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CYPE. Cálculo de estructuras de hormigón con CYPECAD. Iniciaciónmedio

Índice de contenidos Unidad 1. Cálculo estructural de un edificio ..................................................................... 6 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Introducción ........................................................................................................................ 6 Objetivos ............................................................................................................................. 7 Cálculo y definición de los elementos estructurales ........................................................... 8 Documentación del proyecto............................................................................................... 9 Disposiciones estructurales .............................................................................................. 11 Resumen............................................................................................................................ 13

Unidad 2. Primeros pasos en CYPECAD ........................................................................... 14 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Introducción ...................................................................................................................... Objetivos ........................................................................................................................... Menús principales ............................................................................................................. Menú "Datos generales".................................................................................................... El espacio de trabajo......................................................................................................... Resumen............................................................................................................................ Caso práctico ....................................................................................................................

14 15 16 20 29 33 34

Unidad 3. Definición de la estructura del edificio .......................................................... 35 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Introducción ...................................................................................................................... 35 Objetivos ........................................................................................................................... 36 Identificar y definir las plantas estructurales ................................................................... 36 Los grupos como plantas completas ................................................................................. 40 Plantillas de dibujo............................................................................................................ 42 Requisitos de las plantillas de dibujo ................................................................................ 46 Resumen............................................................................................................................ 46 Caso práctico .................................................................................................................... 47

Unidad 4. Los pilares. Elementos de soporte................................................................... 48 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Introducción ...................................................................................................................... Objetivos ........................................................................................................................... Tipos de pilares ................................................................................................................. Introducción de pilares ..................................................................................................... Agrupación de pilares ....................................................................................................... Opciones de edición .......................................................................................................... Resumen............................................................................................................................ Caso práctico ....................................................................................................................

48 49 49 51 55 55 59 59

Unidad 5. Los muros como elementos estructurales....................................................... 60 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Introducción ...................................................................................................................... 60 Objetivos ........................................................................................................................... 61 La ficha "Entrada de vigas"............................................................................................... 61 Definición de un muro de sótano ...................................................................................... 67 Predimensionamiento del muro ........................................................................................ 68 Empujes............................................................................................................................. 70 Introducción del muro en el espacio de dibujo ................................................................. 76 Tipos de muros .................................................................................................................. 79 Resumen............................................................................................................................ 82

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10. Caso práctico .................................................................................................................. 82 Unidad 6. Trabajando con las vigas ................................................................................. 83 1. Introducción ...................................................................................................................... 83 2. Objetivos ........................................................................................................................... 84 3. ¿Cómo introducir vigas? ................................................................................................... 84 4. Tipos de vigas disponibles ................................................................................................ 85 5. Entrada de vigas ............................................................................................................... 90 6. Definición del punto de inicio y coordenadas ................................................................... 92 7. Modificación de las vigas .................................................................................................. 93 8. Diferentes métodos de inserción de vigas ........................................................................ 94 9. Edición y modificación de vigas ........................................................................................ 96 10. Deformaciones en vigas. Flechas .................................................................................... 99 11. Resumen........................................................................................................................ 102 12. Caso práctico ................................................................................................................ 102 Unidad 7. Los forjados o paños ...................................................................................... 103 1. Introducción .................................................................................................................... 103 2. Objetivos ......................................................................................................................... 104 3. Gestión de paños ............................................................................................................. 104 3.1. Definición de paños ............................................................................................. 104 3.2. Definición y modificación de paños ..................................................................... 110 4. Viguetas y bovedillas....................................................................................................... 112 5. Placas alveolares o aligeradas ........................................................................................ 117 6. Resumen.......................................................................................................................... 119 7. Caso práctico .................................................................................................................. 119 Unidad 8. El menú "Grupos" .......................................................................................... 120 1. Introducción .................................................................................................................... 120 2. Objetivos ......................................................................................................................... 121 3. Copiar las características de un paño ............................................................................. 121 4. Modificación de forjados ................................................................................................. 123 5. Agrupación de forjados ................................................................................................... 124 6. Vigas comunes ................................................................................................................ 125 7. Forjados inclinados/desniveles........................................................................................ 127 8. Forjados inclinados. Rampas........................................................................................... 136 9. Opciones del menú “Grupos” .......................................................................................... 140 10. Comprobar resistencia al fuego .................................................................................... 143 11. Resumen........................................................................................................................ 144 12. Caso práctico ................................................................................................................ 145 Unidad 9. Hipótesis adicionales y Escaleras de hormigón ............................................ 146 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Introducción .................................................................................................................... 146 Objetivos ......................................................................................................................... 147 Hipótesis adicionales ...................................................................................................... 147 Hipótesis de carga en la Planta Baja .............................................................................. 153 Hipótesis de carga en otros Grupos................................................................................ 158 Escaleras de hormigón armado....................................................................................... 162 Resumen.......................................................................................................................... 172 Caso práctico .................................................................................................................. 173

Unidad 10. Cuestiones iniciales de la cimentación ....................................................... 174 1. Introducción .................................................................................................................... 174 2. Objetivos ......................................................................................................................... 175 3. Datos de partida para el cálculo de la cimentación ........................................................ 175

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4. 5. 6. 7. 8.

Elementos de cimentación. Introducción........................................................................ 176 Vigas. Introducción ......................................................................................................... 180 Placas de anclaje ............................................................................................................. 182 Resumen.......................................................................................................................... 188 Caso práctico .................................................................................................................. 188

Unidad 11. Geometría: cálculo y optimización .............................................................. 189 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Introducción .................................................................................................................... 189 Objetivos ......................................................................................................................... 190 Coherencia de la geometría de la obra ........................................................................... 190 El proceso de cálculo de la obra ..................................................................................... 192 Análisis de los resultados ................................................................................................ 193 Correcciones y recálculo................................................................................................. 199 Resumen.......................................................................................................................... 201 Caso práctico .................................................................................................................. 201

Unidad 12. Las armaduras en vigas y forjados .............................................................. 202 1. Introducción .................................................................................................................... 202 2. Objetivos ......................................................................................................................... 203 3. Armaduras en vigas ........................................................................................................ 203 3.1 Armaduras en vigas .............................................................................................. 203 3.2 Edición de armaduras longitudinales ................................................................... 206 3.3 Edición de armaduras transversales o estribos.................................................... 208 4. Resultados en forjados. Análisis y simplificación............................................................ 211 5. Resumen.......................................................................................................................... 216 6. Caso práctico .................................................................................................................. 216 Unidad 13. Armaduras en muros, pilares y cimentación ............................................... 217 1. Introducción .................................................................................................................... 217 2. Objetivos ......................................................................................................................... 218 3. Resultados en muros de sótano ...................................................................................... 218 3.1 Comenzando a editar muros................................................................................. 218 4. Cálculo de pilares............................................................................................................ 222 4.1 Cálculo de pilares ................................................................................................. 222 4.2 Agrupación de pilares........................................................................................... 223 4.3 Vista en planta de pilares ..................................................................................... 224 4.4 Edición del armado............................................................................................... 224 4.5 Resumen de comprobaciones ............................................................................... 226 5. Edición de la cimentación ............................................................................................... 229 5.1 Edición de la cimentación..................................................................................... 229 5.2 Cimentación mediante zapata o cimiento corrido ................................................ 230 5.3 Cimentación mediante viga de cimentación......................................................... 233 5.4 Elementos de cimentación (zapatas) .................................................................... 234 5.5 Vigas centradoras y de atado ............................................................................... 238 6. Resumen.......................................................................................................................... 242 7. Caso práctico .................................................................................................................. 243 Unidad 14. Documentación de un Proyecto Estructural ............................................... 244 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Introducción .................................................................................................................... Objetivos ......................................................................................................................... Recopilación de documentación...................................................................................... Memoria de cálculo......................................................................................................... Planos de la obra............................................................................................................. Requisitos del proyecto ................................................................................................... Cuantías y mediciones de la obra ...................................................................................

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8. Resumen.......................................................................................................................... 255 9. Caso práctico .................................................................................................................. 255 Unidad 15. Estructuras 3D integradas........................................................................... 256 1. Introducción .................................................................................................................... 256 2. Objetivos ......................................................................................................................... 257 3. Las estructuras 3D integradas ........................................................................................ 257 4. Insertar una estructura 3D Integrada: preparación de la obra ...................................... 258 5. Creación de una estructura 3D integrada....................................................................... 259 6. Edición de una estructura 3D integrada ......................................................................... 277 7. Más herramientas de las estructuras 3D integradas ...................................................... 277 8. Cálculo de la estructura .................................................................................................. 278 9. Resumen.......................................................................................................................... 280 10. Caso práctico ................................................................................................................ 280 11. Referencias del curso.................................................................................................... 280

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Unidad 1. Cálculo estructural de un edificio

Unidad edificio

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Cálculo

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1. Introducción

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El cálculo estructural de un edificio, requiere unos conocimientos previos sobre teoría de estructuras y elementos estructurales, con los que suponemos el alumno está familiarizado. Es un buen momento, si es necesario, para recomendar al alumno el repasar dichos conceptos. Por otro lado, el proceso del cálculo estructural, requiere un planteamiento del problema, es decir, de la estructura del edificio a calcular, la definición de las cargas externas a las que estará sometido, la normativa a considerar según su emplazamiento, la calidad y detalle de los planos y soluciones arquitectónicas propuestas, aspectos todos que habrá que tener definidos y organizados antes de abordar el proceso de cálculo propiamente dicho, y que son en cierta medida, independientes de la herramienta de cálculo que se emplee. Una vez definidos estos aspectos, tendremos que conocer y diferenciar, los distintos procesos que incluyen el proyecto de cálculo de estructuras, y que en este curso dedicaremos a las Estructuras de Hormigón calculadas con la herramienta más extendida de cálculo a nivel español así como en América del Sur – CYPECAD – que cuenta además de con la Normativa española, con un importante número de Normativas internacionales implementadas, y que no referiremos aquí dado que están en permanente evolución e incorporación, por lo que a fin de no quedar obsoletos, recomendamos visitar con cierta frecuencia o registrarse en la web de CYPE www.cype.com, a fin de mantenerse actualizado con sus novedades.

2. Objetivos Los objetivos fijados en esta unidad, serán: • Familiarizar al alumno con la metodología general a emplear en el cálculo de estructuras de edificios para ser capaz de aplicarla a sus propios proyectos. • Explicar y relacionar la información necesaria para la definición de la estructura, así como, algunas pautas para realizar el planteamiento del sistema estructural.

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3. Cálculo y definición de los elementos estructurales Todas las entidades físicas como edificios y edificaciones en general, disponen de un sistema estructural que las mantienen estables y capaces de soportar las acciones (cargas permanentes, sobrecargas de uso, acciones climáticas, esfuerzos sísmicos…) a que están sometidas durante su vida útil. Los sistemas estructurales están formados por un conjunto de elementos con la forma y disposición suficientes para conseguir la mencionada estabilidad de las edificaciones.

Los materiales estructurales más empleados son: • el hormigón armado o en masa • el acero laminado o conformado • la madera • el aluminio • e incluso el PVC El hormigón armado, es uno de los materiales más utilizados en la construcción de elementos estructurales resistentes, tanto en edificación, como en obras industriales y el principal en sistemas de cimentación y contención.

Sus principales características son: • Bajo coste. • Buenas características resistentes. • Facilidad de ejecución. • Formación de estructuras de nudos rígidos. • Óptimo comportamiento ante el fuego. • Impermeabilidad. • Amplio conocimiento de su comportamiento, al ser utilizado históricamente como elemento de construcción. El proceso de cálculo de la estructura soporte de un edificio, consiste en la definición de los elementos estructurales que permitan soportar las acciones actuantes sobre el mismo y transmitir adecuadamente éstas hacia el sistema de cimentación.

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Esta tarea de cálculo y definición de los elementos estructurales se simplifica y a la vez se perfecciona, con la utilización de herramientas informáticas. Los pasos a seguir para diseñar un sistema estructural con el Programa CYPECAD son los siguientes: 1. Planteamiento del problema a resolver. 2. Creación de una obra nueva. 3. Definición de los datos generales de la obra: Materiales, coeficientes de ponderación, tipo de control, datos del terreno, recubrimientos de armaduras… 4. Selección de la Normativa aplicable, en función del material estructural a emplear. 5. Introducción de la geometría. 1. Definición de plantas. 2. Introducción de pilares. 3. Introducción de vigas y muros. 4. Introducción de forjados. 5. Elementos de cimentación. 6. Introducción de las cargas. 7. Cálculo de la estructura. 8. Identificación y corrección de errores. 9. Recálculo. 10. Edición de armados. 11. Salida de listados de resultados y/o planos.

4. Documentación del proyecto Todo sistema estructural va asociado a la edificación a la que da soporte, por lo que es necesario disponer de la información arquitectónica necesaria para el diseño de la estructura. Además, será imprescindible disponer de un estudio geológico o geotécnico del terreno sobre el que se va a apoyar la estructura, a fin de definir el adecuado sistema de cimentación y prever posibles efectos agresivos de los componentes del suelo o del agua presente en el mismo, hacia nuestros elementos de hormigón armado en contacto con él.

