / Editar vigas Pilares / Editar
Aceptar los cambios en el armado
Si sólo se efectúan cambios en el armado, NO es necesario volver a calcular la estructura. Si se cambian las dimensiones de los elementos debe recalcularse la estructura.
LISTADO DE DATOS Y RESULTADOS 1º) Acceder al menú general de listados.
Algunos listados ofrecen opciones de selección adicionales
2º) Los listados se pueden ver en pantalla o generar en forma de archivos txt, pdf o rtf: TXT: Fichero de texto estándar. RTF: Editable en Word. PDF: Legible en Acrobat.
OBTENCIÓN DE PLANOS EN CYPECAD (I) 1º) Antes de generar planos, conviene revisar las opciones generales de configuración de planos. 2º) Acceder al menú de planos de CYPECAD.
Crear un nuevo plano. Borrar un plano existente. Copiar un plano. Editar un plano para hacer cambios en él.
OBTENCIÓN DE PLANOS EN CYPECAD (II) 3º) Seleccionar el tipo de plano a realizar y configurar a gusto. Tipos de planos que pueden generares en CYPECAD. a)
Armado de pilares: Medición y diámetro de las armaduras. Pilares metálicos y placas de anclaje.
b)
Plantas del edificio b.1) REPLANTEO: Dibuja vigas, pilares (ref.) y los forjados con su armado. b.2) CIMENTACIÓN: Geometrías, armados, cuadro de zapatas y vigas de atado. b.3) DESPIECE CIMENTACIÓN: Planta + detalle de cada elemento. b.4) ARMADURAS: Se refieren a losas y/o forjados reticulares.
c) d)
Armado de vigas. Cuadro de pilares: Sección y armado de cada grupo de pilares. Placas de anclaje, si las hay Cuadro resumen de mediciones Cuadro de materiales
e)
Cargas a cimentación: Valor de acciones características transmitidas en cada arranque de pilar.
f)
Alzado muros: Sección y armado de los muros de contención Cuadro de materiales
g)
Plano de cargas: Acciones consideradas en cada hipótesis de carga.
OBTENCIÓN DE PLANOS EN CYPECAD (III) 4º) Composición de planos en CYPECAD. Para acceder a la ventana de composición: Seleccionar un plano concreto y pulsar en Aceptar.
5º) Los planos creados se pueden obtener en formatos de AutoCAD (DXF o DWG), desde la ventana de composición . Para ello, se debe haber seleccionado previamente el periférico DXF o DWG en el menú general de planos.
Algunas opciones interesantes que incluyen las versiones CYPECAD 2010 y 2011 1º) Módulo ESTRUCTURAS 3D INTEGRADAS: Posibilidad de gestionar y calcular estructuras mixtas. 2º) Posibilidad de introducir un nuevo pilar copiando los datos de otro.
3º) Incluye un módulo para el cálculo de escaleras de hormigón armado (en la pestaña “Entrada vigas”).
4º) Ofrece la posibilidad de crear un nuevo pilar independiente con arranque sobre otro.
5º) Permite al usuario definir sus propias combinaciones de hipótesis para una obra concreta (Menú Obra – Datos generales).
6º) Nuevas tipos de acciones: Empujes del terreno y accidentales distintas de sismo, desde la versión 2010.
7º) Permite visualizar leyes de esfuerzos por hipótesis, combinaciones o envolventes.
8º) Se pueden bloquear los armados en pilares y vigas cuando se recalcula la estructura. ¡Ojo a posibles errores!
9º) Se incorpora un módulo específico para verificar resistencia al fuego de la estructura y dimensionar revestimientos de protección de acuerdo con CTE DB-SI.
10º) Mayor rapidez de cálculo en ordenadores con multiprocesadores.
11º) Desde la versión 2009.1 se incluyen módulos para facilitar la introducción automatizada de obras. También es posible importar desde CYPECAD obras generadas en Metal 3D (a partir de la versión 2009.1.d.).
Ficheros IFC: Ficheros generados con software CAD/BIM (Allplan®, Archicad®, Revit® Architecture, etc.)
12º) Verificación del deslizamiento de zapatas Comprobación opcional que se puede activar en el menú Obra > Datos generales > Datos de la cimentación . La resistencia al deslizamiento se calcula con el modelo de rotura de MohrCoulomb, es decir, se calcula como la suma del producto de la adherencia por la superficie comprimida de la zapata más el producto del axil en compresión por la tangente del ángulo de rozamiento terreno-zapata.
Tensión admisible en situaciones persistentes y accidentales
13º) Posibilidad de exportar las mediciones de una estructura a ARQUÍMEDES