Por otra parte, los criterios para el cálculo de los elementos estructurales de hormigón armado, están fijados en las normativas correspondientes a cada país, en el caso de España las normas actualmente vigentes son:

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• EHE-08, “Instrucción de Hormigón Estructural”. • CTE-DB-SE, “Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad Estructural”. • CTE-DB-SE-AE, “Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad Estructural. Acciones en la Edificación”. • CTE-DB-SE-C, “Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad Estructural. Cimientos”. • CTE-DB-SE-I, “Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad en caso de Incendio”. • NCSE-02, “Norma de Construcción Sismoresistente Española”. Y cuando se haga necesaria la utilización de otros materiales resistentes, son también de aplicación:

• CTE-DB-SE-A, “Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad Estructural. Acero”. • EAE-2011, “Instrucción de Acero Estructural”. • CTE-DB-SE-F, “Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad Estructural. Fábrica”. • CTE-DB-SE-M, “Código Técnico de la Edificación. Documento Básico. Seguridad Estructural. Madera”. Se adelanta al alumno, que toda esta normativa se encuentra actualizada y disponible para su consulta en diferentes sitios WEB ( Web del Ministerio correspondiente, Colegios de Arquitectos), y en el propio programa CYPECAD, si se cuenta con licencia del módulo del Generador de Precios, como suele ser habitual. Y en la que tenemos a disposición la Normativa del Código Técnico de la Edificación (CTE) completa y permanentemente actualizada. En la imagen, puede verse la pantalla correspondiente al apartado Normativa, del Generador de Precios de Cype, en el capítulo correspondiente a la Seguridad Estructural.

Consejo; a la hora de trabajar con la Normativa, es importante asegurarse siempre de acudir a fuentes que mantengan esta actualizada, dado que la Normativa y en concreto el propio CTE son documentos “vivos”, sujetos a revisiones y ampliaciones. La consulta de la Normativa desde los programas de CYPE nos asegura estos aspectos.

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5. Disposiciones estructurales Como criterio general, ningún sistema estructural tiene una solución única. Esto quiere decir que, aunque existan estructuras que se adaptan mejor a la realidad arquitectónica a la que sirven, siempre es posible la utilización de disposiciones estructurales alternativas para la consecución del fin propuesto. Es importante, por tanto, analizar previamente la morfología y disposición arquitectónica del Edificio antes de decidirse por una propuesta estructural en concreto. Debemos identificar dentro de los planos arquitectónicos, si ya se han previsto los espacios necesarios para alojar los elementos estructurales; en particular, los pilares o soportes verticales y cuál es la magnitud física de estos espacios. La elección del material a utilizar puede verse condicionada por este factor, por ejemplo, si escogemos realizar la estructura en hormigón armado la norma EHE-08 nos fija un tamaño mínimo para los pilares de 25x25 cm, en cambio si la estructura la realizamos en acero laminado las dimensiones de los pilares serán menores, ya que para un mismo tamaño de sección el acero tiene 10 veces más resistencia que el hormigón.

Durante el curso vamos a realizar cálculos de estructuras de hormigón armado, principalmente de pórticos rígidos, es decir, pórticos formados por alineaciones de vigas soportadas sobre pilares. Por otra parte, las superficies horizontales o pisos del edificio, deben ser también resistentes y soportar las acciones (principalmente las cargas permanentes que descansan sobre ellos y la sobrecarga del uso que se requiera) y deben ser diseñados mediante elementos estructurales que cubran éstas superficies, principalmente se emplean: forjados o losas; cuyos espesores estarán condicionados al vano entre apoyos que deben soportar. Es importante, entonces limitar las “luces” (distancias entre apoyos) de los forjados o losas para evitar elementos muy pesados que penalicen excesivamente a las vigas sobre las que apoyan y en consecuencia a los pilares que sustentan estas vigas, además de al sistema de cimentación que recibe las acciones de todo el edificio.

Al plantear el sistema estructural de un edificio mediante elementos de hormigón armado, debemos tener en cuenta estos tamaños mínimos de los elementos estructurales e intentar buscar disposiciones lógicas de los pilares que nos permitan generar pórticos para el soporte de los

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forjados o losas en vanos no excesivamente grandes. Una buena modulación de pilares estaría entorno a los 5 o 6 m, aunque todo depende de las acciones y cargas a soportar. También deben preverse los espacios o huecos para el paso de escaleras, ascensores o instalaciones, que pueden condicionar la disposición de la estructura, así como, los voladizos que se puedan presentar en fachadas o cubiertas, cuyos vuelos deben estar soportados por las vigas de cada planta o piso.

Para finalizar este apartado, vamos a incluir a modo de recordatorio, las definiciones de los elementos estructurales más típicos: • Armadura • Viga • Pilar • Forjado • Losas • Pórticos Armadura Una armadura es una estructura que se compone de elementos rectilíneos unidos entre sí en sus puntos extremos, de manera que idealmente todos se encuentren trabajando en compresión o tensión pura y que todas las fuerzas de empuje se resuelvan internamente. En la práctica algunos esfuerzos de flexión se pueden presentar debido a la fricción de las juntas y de las cargas distribuidas aplicadas a los miembros entre las juntas; la mayoría de veces estos esfuerzos son menores a comparación de las fuerzas axiales y por lo común, se ignoran para fines analíticos. Las conexiones en los nudos, se hacen por lo general, atornillando o soldando en los extremos de los miembros a una placa común, llamada placa de nudo, o pasando un gran perno o pasador a través de cada uno de los miembros. Uno de los objetivos de una armadura consiste en salvar grandes claros y aligerar el peso de la estructura en general.

Viga La viga es el elemento estructural, normalmente ubicado en un plano horizontal, que cumple la función de trasmitir las cargas que ocurren en un vano a los apoyos o elementos verticales (columnas o muros).

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Pilar El pilar es el elemento estructural lineal vertical cuya misión es transmitir, las cargas de vigas y muros que se apoyan en él, a las cimentaciones. Pórticos El pórtico es una armadura diseñada para soportar cargas tanto verticales como laterales transversales a la longitud de una estructura porticada. Hablamos de pórtico rígido refiriéndonos a la armadura estructural en la que todas las columnas y vigas están unidas rígidamente, sin juntas articuladas y cualquier carga aplicada produce momentos y esfuerzos cortantes; se trata de una estructura estáticamente indeterminada que sólo es rígida en su plano. Hablamos de pórtico rígido biarticulado al que posee dos articulaciones en sus apoyos que le permiten girar y flexionar ligeramente como consecuencia de los esfuerzos producidos por los cambios de temperatura; se trata de una estructura estáticamente indeterminada.

6. Resumen En esta unidad, hemos visto: • Las principales características constructivas de las estructuras de hormigón armado. • El listado de procesos a desarrollar en un proyecto de cálculo de estructuras. • El listado y referencia de las Normativas a considerar en el Cálculo Estructural de Hormigón. • Un recordatorio de las definiciones de los elementos estructurales relacionados con la estructura. • Un resumen de las consideraciones a tener en cuenta en el planteamiento de las propuestas estructurales de hormigón.

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Unidad 2. Primeros pasos en CYPECAD

Unidad 2. Primeros pasos en CYPECAD 1. Introducción

Vamos a llevar a cabo en esta Unidad 2, nuestro primer contacto con el programa CYPECAD. Como se ha comentado, los ejercicios y ejemplos de este curso, los hemos desarrollado sobre la versión 2012 por ser la más extendida en el momento de la redacción del mismo. En este momento, posiblemente sabrás que como en la mayoría de programas, los archivos realizados con esta versión podrán ser ejecutados con versiones anteriores. Por otro lado, tenemos que considerar, que CYPE Ingenieros mantiene todos sus programas bajo continua revisión e incorporación de nuevas funcionalidades, mejoras de aspecto, bibliotecas, ficheros de compatibilidad para entornos gráficos, etc., por lo que pone a disposición de los usuarios varias ediciones dentro de la misma versión, que son de descarga gratuita. Así nos encontramos la Versión 2012.a, 2012.b,….etc. En la web de CYPE www.cype.com encontraremos una amplia información acerca de las novedades que aporta cada edición de una versión, a fin de que decidamos si nos interesa la descarga y actualización de la misma.

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Vamos a comenzar entonces a trabajar con CYPE, por lo que deberás de tener ya disponible en tu ordenador, la versión que te corresponda, actualizada a cualquier edición de la versión 2012 o posteriores, y con la licencias de uso que hayas decidido, dentro de las diferentes versiones del programa disponibles: • Versión Profesional • Versión After Hours • Versión de evaluación • Versión Campus • Licencia temporal

2. Objetivos Esta unidad tiene como objetivo general, realizar una primera toma de contacto con el entorno del programa informático de cálculo estructural CYPECAD, y más concretamente: • Conocer el proceso a seguir para la creación de una obra nueva. • Manejar el sistema de archivos que utiliza el programa CYPECAD y las acciones que nos permite llevar a cabo la ventana Gestión de archivos, con las obras que hemos generado. • Conocer las posibilidades que CYPECAD proporciona para el cálculo de estructuras con diferentes normativas, y la manera de introducir acciones exteriores o ambientales a la edificación. • Trabajar con las distintas opciones de menús necesarias para comenzar a desarrollar un cálculo de estructuras, a fin de que el alumno sea capaz de introducir los datos generales de su obra.

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3. Menús principales Abrimos el conjunto de programas de CYPE haciendo doble clic sobre su icono, para dar paso al menú principal. Este menú presenta múltiples aplicaciones, algunas de éstas como “Elementos estructurales” y “Elementos de contención”, son módulos fuera del programa CYPECAD; que nos permitirán calcular elementos constructivos aislados de manera rápida y sencilla, sin necesidad de definir el conjunto de la obra.

EL módulo “Elementos estructurales” nos permite calcular los siguientes elementos:

El módulo “Elementos de contención” nos permite definir y calcular los siguientes elementos estructurales:

Además existen otras aplicaciones que están directamente relacionadas e interconectadas con la aplicación CYPECAD y que nos permitirán, desde diseñar instalaciones, hasta generar presupuestos y memorias. En la parte superior del menú general de aplicaciones de CYPE se dispone de varios accesos a servicios, como: Soporte técnico, Página web, la Comunidad de usuarios, la Lista de deseos, los Manuales y una relación de Novedades de la última versión.

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En la parte inferior, podemos encontrar un enlace a las actualizaciones, información sobre la licencia y un botón de acceso al cuadro de dialogo que permite elegir las unidades a emplear. Salvo en casos especiales, como el análisis de estructuras calculadas con normativas antiguas, se utilizará habitualmente el Sistema Internacional de Unidades (SI).

Una vez seleccionado el SI, aceptamos y entramos en el programa CYPECAD. Si es la primera vez que utilizamos la aplicación, se abrirá una ventana denominada “Gestión archivos”, en caso contrario, aparecerá en pantalla la última obra con la que se estuvo trabajando en la aplicación. Gestión de Archivos La ventana “Gestión archivos” nos permite, mediante los iconos del menú superior: Crear, Archivar, Copiar, Borrar, Enviar, Comprimir y Descomprimir obras. Además cuenta con una biblioteca de Ejemplos que podremos ejecutar desde aquí.

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Como se puede observar, en la parte izquierda de la ventana “Gestión archivos”, tenemos un árbol de carpetas similar al explorador de Windows, en el cual se muestran las carpetas que el programa CYPECAD genera automáticamente al instalarse. Dentro de la subcarpeta Proyectos se proponen distintas subcarpetas para almacenar las obras realizadas con los diferentes módulos de CYPE, pero siempre tenemos opción de escoger por nosotros mismos la ruta de guardado que deseemos. Hay que tener en cuenta que las extensiones de los archivos de los diferentes módulos son diferentes, por lo que cada obra solo se podrá ejecutar a través del módulo con el que fue creada. Es conveniente tener un sistema ordenado de clasificación de archivos para poder encontrar la obras en el futuro. En CYPECAD cada obra generada estará formada por varias carpetas y archivos asociados entre sí con las siguientes extensiones: • Carpetas: *.C3P, *.DAT, *.RES y *.TMP • Archivos: *.C3$ y *.c3e Por lo que si queremos enviar o simplemente grabar la obra para ejecutarla en otro ordenador, es fundamental comprimir todos los archivos de los que se compone para evitar problemas. Esta operación la haremos de la siguiente manera, supongamos que tenemos una obra y queremos guardarla en un pendrive para ejecutarla en otro ordenador. En la ventana “Gestión archivos” buscamos en el árbol de carpetas de la izquierda y seleccionamos la obra en la ventana de la derecha, pulsamos “Enviar” en el menú superior. Se abrirá la ventana “Opciones de envío”, en la que tendremos la opción de escoger la ruta en la que queremos que guarde el archivo comprimido de la obra con extensión “*.cyp”. También existe la posibilidad de incluir ficheros asociados de la obra, que son los ficheros de cálculo, en caso de que la obra esté calculada.

Nueva obra Generamos una nueva obra desde la ventana “Gestión archivos”, pulsando el botón “Nuevo”. En esta ventana definimos el nombre de la obra, que será el identificador que adoptarán todos los ficheros de los que se compone y el que aparecerá en la columna obra de la ventana “Gestión archivos”. También podemos escribir una breve descripción de la obra que nos servirá para identificarla más fácilmente en la ventana “Gestión archivos”.

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Tras introducir los datos de la obra pulsamos el botón “Aceptar” y nos aparecerá la ventana "Nueva obra" como se ve en la imagen.

CYPECAD nos da la posibilidad de crear una obra con cuatro opciones diferentes:

Obra vacía Método de introducción que utilizaremos en este curso para generar la obra como un archivo en blanco, a partir del cual iremos creando nuestra estructura paso a paso, por ser el proceso más habitual al que se enfrenta el calculista de estructuras. Importación de una obra de “Nuevo Metal 3D” El Nuevo Metal 3D es una aplicación del software CYPE para el cálculo de estructuras metálicas mediante nudos y barras. CYPECAD permite importar obras desde esta aplicación para complementarla con el cálculo que estemos realizando. Introducción automática DXF/DWG

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Con esta opción CYPECAD genera automáticamente la estructura a partir de la introducción de plantillas de dibujo en formato DXF o DWG. Este método requiere de unas pautas muy estrictas en la creación de estas plantillas, para que el programa efectúe una correcta interpretación de la estructura. Introducción automática IFC Esta opción es igual que la anterior, sólo cambia el tipo de fichero fuente desde donde se hace la importación, que en este caso es generado por programas como ArchiCad ® u otros programas 3D que generan archivos BIN con la extensión IFC. Esta ventana también incluye ejemplos donde se observa la metodología a seguir para ejecutar cualquiera de los dos procesos automáticos de introducción de datos. En nuestro caso procedemos a introducir la obra como “Obra vacía” y confirmamos pulsando el botón “Aceptar”.

4. Menú "Datos generales" Tras crear una nueva obra y proceder a efectuar la introducción de datos como “Obra vacía”, CYPECAD siempre nos pedirá que aportemos los “Datos generales” mediante la siguiente pantalla de acceso. No obstante, estos datos podrán ser modificados en cualquier momento, durante el proceso de generación de la estructura. Esta ventana de “Datos generales” consta de varios apartados que nos permitirán definir normativas de aplicación, materiales, acciones y coeficiente de pandeo.

Ventana "Datos generales - Normas" CYPECAD permite utilizar normativas de diferentes países. Al pulsar el botón “Normas”, se abre el cuadro de diálogo “Selección de Normas”, que permite escoger las normas aplicables a cada material. Como simplificación y teniendo en cuenta las normas de obligado cumplimiento en el territorio español, si pulsamos el botón “CTE” se seleccionan automáticamente las normativas españolas vigentes: el CTE en los campos en los que es aplicable, la EHE-08 para estructuras de hormigón y el Eurocódigo para aquellos materiales o elementos estructurales en los que no exista normativa específica en España. En el caso particular de elementos de Cimentación, el programa nos permite escoger como normativa entre el CTE y la EHE-08, al ser aplicables ambos documentos para este tipo de elementos.

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Ventana "Datos generales - Hormigón armado" Una vez escogida la normativa de aplicación, definiremos el tipo de Hormigón armado a emplear para cada elemento estructural. El programa nos permite asignar hormigones de distinta calidad a los diferentes elementos estructurales (Forjados y vigas, Cimentaciones, Muros); aunque la práctica habitual es emplear un tipo único de hormigón para toda la obra. En ciertas estructuras, se pueden utilizar hormigones de mayor resistencia, por ejemplo, en los pilares a fin de obtener secciones menores en estos elementos. En función de la normativa de hormigón armado que hayamos definido aparecerá en cada desplegable los posibles tipos de hormigón a utilizar, con sus correspondientes coeficientes de minoración de su resistencia. Todas las normas, prevén una resistencia de cálculo de los elementos de hormigón inferior a la que les corresponde por su composición, a fin de contemplar posibles imperfecciones en su fabricación o ejecución; esto se consigue dividiendo la resistencia característica por un coeficiente de minoración (mayor que la unidad). Esta ventana de "Datos generales" además nos brinda otras opciones de configuración que se explican a continuación: Cimentación Elementos de cimentación con vinculación exterior. Este botón nos permite introducir las características del Terreno de cimentación, permitiendo fijar la resistencia admisible del terreno para dos situaciones de proyecto.

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Además si pulsamos el botón que aparece como una "Flecha azul" obtendremos una tabla con los valores de las tensiones admisibles de los tipos de terrenos más usuales: arcillas, arenas, gravas... Muros Muros de fábrica. Este botón nos permite fijar las características para la definición de los Muros de fábrica. En este diálogo se podrán definir las características generales para los Muros de fábrica de ladrillo y de bloque de hormigón, incluidas las opciones de dimensionamiento de las armaduras para los muros de bloques de hormigón. Cuando se introducen muros de bloque de hormigón en CYPECAD, se pueden utilizar bloques genéricos con características específicas fijadas por el usuario o de los catálogos de la Asociación Nacional de Fabricantes de Bloques y Mampostería de Hormigón (NORMABLOC).

Barras

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Tipos de acero en barras. Este botón nos permite modificar las tablas de armado que el programa tiene definidas, así como, gran número de opciones que afectan al dimensionado y armado de todos los elementos estructurales; pilares, vigas, forjados, losas y elementos de cimentación. En la parte inferior tenemos un botón para restaurar los valores por defecto que el programa prefija al instalarse. Se aconseja no modificar los valores de esta ventana, ya que su variación puede afectar sensiblemente al resultado del cálculo y los cambios a realizar exigen un conocimiento avanzado del uso del programa.

Pernos Opciones de placas de anclaje. Este botón permite definir las características para el diseño de placas y pernos de anclaje en la unión o fijación de perfiles metálicos sobre los elementos de hormigón desde los que arrancan: muros, vigas, losas, cimentaciones…

Ventana "Datos generales - Perfiles" En la sección de "Perfiles" se puede escoger el tipo de material de los elementos estructurales: metálicos, de madera o aluminio extruido a emplear dentro de la obra. Al igual que ocurre con el hormigón armado, para cada material el desplegable nos permitirá elegir la calidad del mismo de acuerdo con la normativa seleccionada.

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Ventana "Datos generales - Acciones" En la sección “Acciones”, definiremos las acciones exteriores a la edificación a considerar, las hipótesis de carga y las combinaciones de hipótesis.

La acción de viento viene implementada en el programa para poder introducirla según las normativas de distintos países.

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En el caso de España, es de aplicación el CTE, y bastará con definir los anchos de banda en X e Y de la edificación, la zona eólica en la que se encuentra y el grado de aspereza del entorno donde se construye el edificio. Los anchos de banda son las longitudes de fachada expuesta en la dirección perpendicular a la acción del viento. Pueden ser diferentes en cada planta. El ancho en la dirección del viento se utiliza para el cálculo de la esbeltez del edificio, y el ancho en la dirección perpendicular para el cálculo de la fuerza resultante de presiones en la superficie expuesta. Es necesario, por tanto, introducir los anchos en las dos direcciones aunque se desactive el viento en una de ellas. En el caso de que se introduzcan anchos de banda diferentes en cada planta, para el cálculo de la esbeltez del edificio el programa utilizará el valor medio. Se puede observar que en la ventana existen unos botones de "Ayuda", los cuales nos darán información sobre cada uno de los apartados del programa a los que hace referencia.

Es conveniente fijar las acciones de viento una vez introducida toda la estructura y como paso previo al cálculo de la misma. La acción de sismo también viene implementada en el programa con normativas de distintos países.

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En el caso de España la normativa a aplicar es la NSCE-02. Tras seleccionarla pulsaremos el botón “Selección de provincia y término municipal” donde se podrá escoger la provincia y el municipio donde se encuentra emplazada la edificación. Una vez seleccionado el lugar quedarán fijados automáticamente los valores de Aceleración básica y Coeficiente de contribución, correspondientes al emplazamiento de la edificación.

Además se podrán fijar otros factores como: Coeficientes de riesgo y tipo de terreno, los cuales se adoptan según lo especificado en la normativa correspondiente. Si la provincia y municipio de nuestro emplazamiento no apareciese en el listado, se tratará de un emplazamiento no afectado por la normativa sismorresistente, es decir sin riesgo de peligrosidad sísmica.

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El programa CYPECAD, permite comprobar la resistencia al fuego de los diferentes elementos que forman la estructura del edificio (pilares, vigas, muros, forjados…) fijando los valores de estabilidad al fuego exigidos por la normativa para el uso considerado en la edificación y en función del elemento estructural. Si se desea efectuar esta comprobación es conveniente efectuarla después de haber definido toda la estructura en el programa y como paso previo al cálculo de la misma. Si pulsamos el botón “Estados límite (combinaciones)”, accedemos a la ventana que nos permite conocer las combinaciones de cargas que el programa utilizará para el cálculo en función de la normativa seleccionada. Pulsando el botón de la "Interrogación" podemos ver las combinaciones y coeficientes de seguridad que el programa aplicará para cada material de la estructura.

En todas las normas de cálculo estructural las acciones o cargas se clasifican según su naturaleza: permanente, variable, accidental, sísmica…, y para ello se definen hipótesis de carga según sus características. Posteriormente, estas hipótesis se multiplican por un coeficiente de mayoración (mayor que la unidad) y se combinan entre sí, para obtener los esfuerzos finales en los elementos estructurales y verificar el cumplimiento de los “Estados límite”, lo que garantiza la idoneidad del sistema estructural diseñado. Se han de verificar dos Estados límite: el Estado Límite Último (ELU) y el Estado Límite de Servicio (ELS). El ELU garantiza que el elemento estructural objeto de análisis mantiene sus condiciones de resistencia y estabilidad frente a las acciones a las que está sometido y el ELS previene que no se produzcan deformaciones inadmisibles durante el uso previsto.

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De acuerdo a la normativa seleccionada, el programa genera automáticamente las combinaciones de las hipótesis de carga introducidas. En el botón “Estados límite (combinaciones)” el usuario puede crear nuevas combinaciones para cada estado límite; aunque los lo habitual es utilizar las que fija la norma correspondiente. Con el botón “Hipótesis adicionales”, accedemos al cuadro de dialogo que nos permite añadir diferentes hipótesis de carga. El programa genera automáticamente la hipótesis de "Carga permanente" que utiliza para introducir los pesos propios de los elementos estructurales; además si hemos marcado previamente las casillas de “Acción de viento” y “Acción sísmica”, también crea éstas hipótesis, las cuales no se pueden editar ni eliminar (solamente desaparecen si desmarcamos las casillas anteriores). Para definir las hipótesis de “Sobrecarga de Uso”, pulsamos el botón existente en la parte superior correspondiente a las "Categorías de uso" y obtendremos un listado con las diferentes categorías (en este caso según la normativa CTE), donde marcaremos las que afecten a nuestra edificación. De esta forma el programa genera automáticamente estas hipótesis identificándolas con el uso escogido.

La sección "Coeficientes de pandeo" de la ventana “Datos generales”, nos permite fijar los coeficientes de pandeo para los pilares en sus dos direcciones principales, estos coeficientes dependerán de las características de empotramientos en sus extremos. El programa considera por defecto el valor de 1,0 puesto que la situación de empotramiento es el caso más habitual en las estructuras de hormigón armado.

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5. El espacio de trabajo Una vez creada una obra nueva e introducidos los datos generales de la obra; pulsamos el botón “Aceptar” en la ventana de “Datos generales” y accedemos a la pantalla del espacio de trabajo de CYPECAD.

Como se puede observar el entorno de CYPECAD está dividido en cinco espacios diferenciados. • En su parte superior se encuentran el “Menú contextual” y las “Barras de iconos”.

• En la parte lateral derecha existe un “Menú flotante” que incluye las mismas opciones que el Menú contextual de la parte superior y que puede ser activado o desactivado a conveniencia del usuario. • En la parte central tenemos el “Espacio de trabajo” donde crearemos la estructura. • En la parte inferior las “Fichas de trabajo” que dependiendo de su selección, modificarán los comandos y opciones del Menú contextual.

Menú contextual Desde el menú “Archivos” podremos crear una “Nueva obra”, acceder a la ventana “Gestión archivos”, “Guardar” la obra, modificar la “Descripción de la obra”, “Importar” obras antiguas y

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“Exportar” la geometría de obra a otros programas como Tekla Structures ®. Desde este menú también podremos obtener los listados y planos de la obra una vez haya sido calculada. Desde el menú “Obra” podremos acceder en cualquier momento a la ventana “Datos Generales” por si es necesario efectuar algún cambio en los datos y valores establecidos al inicio del programa.

Barras de iconos Las “Barras de iconos” se dividen en dos, una fija y otra variable en función de la ficha del programa en que nos encontremos. Esta barra incluye las opciones de acceso a la ventana “Gestión archivos” y de “Guardar archivo”, además incluye el icono que nos permitirá incluir plantillas de dibujo para poder elaborar la geometría del edificio por plantas.

El icono de “Capturas” nos permite hacer una selección de capturas para hacer más fácil la introducción de la geometría de la estructura. CYPECAD permite resaltar puntos de captura en la plantilla de dibujo introducida.

Las flechas “arriba–abajo”, nos permitirán movernos por las diferentes plantas (niveles) de la edificación una vez que estas han sido creadas.

Por otro lado, desde la Barra de iconos también tenemos opciones de “Vuelta atrás”, “Zoom” y “Ejes de coordenadas”, existe un modo ortogonal que nos facilita la introducción de elementos y una ventana de coordenadas que nos permitirá medir y conocer la localización por coordenadas de cualquier punto o elemento del espacio de trabajo.

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En la parte derecha de esta Barra de iconos encontramos también la opción de cambio de sistema de unidades e impresión de listados y planos.

Fichas de trabajo

Entrada de pilares La ficha “Entrada de pilares” es la primera sobre la que se ha de trabajar, en ella se definirán las plantas (niveles) de nuestra edificación, así como los pilares y pantallas de la misma. Entrada de vigas En la ficha “Entrada de vigas” se podrá trabajar una vez introducidas las plantas y los pilares en la ficha anterior. En esta ficha podremos introducir siempre trabajando por plantas (niveles) las vigas, muros, forjados, cargas y cimentaciones. Será en esta ficha, en la que una vez introducida toda la geometría y acciones de la edificación, se efectuará el cálculo de la estructura. Resultados La ficha “Resultados” permite conocer los resultados y comprobaciones de cada parte de la estructura. Isovalores La ficha “Isovalores” nos permite ver gráficamente los desplazamientos, esfuerzos y tensiones en losas y forjados reticulares, resultado del cálculo de la estructura. Deformada La ficha “Deformada” nos muestra una simulación en 3D de la deformación general de la estructura para las diferentes hipótesis de carga establecidas. Espacio de trabajo La metodología de trabajo en CYPECAD es en un entorno 2D, es decir se trabajará planta por planta y se irán introduciendo cada uno de los elementos estructurales independientemente en cada uno de los niveles de la edificación. Los elementos de desarrollo vertical, como muros, pilares y pantallas, se introducirán también en planta y de indicarán los niveles en los que se desarrollan. Todo ello para facilitar la introducción de la geometría estructural.

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Menú flotante Este menú incluye las mismas opciones que los menús contextuales y será diferente dependiente en que ficha de trabajo nos encontremos. Siempre existe la posibilidad de desactivarlo pulsando el siguiente icono.

A continuación, te proponemos una serie de consejos prácticos que te pueden ayudar a familiarizarte y trabajar mejor con el programa CYPECAD.

Consejo práctico 1 No olvides que CYPECAD y todos los programas CYPE, disponen de una ayuda en pantalla, explicando las distintas opciones de menús. Para activarla, pulsa F1, y para desactivar, la tecla ESC. Consejo práctico 2

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¿Ya has consultado los Manuales de CYPECAD?, en el menú “Ayuda”, dispones de las versiones PDF entre otras del manual de usuario y la memoria de cálculo. Úsalas como complemento a tu formación. Consejo práctico 3 Si llevas poco tiempo trabajando con CYPE, y estas acostumbrado a trabajar con CAD, no debes de olvidar que CYPE es una herramienta de Cálculo, además de ser una herramienta de dibujo, por ello, no dispone de rutinas para guardar los trabajos automáticamente, cada cierto tiempo, etc., ya que interferirían con las rutinas de cálculo. Por ello, tendrás que ser cuidadoso con ir guardando evolutivamente las obras que vayas calculando. Consejo práctico 4 Si aún no eres experto en trabajar con otras herramientas de CYPE, y dispones de poca experiencia aún en el trabajo de oficina técnica, ten en cuenta, que es relativamente habitual, tener que plantear distintas soluciones constructivas o modificaciones al proceso de cálculo. Para ello, será útil que vayas guardando y renombrando, distintas versiones de la obra correspondientes a distintos estados evolutivos de la misma, a fin de que puedas volver atrás y tomar alternativas de diseño, sin una pérdida del trabajo realizado a fin de para poder seleccionar luego la mejor de las alternativas opciones. Por otro lado, puede suceder que el diseño del edificio proporcionado por el arquitecto o proyectista, puede estar sujeto a cambios que en ocasiones pueden afectar al cálculo estructural. Debemos de ser muy cuidadosos por lo tanto con la gestión de los archivos y las versiones que vamos generando, a fin con el objetivo de optimizar nuestro tiempo de trabajo.

6. Resumen En esta unidad empezamos a utilizar la herramienta informática CYPECAD y hemos conseguido: • Realizar los pasos necesarios para la creación de una obra nueva. • Ver las opciones de generación y transferencia de archivos. • Escoger dentro de la pantalla “Datos Generales”, la normativa a emplear, las acciones exteriores sobre la estructura y las combinaciones de hipótesis de cargas. • Una primera toma de contacto con el entorno de trabajo del Programa CYPECAD.

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7. Caso práctico El primer caso práctico tiene como finalidad, familiarizarse con los pasos previos a la creación de una obra y las opciones que nos dan las ventanas “Gestión de archivos” y “Datos generales”. Datos de partida Supongamos que vamos a calcular la estructura de una Vivienda Unifamiliar situada en la provincia de Asturias, con sótano, planta baja y bajo cubierta. De la cual se aportan los planos arquitectónicos. Pulsa en el siguiente enlace para descargar los planos CYPE_L2_casopractico.dwg El tipo de hormigón armado a utilizar en los elementos estructurales, será de acuerdo a la normativa española, del tipo HA-25 con acero B-500S. El acero utilizado para la estructura metálica será de calidad S275. Tareas a realizar 1. Crear una nueva obra que se llame “VU en Asturias”, correspondiente a una vivienda unifamiliar ubicada en Asturias 2. Definir las normativas y tipos de materiales a emplear en la nueva obra según los datos suministrados. 3. Definir las acciones de viento y sismo según los datos suministrados. 4. Añadir las categorías de uso necesarias para la vivienda unifamiliar. 5. Guardar la obra y crear una copia del archivo que llamaremos: “VU en Asturias – copia”. 6. Comprimir la copia del archivo y guardarla.

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Unidad 3. Definición de la estructura del edificio

Unidad 3. Definición de la estructura del edificio 1. Introducción 1. Introducción

1. Introducción Las primeras operaciones que tenemos que hacer con CYPECAD, son la definición del edificio o estructura a calcular, en cuanto a su esqueleto, es decir la definición de sus plantas, y a continuación introducir las plantillas de dibujo, elaboradas a partir de un programa de CAD, sobre las que posteriormente trabajaremos. En esta unidad nos familiarizaremos con el método de introducción de plantas y grupos en el programa CYPECAD y las posibilidades que nos ofrece, así como los procesos de trabajo con las plantillas de dibujo. Se utilizarán plantillas de dibujo con la distribución arquitectónica del edificio para facilitar la introducción de los elementos estructurales en cada planta o nivel y se describirá el proceso de preparación y elaboración de estas plantillas para su óptimo funcionamiento.

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2. Objetivos 2. Objetivos Los objetivos serán por lo tanto: • Ser capaces de definir el esquema de plantas del edificio en el programa CYPECAD, así como de realizar modificaciones sobre las mismas. • Saber incorporar las plantillas de CAD de las distintas plantas del edificio o estructura que vamos a calcular al programa CYPECAD. • Conocer los procesos de gestión de Capas y visibilidad de plantillas en el programa CYPECAD. • Conocer los criterios de buenas prácticas del trabajo con las plantillas de dibujo generadas en los programas de CAD.

3. Identificar y definir las plantas estructurales 3. Plantas Como ya se explicó con anterioridad, lo primero será identificar y definir las plantas estructurales de las que constará la edificación, es decir, los niveles donde se prevé que debemos introducir algún tipo de elemento estructural. Para ello, debemos estudiar la arquitectura de la edificación y conocer las diferentes cotas a las que se encuentran cada una de las plantas y elementos característicos del edificio. Para crear las plantas tendremos que ir a la ficha “Entrada de pilares” y en el Menú contextual pinchar “Introducción” y seleccionar “Plantas/Grupos”.

3. Plantas Si es la primera vez que accedemos a este menú, no existirá ninguna planta generada y nos aparecerá el cuadro de dialogo “Plantas y grupos”, en el que debemos pulsar el botón “Nuevas plantas” y nos preguntará si deseamos introducir las plantas “Sueltas” o “Agrupadas entre sí”. Si al crear una nueva planta, escogemos la opción “Agrupadas entre sí”, en el programa se visualizará una única planta “tipo” y a todas las plantas agrupadas se les asignará la misma geometría y las mismas cargas que generemos dentro de ella. Así mismo, los cambios que se efectúen en la planta patrón serán copiados automáticamente al resto de plantas agrupadas.

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3. Plantas Cuando se agrupan plantas entre sí, aunque el programa utilice una única planta para la introducción de la geometría y de las cargas, en el cálculo del edificio se consideran todas las plantas de las que se compone, por lo que los resultados son igualmente precisos. La agrupación es una herramienta que facilita, exclusivamente, la introducción de datos. La agrupación de plantas debe realizarse con la completa seguridad que los niveles agrupados van a poseer la misma distribución y los mismos elementos estructurales, en caso contrario estaremos cometiendo un error que puede afectar a los resultados de cálculo que se obtengan. Inicialmente escogeremos la primera opción “Sueltas” y nos aparecerá la ventana “Insertar plantas”.

3. Plantas En la ventana “Insertar plantas” podemos introducir el número de plantas estructurales a considerar, identificándolas con un nombre (planta baja, primera, cubierta…) e indicando la separación en altura entre cada una de ellas. El programa también nos permite asignar magnitudes de carga (carga por metro cuadrado) en las hipótesis de “Carga Permanente” y “Sobrecarga de Uso” generadas anteriormente.

Tener en cuenta que: Se considerará como altura entre plantas, la distancia vertical entre las caras superiores de la estructura horizontal (forjado o losa) de dos niveles consecutivos, expresada en metros. Consejo: Si se desconocen, en esta fase, las acciones permanentes o sobrecargas de uso a introducir en cada planta, se puede poner 0,00 KN/m2 en las casillas correspondientes e introducir con posterioridad estos valores. 3. Plantas Se puede observar que en la parte inferior de la ventana aparecen las categorías de uso que tenemos seleccionadas para nuestra edificación. Inicialmente el programa genera automáticamente la categoría “A. Zonas residenciales” del documento CTE-SE-AE, que es la normativa seleccionada por defecto. Si quisiéramos incluir más categorías de uso deberíamos

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hacerlo en el menú “Obra”, en la ventana de “Datos Generales”, sección “Acciones”, pulsando el botón “Hipótesis Adicionales”.

3. Plantas Los valores a introducir en la casilla de “Sobrecargas de uso Q (kN/m2)” dependen de la normativa a utilizar. En el caso de España el documento CTE-DB-SE-AE nos define las posibles categorías de uso y las magnitudes de las cargas para cada categoría; en este caso disponemos en la ventana de una ayuda dinámica si pulsamos el botón de información "CTE" , donde se nos muestra en pdf la norma anteriormente mencionada para su consulta; en el caso de emplear otras normativas deberemos acudir a ellas para la determinación de estos valores.

En cuanto a la carga muerta “CM (kN/m2)” o carga permanente, la debemos cuantificar teniendo en cuenta todas las acciones que permanentemente actuarán sobre cada planta, principalmente: solados, tabiquerías, maquinaria…; e introducirlas en las casillas correspondientes expresadas en KN/m2. 3. Plantas Es un buen momento para practicar un poco con los conceptos vistos en este apartado. Te proponemos que abras CYPECAD y que introduzcas 4 plantas aisladas con los siguientes datos:

3. Plantas Después de introducir los datos de las plantas en la ventana "Insertar plantas", pulsamos el botón “Aceptar” y observamos que el menú de “Plantas y grupos” ha cambiado, permitiendo ahora nuevas opciones de edición de las plantas o grupos creados. Como se puede observar, ahora podemos añadir, borrar y editar plantas o unir y editar grupos.

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El tratamiento que hace el programa de las plantas o grupos, se basa en considerar a las primeras como niveles a los que se identifica con una cota en altura, mientras que los grupos serán los espacios sobre los que se introducirá la geometría estructural y a los que se les han asignado unas cargas superficiales que van a recibir los elementos estructurales creados en ese grupo, de acuerdo a su posición e interacción con el resto de la estructura. 3. Plantas Si pulsamos el botón “Editar plantas”, veremos que el programa añade por defecto la planta cimentación (grupo 0) que sería el nivel más bajo de toda las plantas estructurales y a la cual podemos darle la cota que deseemos. También en esta ventana, podremos modificar el nombre y la altura de las plantas y de forma gráfica nos indica cual es la posición de cada una ellas.

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4. Los grupos como plantas completas 4. Grupos El programa CYPECAD se refiere a los grupos como plantas completas en las que se aplica una sobrecarga de uso y una carga permanente en toda su superficie. Los grupos pueden estar formados por una única planta o por una agrupación de ellas, a la que se aplicarán las mismas condiciones geométricas y de carga. En la ficha “Entrada de pilares” del Menú contextual “Introducción”, seleccionamos “Plantas/ Grupos” donde nos aparece a continuación la ventana “Plantas y grupos”.

4. Grupos Si en la ventana “Plantas y grupos” pulsamos “Editar grupos”, obtenemos la siguiente pantalla, en la que podemos modificar las Categorías de uso y cargas asignadas a cada grupo.

4. Grupos Si en la ventana “Plantas y grupos”, seleccionamos “Unir grupos”, podremos crear grupos, formados por la agrupación de distintas plantas, como se ha explicado anteriormente. Para ello, procederemos de la siguiente manera; el programa marcará a la derecha con una llave en color rojo las plantas que deseamos unir, indicándonos en la parte inferior el nombre de la unión, por ejemplo: “Unir Planta Primera con Planta Segunda”. Si pulsamos “Aceptar”, veremos que nos da la posibilidad de conservar las propiedades de cualquiera de las plantas que vamos a unir.

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4. Grupos Tras pulsar “Aceptar” y volviendo a entrar en la opción “Editar grupos” observamos que las plantas que se han agrupado han cambiado de nombre pasándose a llamar “Forjados 2 y 3”, lo que nos indica que han sido agrupadas correctamente, además en el gráfico nos muestra a la izquierda una llave fija en color negro, que indica la agrupación entre esas dos plantas. El nombre asignado por el programa a la agrupación “Forjados 2 y 3”, es editable y se puede cambiar, por ejemplo, a “Planta Tipo” que es más intuitivo.

Como ya se mencionó anteriormente la agrupación solo se debería hacer con plantas de una edificación que son idénticas en forma y carga. 4. Grupos Al pulsar el botón “Aceptar” en la ventana de “Editar grupos”, se nos mostrará el menú de edición “Plantas y grupos”, donde podremos realizar todas las acciones ya comentadas y además una nueva orden “Dividir grupos”, que nos permitirá deshacer las agrupaciones que se hayan realizado. Si pinchamos el botón “Dividir grupos” la pantalla nos mostrará el esquema de plantas de la obra y nos permitirá colocar una raya discontinua en color rojo sobre las agrupaciones creadas a fin de proceder a su división.

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5. Plantillas de dibujo 5. Plantillas de dibujo Para introducir los elementos estructurales del edificio sin necesidad de tomar ninguna acotación y ajustándose de forma precisa a las dimensiones de la realidad arquitectónica, trabajaremos con plantillas de dibujo de cada una de las plantas, sobre las que “literalmente” calcaremos los elementos estructurales: pilares, vigas, muros…, ayudándonos de pinzamientos o capturas hacia las entidades del dibujo. La utilización de plantillas de dibujo, además de facilitar la introducción de los elementos estructurales, garantiza que el modelo estructural se adapta a las dimensiones de la edificación y, en consecuencia, los resultados y planos generados son más precisos y no necesitarán de retoques adicionales de edición. Estas plantillas de dibujo se obtienen directamente de los planos que definen arquitectónicamente la edificación y deberán estar en formato DXF o DWG, para que puedan ser importados por CYPECAD. En la resolución de los ejemplos, se ha utilizado AutoCAD ®, como herramienta de dibujo pero por supuesto que se puede trabajar con la herramienta de Cad que se prefiera. 5. Plantillas de dibujo En la Barra de iconos disponemos del botón del “Editor de plantillas”, si lo pulsamos se nos mostrará un cuadro de diálogo “Gestión de vistas de plantillas” en el que podemos añadir los ficheros de dibujo que servirán después como plantillas.

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5. Plantillas de dibujo Los botones de la parte superior nos permitirán añadir, borrar y copiar plantillas. Si pulsamos el primer botón para “Añadir” una nueva plantilla, nos solicitará la ruta en la que se encuentran guardados nuestros dibujos, tras buscarlos y seleccionarlos, CYPECAD nos mostrará las plantillas que hemos cargado para nuestra obra en la ventana “Ficheros disponibles”.

5. Plantillas de dibujo

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Desde la ventana “Gestión de vistas de plantillas” además podremos gestionar las capas de los dibujos que queremos ver o u ocultar de cada una de la plantillas. Las plantillas de dibujo a importar se deberían limpiar de toda aquella información que no sea estrictamente necesaria para definir la estructura. Hay que tener en cuenta que el exceso de información dificulta las capturas o pinzamientos y, por tanto, hace más difícil el ajuste e introducción de los elementos estructurales. Por otra parte, la eliminación de capas o la edición, es conveniente realizarla dentro del programa de dibujo y no en el CYPECAD ya que éste dispone de menos herramientas y recursos gráficos. Al pulsar “Aceptar” volvemos a la ventana anterior y nos mostrará las plantillas que hemos añadido, en esta ventana también podremos ocultar las capas que no queremos que aparezcan en la plantilla e incluso podemos atenuar los colores de las líneas. 5. Plantillas de dibujo Una vez marcadas las plantillas como visibles y seleccionadas las capas que queremos que se muestren, pulsamos “Aceptar” y observamos que el botón de plantillas de la Barra de iconos superior muestra un nuevo botón, es el “Editor de Vistas”; si lo pulsamos aparecerá el menú de “Selección de vistas” que nos permitirá hacer visible nuestra plantilla en las plantas generadas para la obra.

Por ejemplo, si nos encontramos en la ficha “Entrada de pilares” podemos seleccionar la plantilla que contenga la posición de los pilares para facilitar su introducción, en cambio, si nos encontramos en la ficha “Entrada de vigas”, mostraremos en pantalla la plantilla correspondiente a la planta en la que estamos introduciendo los elementos estructurales. 5. Plantillas de dibujo

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Hay que tener en cuenta que si deseamos borrar una plantilla que ha sido añadida a la obra, previamente debemos desmarcarla del cuadro de “Selección de vista” de las dos fichas y de cada una de las plantas en las que haya sido seleccionada. Si en algún momento, durante el cálculo de la obra, efectuamos una modificación en alguna de las plantillas de la obra; CYPECAD automáticamente la actualizará, siempre que mantengamos el fichero guardado en la ruta desde la que se hizo la importación inicial (simplemente el programa detecta una nueva fecha de guardado en el fichero y activa la actualización).

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6. Requisitos de las plantillas de dibujo 6. Criterios para la elaboración de plantillas de dibujo Para una correcta elaboración de la plantilla de dibujo a emplear en el programa CYPECAD, tenemos que tener en cuenta varios factores de manera que podamos sacarle el máximo partido a esta opción de CYPECAD.

Requisito 1 Puesto que el programa CYPECAD trabaja por plantas o niveles de la edificación, es necesario elaborar las plantillas a partir de las plantas de arquitectura cuya estructura queremos calcular. Requisito 2 Las plantillas se realizarán con el programa de CAD que se emplee, a fin para poder adjuntarlas a la obra en formatos DXF o DWG. Requisito 3 Es muy importante que todas las plantillas estén referenciadas a un mismo punto común en todas ellas. Este punto ha de estar situado, preferiblemente, en el punto de coordenadas (0,0,0) de la hoja de dibujo de tu programa de CAD. Requisito 4 La plantilla debe de estar dibujada a escala 1:1 considerando como unidad el metro. Requisito 5 Cada planta de la edificación debe de crearse en un archivo de dibujo independiente, de manera que obtengamos tantos archivos de plantillas como plantas tenga la edificación. Requisito 6 Es conveniente limpiar el dibujo dejando solo lo estrictamente necesario para poder modelizar nuestra estructura en CYPECAD. Cuantas más líneas tengamos en la plantilla, más complicado será utilizar los puntos de pinzamiento que nos proporciona la herramienta captura.

7. Resumen 7. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Definir e introducir en el programa las plantas de la estructura objeto de cálculo. • Generar grupos de plantas para hacer más rápida la modelización de la estructura. • Hemos conocido el funcionamiento y la importancia de las plantillas de dibujo a la hora de introducir la estructura. • Se han establecido los criterios fundamentales para la elaboración de las plantillas y poder sacarle el máximo partido a esta herramienta de dibujo.

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8. Caso práctico 8. Caso práctico El segundo caso práctico, consistirá en la correcta elaboración de las plantillas de dibujo necesarias para realizar la modelización de una edificación en CYPECAD. Además se identificará a partir de la arquitectura propuesta, las plantas y niveles de la estructura para posteriormente definirlas en el programa. Pulsa en el siguiente documento para descargar el enunciado completo CYPE_L3_caso_practico.pdf

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Unidad 4. Los pilares. Elementos de soporte

Unidad 4. soporte

Los

pilares.

Elementos

de

1. Introducción 1. Introducción

1. Introducción En esta unidad, según la sistemática del cálculo estructural, nos dedicaremos a la introducción de los pilares en CYPECAD. El primer paso será la definición de los elementos de soporte de nuestra estructura, que son los pilares; cuya disposición y dimensiones son fundamentales a la hora del diseño, ya que pueden condicionar al resto de la estructura. Esta unidad tiene como finalidad, sentar las bases de la introducción de pilares en el programa CYPECAD y la utilización de las herramientas más importantes que nos permitirán efectuar modificaciones en ellos. Además, se explicará el método de introducción de elementos estructurales sobre la plantilla de dibujo, con la herramienta “Captura de puntos”.

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2. Objetivos 2. Objetivos Los objetivos de esta unidad serán: • Entender el proceso de definición de los pilares de la estructura en CYPECAD. • Ser capaz de realizar modificaciones de diseño sobre los pilares de una determinada estructura. • Trabajar correctamente sobre las plantillas de dibujo de cara a la introducción de los pilares mediante la captura por puntos.

3. Tipos de pilares 3. Características de los pilares Los pilares son los elementos de la estructura que reciben los esfuerzos de las vigas, que a su vez transmiten a éstas los forjados o losas sobre las que se aplican las cargas y son los encargados de soportarlos y de reconducirlos adecuadamente al sistema de cimentación en contacto con el terreno. CYPECAD permite introducir pilares de hormigón armado circulares, cuadrados y rectangulares y pilares metálicos de secciones comerciales o con dimensiones fijadas por el usuario. Los pilares de hormigón armado serán introducidos por sus dimensiones y el programa al efectuar el cálculo de la estructura propondrá las armaduras correspondientes para los esfuerzos a los que está sometido según la normativa aplicada. En cuanto a los tipos de pilares metálicos, CYPECAD cuenta con una extensa biblioteca de perfiles de multitud de fabricantes. En este caso, fijaremos la sección y el tipo de perfil deseado y CYPECAD al efectuar el cálculo comprobará el agotamiento de la sección. CYPECAD también permite introducir pantallas y arranques de pilares. Las pantallas pueden ser rectangulares o adoptar en planta cualquier geometría formada por rectángulos. 3. Características de los pilares Dentro del programa, en la ficha de trabajo “Entrada de pilares”, si seleccionamos la opción del Menú contextual “Introducción” y pulsamos el botón “Nuevo pilar” a continuación nos aparece la ventana “Nuevo pilar” para la introducción de pilares.

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3. Características de los pilares En la ventana “Nuevo pilar”, si pulsamos en el botón que identifica cada “Pilar” podremos ver los diferentes tipos de pilares, comentados anteriormente, que permite introducir el CYPECAD.

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4. Introducción de pilares 4. Inserción de pilares Para comenzar el proceso de introducción de pilares en CYPECAD, es necesario haber definido previamente las plantas de las que consta la edificación, ya que al ser elementos verticales y al trabajar dentro del programa en cada planta definida, debemos fijar entre que niveles se desarrolla cada soporte o pilar, indicando su grupo inicial y final. Además, es conveniente tener adjuntadas las plantillas relativas a cada una de las plantas, o por lo menos la correspondiente a la planta de cimentación. Esta plantilla, como ya se comentó en la unidad anterior, debe de tener marcados los ejes de los pilares para facilitar su introducción en el programa. Una vez generadas las plantas e introducidas las plantillas, encontrándonos en la ficha de trabajo “Entrada de pilares”, accedemos al Menú contextual “Introducción”. En este menú encontraremos la opción “Pilares, pantallas y arranques” que al seleccionarla nos muestra el siguiente cuadro de diálogo.

4. Inserción de pilares Desde el cuadro de diálogo “Pilares, pantallas y arranques”, pulsamos en “Nuevo pilar” y en el programa se visualiza la ventana de introducción de pilares. En la siguiente figura se muestra un pilar cuadrado de hormigón, de lado 0,30 m, que nace en cimentación y termina en cubierta; que consta de 3 tramos: • Tramo 1. De la planta cimentación hasta la planta baja. • Tramo 2. De planta baja hasta planta primera. • Tramo 3. De planta primera hasta cubierta. 4. Inserción de pilares En esta la ventana “Nuevo pilar”, se pueden observar dos desplegables en la parte superior, en los que aparecen las plantas que hemos añadido con anterioridad para nuestra edificación. Es aquí donde definiremos cual es el recorrido que tendrá el pilar que vamos a introducir.

En la parte inferior izquierda, un gráfico muestra la disposición del pilar en altura con las plantas o niveles que atraviesa.

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En la parte derecha aparecen numerados consecutivamente los tramos entre plantas que recorre el pilar y es donde se definirá la tipología y la sección del mismo.

El botón de la parte inferior de la ventana “Copiar de…” nos permitirá copiar las características de otro pilar que ya se encuentre introducido en nuestro modelo. 4. Inserción de pilares A la hora de introducir un pilar tenemos la opción de definirlo “Con o Sin vinculación exterior”. Esto quiere decir que si se trata de pilares que van a arrancar sobre zapatas o cimientos (que se consideran un apoyo directo al terreno) debemos de definirlos “Con vinculación exterior”, en cambio si se trata de pilares que van a arrancar sobre otro tipo de elementos como losas, vigas de cimentación o incluso como vigas de plantas superiores (pilares apeados), debemos de definirlos como “Sin vinculación exterior”.

En el cuadro de texto “Referencia” introduciremos el nombre que queremos que tenga el pilar durante todo el proceso de cálculo y en el cuadro de texto “Ángulo”, el ángulo de giro de los ejes locales del pilar respecto a los ejes principales. Si un pilar, de acuerdo a su posición arquitectónica en planta, debiera disponerse girado con respecto a los ejes X e Y del espacio de trabajo, se puede teclear numéricamente el valor del ángulo respecto a la horizontal, de forma que al introducirlo en la pantalla adopta esta inclinación prefijada. 4. Inserción de pilares Otro dato que podemos introducir sobre los pilares, hace referencia a la casilla “Desnivel de apoyo”, que permite introducir un desnivel en la base del pilar con respecto a la cota del grupo donde nace, por ejemplo, para prever cimentaciones más profundas que el nivel del grupo cimentación. La casilla “Canto de apoyo”, se utiliza para indicar el canto del elemento de cimentación o apoyo sobre el que nace el pilar, por ejemplo en el caso de que en nuestra Obra no calculemos el sistema de cimentación: con esto conseguimos que las armaduras de arranque dispongan de la longitud real.

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En la casilla “Desnivel de apoyo”, podemos introducir tanto valores positivos (desniveles) como negativos (suplementos) con lo que podemos simular diferentes profundidades de apoyo para cada soporte. 4. Inserción de pilares En la ventana “Nuevo pilar”, además encontramos otros botones como “Coef. pandeo” y “Coef. empotramiento” para calcular dichos coeficientes donde, si fuese necesario, definiremos las condiciones especiales que queremos que cumpla nuestro pilar.

4. Inserción de pilares En el caso de los Coeficientes de empotramiento el programa permite asignar diferentes valores de vinculación, en el inicio (Pie) y final (Cabeza) de cada tramo del pilar, de acuerdo al siguiente código numérico: • 0 si se considera articulado. • 1 si se considera empotrado. • Entre 0 y 1 para condiciones intermedias de semi-empotramiento o semi-articulación. Por defecto, cada vez que introducimos un pilar el programa lo considera empotrado en sus extremos en cada uno de sus tramos (coeficiente de empotramiento 1) que suele ser lo habitual en estructuras de hormigón armado que se ejecutan “in situ”, consiguiendo que todos sus nudos sean rígidos. El empleo de coeficientes distintos a 1, implica que en la realidad también se tienen que ejecutar estas uniones como articuladas, diseñando sistemas de unión que lo garanticen. En el caso de los Coeficientes de pandeo, se pueden definir para cada uno de los ejes X e Y y para cada tramo en que se desarrolla el pilar. Los valores a adoptar deberán cumplir con lo indicado en el Art 43.2 de la EHE-08. Generalmente se utilizará el valor de 1 que prefija el programa, que simula una situación característica para pilares de hormigón. 4. Inserción de pilares Una vez explicado el proceso de definición de los pilares, procedemos a introducirlos en nuestro modelo, para ello pulsamos el botón “Aceptar” en la ventana “Nuevo pilar” y situamos el cursor en el lugar de la plantilla donde queremos introducir el pilar. Para colocar el pilar o cualquier otro elemento en el lugar exacto de la plantilla, debemos de valernos

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de la herramienta “Captura” que se encuentra en la Barra superior de iconos y está representada por un imán. Si pulsamos este botón, se abrirá la ventana de “Selección de capturas”.

Con esta herramienta podemos definir los puntos de la plantilla que queremos que el cursor capture o seleccione al pasar por encima de ellos, gracias a estos puntos conseguiremos insertar los elementos sobre la plantilla de manera precisa. 4. Inserción de pilares Una vez seleccionado el tipo de captura que deseamos (en nuestro caso intersección, ya que buscamos el punto de corte de los ejes que definen los pilares en la plantilla), pulsamos "Aceptar", dirigimos el cursor al eje del pilar del dibujo donde queremos situarlo y pinchamos sobre el punto de pinzamiento que captura el programa. Repetiremos esta acción con el resto de pilares, de ésta forma todos los pilares quedarán introducidos de una forma exacta y sin necesidad de teclear medidas o tomar acotaciones previas.

Para activar y desactivar la plantillas de manera rápida basta con pulsar “F4” (siempre que las plantillas hayan sido asignadas previamente a cada una de la plantas). Para activar y desactivar de forma ágil y rápida la herramienta “Captura de puntos”, basta con pulsar la tecla de función “F3”.

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5. Agrupación de pilares 5. Agrupación de pilares A diferencia de lo que ocurre con las plantas o grupos, en las que teníamos la posibilidad de realizar agrupaciones para facilitar y hacer más rápida la modelización de la estructura; la agrupación de pilares solo se podrá realizar una vez calculada la obra. Es decir el usuario no podrá efectuar agrupaciones previas. CYPECAD, tras el cálculo de la estructura, agrupará de manera automática los pilares, clasificándolos según su dimensión y armado, pudiendo el usuario modificar dichas agrupaciones en la ficha de trabajo “Resultado” en el menú “Edición de pilares”.

6. Opciones de edición 6. Edición de pilares Una vez introducido un pilar, el menú “Pilares, pantalla y arranques” se modifica convirtiéndose en un menú más extenso, donde se muestran distintas posibilidades de edición de los pilares ya creados. Como podemos ver, son múltiples las ediciones que podemos realizar sobre los pilares. Algunas de las más importantes son: “Editar”, “Mover” y “Desplazar”.

6. Edición de pilares

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Pilares, pantalla y arranques. "Editar" Al pulsar el botón "Editar", tendremos la posibilidad de escoger el pilar que queremos editar y tras

seleccionarlo se mostrará la ventana de edición de pilares “Editar pilares”, desde la cual podremos modificar todos los datos de entrada del pilar y además modificar su Punto fijo. El Punto fijo es el punto desde el cual queremos que nuestro pilar crezca o disminuya, en el caso que CYPECAD durante el cálculo tuviera que cambiar su dimensión inicial. Por defecto el programa considera el punto fijo en el centro geométrico del pilar, es decir que la modificación de sus dimensiones se realizará concéntricamente desde este vértice. 6. Edición de pilares En el caso de que queramos mantener fija alguna de las caras del pilar o uno de sus vértices; de forma que las variaciones dimensionales después del cálculo se realicen a partir de estos puntos, podemos variar la posición del “Punto fijo” en la pantalla “Editar pilar” pinchando sobre el esquema que figura en la esquina superior derecha. En este caso hemos puesto el punto fijo en el vértice superior izquierdo del pilar. Esta misma acción también se puede realizar a través de la orden “Cambiar el punto fijo”, del menú “Pilares, pantallas y arranques”.

6. Edición de pilares Pilares, pantalla y arranques. "Mover" La función “Mover” nos permitirá desplazar el pilar desde el punto en el que se insertó, a

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otro punto cualquiera de la plantilla. Para mover un pilar siempre nos valdremos de la herramienta “Captura de puntos” de la plantilla.

6. Edición de pilares Pilares, pantalla y arranques. "Desplazar" La herramienta “Desplazar” permite aplicar un desplazamiento fijo en la dirección de los ejes generales X e Y, a un pilar o grupo de pilares.

6. Edición de pilares El resto de herramientas como “Cambiar punto fijo”, “Modificar referencia”, “Modificar ángulo”, “Modificar inicio y final”, “Vinculación exterior”, “Coefs. Empotramiento” y “Coefs. Pandeo”, son herramientas que también pueden ser ejecutadas desde la función “Editar pilar”, sin embargo, si lo que necesitamos es aplicar alguno de estos cambios a un grupo de pilares será más rápido y efectivo utilizar estas herramientas individuales. Estas funciones individuales nos permitirán escoger primero los pilares en los que deseamos efectuar el cambio y después asignar los cambios, de manera que se modificarán todos a la vez.

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6. Edición de pilares Por otro lado, en el menú “Pilares, arranques y pantallas” también se encuentran las herramientas “Cargas horizontales” y “Cargas en cabeza” que nos permiten asignar cargas y movimientos a los pilares, en todas las direcciones y sentidos.

Al trabajar en cada planta generada, CYPECAD sólo permite introducir cargas verticales hacia o desde la planta que estamos considerando. La pantalla anterior, es la única forma que tenemos de considerar cargas en diferentes direcciones del espacio, en este caso actuando en las cabezas de los pilares.

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7. Resumen 7. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Definir el tipo y características de los pilares que permite introducir CYPECAD en las obras. • Aprender a introducir pilares tomando como referencia sus ejes o cualquier otro punto de captura en las plantillas de ayuda al dibujo. • Conocer la limitación de CYPECAD para la agrupación de pilares. • Manejar las herramientas de que disponemos para la edición de pilares.

8. Caso práctico 8. Caso práctico Este ejercicio consiste en realizar la introducción de los pilares de la estructura en la ficha “Entrada de pilares” del programa CYPECAD y familiarizarse con las herramientas que disponemos para su edición y modificaciones. Partiendo de la obra creada inicialmente en las unidades anteriores “VU en Asturias”, en la cual se habían definido los datos generales, las plantas y adjuntadas las plantillas de dibujo, se introducirán los pilares de hormigón armado de acuerdo con una serie de recomendaciones. Pulsa en el siguiente documento para descargar el enunciado completo CYPE_L4_caso_practico.pdf.

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Unidad 5. Los muros como elementos estructurales

Unidad 5. Los muros como elementos estructurales 1. Introducción 1. Introducción

1. Introducción En esta unidad, empezaremos a trabajar con los muros como elementos estructurales de soporte o apoyo de vigas, losas, forjado, etc. Dentro de CYPECAD podemos crear muros de hormigón armado o fábrica resistente (muros de carga de ladrillo o bloque).

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2. Objetivos 2. Objetivos Los objetivos de esta unidad serán: • Definir los muros de sótano y familiarizarnos con sus características y forma de trabajo en CYPECAD. • Se describirán los tipos de muros que permite definir CYPECAD, con sus propiedades y las acciones a las que están sometidos. • Además aprenderemos a utilizar las herramientas existentes para trabajar con muros de la manera más rápida y precisa.

3. La ficha "Entrada de vigas" 3. La ficha "Entrada de vigas" La ficha “Entrada de vigas” es el motor de diseño del programa CYPECAD, pues nos permitirá introducir en el espacio de dibujo la gran mayoría de los elementos estructurales que conforman una estructura. Además, será en esta ficha donde podremos dar la orden de calcular y generar la ficha de “Resultados”.

3. La ficha "Entrada de vigas" En una primera visión de la ficha “Entrada de vigas” se puede observar que el Menú contextual ha cambiado volviéndose más extenso. Observamos que además de los menús “Archivo” y “Obra”, comunes en las fichas “Entrada de pilares”

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y “Entrada de vigas”, aparecen funciones nuevas como: “Grupos”, “Cargas”, “Vigas”, “Paños”, “Cimentación” y “Cálculo”.

En las siguientes pantallas se explica brevemente las funciones que abarcan cada uno de estos menús. 3. La ficha "Entrada de vigas" Menú contextual. Función “Obra” En este menú, además de la opción ya conocida “Datos generales”, aparecen nuevas posibilidades como “Estructuras 3D integradas”, función que nos permite integrar en nuestro modelo estructuras metálicas introducidas a través del módulo “Nuevo Metal 3D” del paquete de programas de CYPE Ingenieros (función que estudiaremos en unidades posteriores). Además tendremos también la posibilidad de utilizar el menú “Escaleras”, que nos permite diseñar y calcular escaleras de hormigón armado con multitud de formas y disposiciones. Y por último, aparece un menú grupo de opciones avanzadas que nos permitirá modificar multitud de factores de configuración, tanto de dibujo como de diseño de los elementos de la estructura. Los menús: “Opciones generales”, “Opciones de vigas”, “Opciones de forjados” y “Opciones de cálculo para uniones”; permiten configurar diferentes parámetros que afectan al cálculo de estos elementos, por lo que es aconsejable no modificar los valores por defecto del programa, si no se domina adecuadamente el manejo de la herramienta como usuario avanzado de CYPECAD. 3. La ficha "Entrada de vigas" Menú contextual. Función “Grupos” Este menú nos permitirá: copiar las características de un grupo de plantas a otras, consultar las cotas de las plantas y generar forjados inclinados. También podremos definir las marcas de referencia o información que deseamos que sea visible en el espacio de dibujo y obtener una vista 3D de nuestra estructura.

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3. La ficha "Entrada de vigas" Menú contextual. Función “Cargas” Es aquí donde debemos de acudir para introducir cualquier tipo de carga. Este menú cuenta con múltiples opciones de introducción de cargas que nos facilitarán el trabajo a la hora de añadir cargas sobre nuestra estructura. Además cuenta con una opción que nos permitirá definir en cualquier momento que cargas queremos que sean visibles en el modelo.

Los tipos de carga que podemos generar serán: cargas uniformes, puntuales o superficiales, siempre de componente vertical y expresadas en las unidades correspondientes. 3. La ficha "Entrada de vigas" Menú contextual. Función “Vigas/Muros” Este menú cuenta con todas las opciones disponibles para la introducción, edición y configuración de vigas y muros. CYPECAD cuenta con una amplia gama de tipos de vigas y permite introducir muros de hormigón armado, de bloques de hormigón, NORMABLOC y de fábrica de ladrillo.

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3. La ficha "Entrada de vigas" Menú contextual. Función “Paños” El menú “Paños” se refiere a los forjados o losas, es decir, los elementos superficiales que reciben las acciones y las transmiten a las vigas o muros sobre los que apoyan. Las funciones del menú paños nos permitirán introducir en nuestro modelo todo tipo de forjados, y en el caso de losas armadas podremos definir su armadura base. Como ya se mencionó con anterioridad, para introducir forjados inclinados debemos de acudir al menú “Grupos”.

3. La ficha "Entrada de vigas" Menú contextual. Función “Cimentación” Desde este menú, se podrán introducir todos los elementos de cimentación (zapatas, encepados de pilotes, vigas centradoras y de atado), excepto las vigas de cimentación y cimientos corridos de los muros, que debemos de introducirlos a través del menú “Vigas/Muros”. Además, para el caso de pilares metálicos, aquí se podrán definir las placas y pernos de anclaje. Las losas de cimentación se introducirán desde el menú “Paños”.

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3. La ficha "Entrada de vigas" Menú contextual. Función “Calculo" Este menú tiene la función de calcular la estructura una vez que está completamente introducida y lista para su dimensionado. Como podemos observar, CYPECAD nos da la opción de realizar el cálculo de la estructura con o sin cimentación.

Habitualmente se efectuará primero el cálculo de la estructura sin cimentación y una vez dimensionada, ajustada y comprobada se procederá a efectuar el cálculo del sistema de cimentación; de esta forma garantizamos que todos los elementos tienen sus dimensiones finales y, por tanto, las cargas actuantes sobre las fundaciones sean más precisas. 3. La ficha "Entrada de vigas" En el menú “Cálculo” también se incluyen las opciones de “Comprobación de la geometría del grupo”, ya sea de un grupo o planta en particular o del conjunto de todos los grupos o plantas de la obra. Al ejecutar esta opción, CYPECAD efectúa una comprobación de la geometría introducida y nos dirá qué errores debemos de corregir para poder efectuar el cálculo de la estructura.

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Es recomendable efectuar una comprobación de la geometría previa al cálculo de la estructura 3. La ficha "Entrada de vigas" Barra de iconos La Barra de iconos superior nos permite ejecutar funciones principales, como acceder a la ventana “Gestión archivos”, “Guardar archivo”, “Introducir plantillas”, “Activar capturas” y se incluye una nueva opción que nos permite desplazarnos por las plantas y grupos de la estructura. Además cuenta con las opciones de “Zoom” y “Ejes de coordenadas”. La segunda Barra de iconos incluye todas las funciones que se encuentran en cada uno de los menús desplegables del Menú contextual.

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4. Definición de un muro de sótano 4. Conceptos básicos de los muros de sótano Los muros de sótano son muros de hormigón armado, cuya misión principal es servir de contención de los empujes del terreno y a la vez soportar las acciones transmitidas por los forjados superiores que apoyan sobre ellos. En las situaciones anteriores, el muro trabaja fundamentalmente a flexión y compresión, siendo la compresión vertical debida a su propio peso generalmente despreciable; la flexión es provocada por el empuje del terreno y las acciones horizontales de los forjados y la compresión por las cargas gravitatorias que inciden en su coronación (habitualmente en la cabeza de los muros arrancan pilares de hormigón que soportan a las plantas del edificio). La particularidad de los muros de sótano, respecto de otras tipologías de muros de contención, es que los forjados conectados a ellos impiden el vuelco o deslizamiento de los mismos, obteniéndose cimientos de menores dimensiones.

4. Conceptos básicos de los muros de sótano CYPECAD permite introducir muros de sotano o muros de hormigón armado mediante la función “Entrar Muros”. Estos muros se generan de igual manera, tanto si se encuentran enterrados, como libres y en altura. Podremos definir el recorrido del muro, sus dimension en cada una de las plantas, los empujes a los que esta sometido y su tipología; pues CYPECAD permite introducir muros de hormigon armado con zapata corrida, empotrados, arrancando sobre una viga de cimentacion e incluso apeados.

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5. Predimensionamiento del muro 5. Predimensionamiento del muro Para efectuar el predimensionamiento de un muro de hormigón armado debemos acudir al menú “Vigas/Muros” y utilizar la opción “Entrar muro”. Como podemos observar en la ventana principal de “Muro de hormigón armado” lo primero que debemos definir es el recorrido del muro, es decir, en qué grupo nace y en qué grupo termina. Una vez fijado el número de tramos, definiremos el espesor del muro entre cada planta, indicando las dimensiones del muro a cada lado de su eje principal, esto permite introducir muros que se alineen por una de sus caras y a la vez puedan cambiar de espesor en cada tramo. El siguiente paso será definir la vinculación del muro, es decir el tipo de cimiento que le vinculará con el terreno. 5. Predimensionamiento del muro En el caso de escoger “Con vinculación exterior” si pulsamos el botón “Editar”, accedemos a la pantalla de edición del tipo de cimentación “Cimentación. Con vinculación exterior”, en esta ventana definiremos si se trata de un muro empotrado o con

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zapata corrida. Al seleccionar “Zapata corrida”, podremos definir la dirección del vuelo, sus dimensiones y canto.

Los espesores del muro y dimensiones de su cimiento, son orientativos en esta fase; su introducción se hace necesaria como una especie de predimensión. Una vez calculada la obra se ajustarán todos estos valores. 5. Predimensionamiento del muro En el caso de marcar “Sin vinculación exterior” si pulsamos el botón “Editar” , el programa nos muestra el cuadro de diálogo “Cimentación. Sin vinculación exterior”, en esta ventana podemos definir un muro de hormigón armado que arranque encima de una viga de cimentación, zapata corrida o como muro apeado. En el caso de un muro que arranque sobre una viga de cimentación, debemos de definir en este apartado las dimensiones de la viga sobre la cual se va a cimentar y las características del terreno sobre el que se apoyará la viga. Estas dimensiones se introducirán por el vuelo que tendrá la viga en relación al muro y su canto.

5. Predimensionamiento del muro Por ejemplo, si tenemos que generar un muro de 30 cm de espesor que arranca sobre una viga de cimentación de dimensiones 60 cm de ancho y 40 cm de canto, debemos de introducir los siguientes valores si queremos que el muro este enrasado con la viga en su cara exterior: • Vuelos a la izquierda: 0.00m. • Vuelo a la derecha: 0.30m.

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• Canto: 0.40m. Las características del terreno a definir son las siguientes: • Situaciones persistentes: El valor de la tensión admisible del terreno, dato generalmente aportado por el estudio geotécnico. • Situaciones accidentales: En este caso se introduce el valor de la tensión admisible del terreno multiplicada por un factor, habitualmente: 1.5, como recomienda la normativa de cálculo. • Módulo de balasto: Es una magnitud asociada a la rigidez del terreno y es inversamente proporcional a la deformabilidad del mismo; cuanto mayor sea su valor menores asientos o desplazamientos verticales se producirán.

6. Empujes 6. Empujes Los empujes son las acciones que trasmite el terreno sobre el trasdós del muro que lo contiene o el agua en el caso de muros de depósitos y aljibes. El método habitual para resolver el empuje activo es la aplicación de la teoría de Coulomb. Para calcular los valores de la presión horizontal y vertical en un punto del trasdós que se sitúa a una determinada profundidad Z, debemos aplicar las siguientes fórmulas:

Siendo:

6. Empujes A continuación se explica con se corresponde cada uno de los elementos de la fórmula anterior: • = profundidad. • = ángulo del paramento del muro con la horizontal.

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• = densidad del terreno. • = ángulo de rozamiento muro-terreno. • = ángulo de rozamiento interno del terreno. • = ángulo de talud del terreno. En el caso de considerarse la cohesión del terreno, aplicaremos la siguiente fórmula, siendo c = cohesión del terreno.

6. Empujes En el caso de actuar cargas adicionales sobre el terreno contenido, los empujes sufrirán variaciones importantes. Se muestran a continuación la influencia de diferentes tipos de cargas sobre la gráfica de empujes:

6. Empujes Para introducir los empujes debemos de pulsar el botón “Empujes” de la ventana “Muro de hormigón armado”, donde accederemos a la pantalla de definición de empujes y podremos editar los empujes del terreno mediante pulsar el botón y “Editar los empujes del terreno”.

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6. Empujes Al “Editar los empujes del terreno”, nos aparecerá una pantalla en blanco donde solo se encontrarán los siguientes iconos “Añadir”, “Borrar” y “Copiar”. Pulsando “Añadir” conseguiremos definir un nuevo tipo de empuje a introducir sobre los muros de la obra. Se pueden definir cuantos empujes sean necesarios y después podemos aplicarlos sobre cada muro en particular, esto facilita el trabajo en obras complicadas en las que tenemos distintos tipos terrenos a contener, a distintas cotas y con acciones adicionales sobre el terreno, como: viales circulación, edificaciones próximas…

6. Empujes El botón “Hipótesis adiciones (cargas especiales)” nos permite introducir nuevas categorías de uso para poder introducir el nuevo empuje en la hipótesis de carga adecuada.

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CYPECAD también permite introducir dos situaciones de carga (Situación 1 y Situación 2), pudiendo introducir los datos para la generación del empuje en hipótesis de carga diferentes, de manera que el programa combine dichas acciones para el cálculo. Además en cada situación de carga podremos añadir cargas sobre el terreno, pulsando el botón para editar la “Carga” podemos indicar el tipo de carga actuante.

6. Empujes En resumen, los pasos a seguir para definir los empujes sobre un muro son los siguientes:

1. 2. 3. 4. 5.

Añadir nuevo empuje pulsando el botón “Añadir”. Dar nombre al empuje editando el texto “Empuje por defecto”. En la “Situación 1” definir la hipótesis de carga en la que actúa nuestro empuje. Definir la cota de empuje del terreno. Definir las características del terreno. Al pulsar el botón representado por una flecha azul obtendremos una tabla con los valores típicos de distintos tipos de terreno.

6. Si existen cargas adicionales sobre el terreno, las añadiremos en la columna tipo de carga y definiremos su tipología. 7. Por último definiremos la cota del nivel freático o de roca, si existiese y pulsamos “Aceptar”. 8. En la ventana “Edición de Empujes del Muro” indicaremos en qué lado o lados del muro actúa el empuje. En el caso de querer introducir otra situación de carga, realizaríamos los mismos pasos en la columna “Situación 2”. 6. Empujes

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Práctica Ahora te proponemos que practiques tú mismo los conceptos que acabamos de estudiar. Para ello, intenta definir un muro con las siguientes características. 1. Definir un muro de altura 4.00 m y 40 cm de espesor con zapata corrida de vuelo a ambos lados de 60 cm y canto 50 cm, que contiene un terreno del tipo Arena densa hasta la cota 2.00 m. 2. Incluir la carga de una solera de espesor 10 cm y densidad 0.15 kN/m3 que apoya directamente sobre el terreno y tener en cuenta la influencia de un vial de tráfico rodado a nivel de superficie, con una carga superficial estimada de de 5 kN/m2 en la hipótesis de sobrecarga de uso. 6. Empujes Resolución de la práctica En las siguientes imágenes, puedes comprobar si has seguido los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta.

6. Empujes Resolución de la práctica

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6. Empujes Resolución de la práctica

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7. Introducción del muro en el espacio de dibujo 7. El trabajo con muros de sótano Una vez definidas todas las características necesarias para el cálculo del muro, aceptamos y procedemos a introducirlo en el espacio de trabajo en su correspondiente posición en planta. Debemos de asegurarnos que nos encontramos en una de las plantas que atraviesa el muro (el muro se puede introducir en cualquiera de los grupos en que se desarrolla), y activaremos la plantilla de dibujo correspondiente, para guiarnos en su posicionamiento. Inicialmente introduciremos el muro en una posición cercana, próxima a su posición final en la plantilla.

7. El trabajo con muros de sótano Ahora activaremos la herramienta “Captura de puntos” y a continuación la captura “Más cercano”, representados

Con la orden “Ajustar” del menú “Vigas/Muros”, ajustamos la cara exterior del muro a la línea de dibujo que define su posición final.

7. El trabajo con muros de sótano

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Una vez introducido el muro, el menú “Vigas/Muros” presenta ahora diferentes posibilidades para la edición de estos elementos, incluso para la introducción de huecos en su alzado. Las más importantes y útiles son “Ajustar”, “Borrar” y “Prolongar muros”.

7. El trabajo con muros de sótano Con la herramienta “Prolongar muro”, podemos estirar un trozo de muro, previamente introducido, para completar su longitud total. Esto permite completar la geometría y realizar las intersecciones más fácilmente.

7. El trabajo con muros de sótano Es importante tener especial cuidado con las intersecciones entre muros, de manera que se corten por completo para evitar errores de geometría, que impedirían el cálculo de la obra. Una buena práctica es prolongar los muros en los puntos de corte y posteriormente borrar los trozos sobrantes con la herramienta “Borrar” del menú “Vigas/Muros”, con esto se garantiza una intersección perfecta.

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Es conveniente insertar el muro cerca de la ubicación marcada por la plantilla y tras activar la captura “Más cercano”, definida por el botón que ves aquí debajo, utilizar la herramienta “Ajustar” del menú “Vigas/Muros” para posicionar el muro en su lugar exacto.

7. El trabajo con muros de sótano Un herramienta interesan interesante es la generación de “Huecos en muros”, mediante dicha función podremos introducir huecos de ventanas y puertas en muros de hormigón armado, de manera que el hueco influya en el cálculo del muro.

Esta herramienta se encuentra dentro del menú “Vigas/Muros” y se activa a través de la orden “Huecos de muros”. Para poder introducir la abertura, debemos de posicionarnos en la planta en la que existe el hueco y seguir las instrucciones en pantalla. • Primero debemos de seleccionar la opción que más se adapta al hueco a definir (puerta o ventana) • Posteriormente indicar las dimensiones del hueco e introducirlo en el muro. • A continuación, marcamos sobre el muro el punto de comienzo del hueco y el programa representará con un área rayada, su posición y la longitud del mismo.

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8. Tipos de muros 8. Muros de bloques de hormigón CYPECAD permite introducir muros resistentes o de carga formados por piezas o bloques de hormigón. Se trata de muros realizados con piezas prefabricadas de hormigón de dimensiones manejables manualmente, dispuestas en hiladas y unidas con morteros adhesivos para su consolidación. La forma de introducir muros de bloques es similar a la de los muros de hormigón armado. Accederemos desde el menú “Vigas/Muros”, opción “Entrar muro” y seleccionamos “Muros de bloques de hormigón”, “NORMABLOC” o “Muro de fábrica”.

8. Muros de bloques de hormigón Las principales diferencias entre los tres tipos de muros que ofrece CYPECAD, son las siguientes: • Los "Muros de bloques de hormigón", en general, serán muros formados por piezas definidas por el usuario, de acuerdo a la tipología considerada. • Los muros "NORMABLOC" están formados por bloques de hormigón de árido denso ó ligero, correspondientes a los catálogos de cualquiera de los fabricantes de la Asociación Nacional de Fabricantes de Bloques y Mampostería de Hormigón. • Los "Muros de fábrica", serán muros formados por piezas de ladrillo cerámico resistente del tipo multiperforado o macizo, cuyas características serán definidas por el usuario.

8. Muros de bloques de hormigón En la pantalla de edición de “Muros de bloques de hormigón” (que como se observa es de similares características a la de los muros de hormigón armado), definimos el recorrido del muro “HastaDesde”; además en este caso, podemos escoger la situación del eje por el cual se va a introducir el muro. También escogemos el tipo de bloque, generamos los empujes, si los hubiera, y por último elegimos el tipo de cimiento y su vinculación.

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8. Muros de bloques de hormigón Desde la pantalla “Muro de bloques de hormigón”, si accedemos al desplegable “Bloque” se puede escoge el tipo de bloque y las dimensiones del mismo. CYPECAD cuenta con una biblioteca de bloques de hormigón a la cual se puede acceder pulsando el botón representado por un libro. Si pulsamos el botón “Editar” podemos modificar las características del bloque de hormigón e incluso añadir nuevas dimensiones a la serie de bloques seleccionada. El modo de introduccion de este tipo de muros en el espacio de trabajo es similar a la indicada al indicado para muros de hormigon armado, se trata de elementos verticales de soporte o sustentaación sustentación de forjados, losas o vigas.

8. Muros de bloques de hormigón Práctica

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A continuación te planteamos una práctica para que puedas afianzar los contenidos vistos en este apartado. En este caso, te pedimos que definas un muro de bloques de hormigón con las siguientes características: • Empleando un tipo de bloque que llamaremos “Bloque Especial”, con las siguientes caracteristicas: dimensión 50x35x35 cm, peso especifico 20.50 kN/m3, espesor de junta 12 mm, espesor de las paredes interiories 2 cm. • El muro debe estar defino con su eje de introduccion en su lado izquierdo. 8. Muros de bloques de hormigón Resolución de la práctica En las siguientes imágenes, puedes comprobar si has seguido los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta.

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9. Resumen 9. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Conocer el contenido y utilidad de la ficha “Entrada de Vigas” y familiarizarnos con su entorno de trabajo. • Definir, dimensionar y establecer las caracteristicas de los muros de hormigón armado. • Asignar empujes a muros en diferentes situaciones de carga. • Introducir muros de hormigón armado utilizando la herramienta de “Captura de puntos de la plantilla” y “Prolongar muro”. • Definir muros de bloques de hormigón y crear nuevos tipos de bloques según especificaciones definidas por el usuario.

10. Caso práctico 10. Caso práctico Este caso práctico tiene como finalidad afianzar los conocimientos en la definición e introducción de muros de hormigón armado en el programa CYPECAD. Partiendo de la obra que ya tenemos creada “VU en Asturias”, en la cual hemos definido las plantas e introducido los pilares; vamos a definir el muro de sótano de acuerdo a la arquitectura de la vivienda y con las siguientes consideraciones que puedes ver descargando el siguiente documento CYPE_L5_caso_practico.pdf.

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Unidad 6. Trabajando con las vigas

Unidad 6. Trabajando con las vigas 1. Introducción 1. Introducción

1. Introducción En esta Unidad, empezaremos a trabajar con las vigas, principalmente de hormigón armado, como elementos estructurales de soporte o apoyo de losas y forjados. Dentro de CYPECAD podemos crear vigas de hormigón armado de diferentes tipos: planas, descolgadas, peraltadas, asimétricas…

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2. Objetivos 2. Objetivos Los objetivos de esta unidad serán: • Dentro de la ficha “Entrada de vigas”, definir los tipos de vigas y familiarizarnos con sus características y forma de trabajo. • Conocer los modelos de vigas que permite definir CYPECAD. • Utilizar las herramientas existentes para editar y trabajar con vigas de la manera más rápida y precisa.

3. ¿Cómo introducir vigas? 3. ¿Cómo introducir vigas? CYPECAD permite introducir vigas de una gran variedad de tipos. La introducción de vigas se efectúa de manera similar a los muros, utilizando las herramientas de captura y apoyándonos en la plantilla de dibujo. Las herramientas para operar con las vigas también son comunes a las utilizadas en los muros, pues herramientas como “Ajustar”, Borrar”, “Editar”, “Desplazar” e “Información” se utilizan de manera simultánea para los dos tipos de elementos. Para acceder al menú de vigas debemos encontrarnos en la ficha “Entrada de vigas” y desplegar el Menú contextual “Viga/Muros”, donde encontraremos la opción “Entrar viga”.

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4. Tipos de vigas disponibles 4. Tipos de vigas disponibles Al pulsar en “Entrar viga” y pinchar sobre el botón que representa una viga, CYPECAD nos muestra la ventana “Viga actual” donde se muestran los diferentes tipos de vigas disponibles: • Viga plana. • Viga descolgada. • Vigas en celosía o prefabricadas. • Vigas pretensadas. • Vigas con vinculación exterior. • Zunchos. • Vigas de cimentación. • Vigas metálicas. 4. Tipos de vigas disponibles Tipos de Vigas. “Viga plana” Se trata de vigas con el mismo canto que el forjado o losa que soportan. Al utilizar este tipo de viga solo definimos su ancho, ya que el canto vendrá determinado por el forjado. Dentro de esta tipología de viga, podremos introducir vigas planas con ménsula a cada lado.

4. Tipos de vigas disponibles Tipos de Vigas. “Viga descolgada” Son vigas que quedarán vistas (descuelgan) por debajo del forjado que soportan. En este caso se definen las dimensiones de ancho y canto. Este tipo de viga permite muchas variantes, donde se incluyen las vigas peraltadas y en ménsula.

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4. Tipos de vigas disponibles Tipos de Vigas. “Vigas en celosía o prefabricadas” Estas vigas, en la actualidad apenas se utilizan en la construcción de edificios.

4. Tipos de vigas disponibles Tipos de Vigas. “Vigas pretensadas” El programa permite introducir los valores de cálculo para vigas pretensadas, aunque no calcula sus armaduras. Este tipo de vigas, son diseñadas generalmente por los fabricantes de elementos pretensados.

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4. Tipos de vigas disponibles Tipos de Vigas. “Vigas con vinculación exterior” Este tipo de viga es un caso muy particular dentro de CYPECAD. En realidad no simula ningún elemento estructural, su función es poder definir apoyos lineales hacia el terreno o hacia otro elemento resistente existente (vinculaciones exteriores). Se pueden escoger 3 tipos: Apoyo lineal deslizante, Articulado o Empotrado. CYPECAD solo nos permite definir el ancho de estos apoyos lineales, pero no lo calcula ni arma; tan solo lo modela como elemento estructural de apoyo y lo muestra en los planos.

4. Tipos de vigas disponibles Tipos de Vigas. “Zunchos” El zuncho perimetral o de borde es un elemento no estructural que nos permitirá rematar el borde de un forjado o losa e incluso delimitar huecos. El programa no calcula el armado de este tipo de elementos, pero su utilización en la obra es aconsejable para facilitar la construcción. Podemos introducir el zuncho definiendo su ancho y adoptando el canto del forjado, o simplemente como

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una línea, pues CYPECAD no calcula ni arma el zuncho tan solo lo representa en los planos de planta, ya que se trata de una herramienta para facilitar el modelizado de la estructura.

4. Tipos de vigas disponibles Tipos de Vigas. “Vigas de cimentación” Es un elemento de cimentación que utilizaremos como cimiento corrido o para delimitar bordes de losas de cimentación. Existe la posibilidad de introducirlas como vigas planas en cuyo caso definiremos únicamente su ancho y el canto será el de la losa donde estén embebidas, o descolgadas donde definiremos su ancho y canto. Además, al ser vigas en contacto con el terreno, debemos introducir al generarlas, los datos que caracterizan al mismo; en particular, su tensión admisible y su módulo de balasto. Es importante definir las mismas características del terreno para todos los elementos de cimentación pues de lo contrario CYPECAD no nos permitirá calcular la obra.

4. Tipos de vigas disponibles

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Tipos de Vigas. “Vigas metálicas” CYPECAD permite introducir vigas metálicas y definir su relación con el forjado. Podemos definirlas como vigas bajo forjado o enrasadas con este. También se pueden utilizar “vigas mixtas”, es decir, aquellas que poseen conectores que las hacen trabajar conjuntamente con la losa superior de hormigón armado que soportan. La utilización de vigas metálicas mixtas, se fundamenta en aprovechar las buenas características del hormigón armado a compresión, esfuerzo que se produce principalmente en la mitad superior de una viga sometida a flexión positiva (como es el caso de las vigas que soportan cargas gravitatorias). De esta forma la viga metálica absorbe las tracciones inferiores y se descarga de las compresiones superiores que son absorbidas por la cabeza de hormigón; obteniendo en el cálculo secciones más pequeñas de acero. CYPECAD cuenta con una amplia biblioteca de perfiles metálicos comerciales, aunque también admite perfiles de dimensiones definidas por el usuario.

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5. Entrada de vigas 5. Entrada de vigas Mediante las flechas de desplazamiento de la Barra de iconos, seleccionamos la planta en la que deseamos introducir la viga, y activamos la plantilla correspondiente a esa planta para guiarnos en el posicionamiento de la misma. Como ya hemos comentado, acudiremos a la ficha “Entrada vigas”, desplegamos el menú “Vigas/Muros” y pulsamos “Entrar viga”. La opción más común y utilizada para introducir vigas es bastante simple, seleccionamos el tipo de viga y situamos el cursor sobre el pilar donde se marcará el inicio con un punto rojo; hacemos clic y a continuación extendemos la viga hasta su posición final. También podemos introducir un trozo de viga y después utilizando la herramienta “Prolongar viga”, extenderla hasta la posición deseada.

5. Entrada de vigas Una herramienta muy útil a la hora de introducir vigas es el botón “Ortogonal” que se encuentra en la Barra de iconos. Esta función nos permite mantener fijos los ejes ortogonales para facilitar la introducción de elementos en el espacio de dibujo, es decir, el cursor se movería exclusivamente en las direcciones de los ejes X (horizontal) e Y (vertical).

Cuando se efectúa la intersección de dos vigas y queremos que una se entregue adecuadamente sobre la otra, debemos seguir un orden en la introducción, de manera que la segunda viga que se introduzca sea la que deseamos que se entregue sobre la primera (siempre se puede deshacer la acción y volver a introducirlas correctamente). Esto lo haremos de la siguiente manera, activamos la función “Ortogonal” y seleccionando el tipo de viga, marcamos el punto de inicio de la primera viga.

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5. Entrada de vigas Ahora actuamos con la segunda viga que queremos que se entregue sobre la primera. Activamos la función “Ortogonal”, hacemos clic en el punto de inicio (en este caso un pilar) y extendemos la viga hasta cortar a la primera viga. Prolongaremos la viga hasta pasada la intersección y después utilizando la herramienta “Borrar” eliminaremos el trozo de viga sobrante. Esto garantiza una intersección perfecta.

Introducir las vigas entre puntos definidos en el dibujo, como pilares y muros; utilizando, en la medida de lo posible, la herramienta “Ortogonal". Prolongar las vigas hasta cortar por completo a los elementos a los que acomete, es la manera más segura de obtener una buena intersección.

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6. Definición del punto de inicio y coordenadas 6. Definición del punto de inicio y coordenadas CYPECAD permite introducir vigas y muros definiendo un punto de inicio y las coordenadas del siguiente punto. Este es un método que exige tomar o conocer las dimensiones existentes entre los elementos estructurales y, en consecuencia, dificulta la introducción rápida de la geometría de la obra. Habitualmente solo será útil para la introducción de elementos cuando no disponemos de plantilla de dibujo.

La forma de proceder sería la siguiente; como ya se comento en unidades anteriores, en la Barra de iconos disponemos del botón “Coordenadas", que al pulsarlo nos abrirá la ventana “Introducción por coordenadas” que nos permite conocer las coordenadas de cualquier punto del espacio de dibujo y la distancia entre dos puntos cualesquiera.

6. Definición del punto de inicio y coordenadas Desde la ventana “Introducción por coordenadas”, desplegando la función “Incrementos”, podremos fijar el incremento de unidades que se indicarán en la ventana de coordenadas “C”, y que afectará al movimiento del cursor. Con el botón “Marcar punto” se podrá marcar un punto en el espacio de dibujo y conocer sus coordenadas exactas. Esta función se puede combinar con la herramienta “Captura de puntos”, con la que podremos marcar los puntos con mayor exactitud. Para introducir un elemento por coordenadas, lo primero que tenemos que hacer es escoger el elemento, en nuestro caso una viga, hacemos clic sobre el punto en el que queremos que se inicie nuestra viga y simultáneamente pulsamos el botón de “Coordenadas”, apareciéndonos la ventana coordenadas.

6. Definición del punto de inicio y coordenadas En la ventana “Introducción por coordenadas”, también disponemos de los botones de dirección de coordenadas que nos indican la dirección en la que queremos introducir la coordenada, por lo que pulsaremos en la dirección (según X, Y o entre ambas) que queremos dar.

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Por ejemplo, como se muestra en las siguientes imágenes, para la introducción de una viga respecto del punto marcado en la pantalla, 3 metros en el sentido negativo del eje X, debemos pulsar el botón “Dirección en X” marcamos -3 metros y pulsamos “Enter”, la viga se dibujará en el eje y dirección indicada.

7. Modificación de las vigas 7. Modificación de las vigas La herramienta “Editar” del menú “Vigas/Muros”, nos permite modificar las dimensiones o el tipo de viga seleccionado. Esta función es común tanto para vigas como para muros. Los pasos serían escoger la función “Editar” y seleccionar la viga que deseamos modificar. CYPECAD nos mostrará la ventana de “Viga actual” donde podremos efectuar las modificaciones que se deseen.

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8. Diferentes métodos de inserción de vigas 8. Diferentes métodos de inserción de vigas CYPECAD cuenta con varias herramientas de introducción de vigas que se utilizarán según las necesidades del usuario. Al pulsar sobre la orden “Entrar viga” del menú “Vigas/Muros”, disponemos de varios métodos de inserción de vigas que se definirán a continuación.

• Modos de entrada de vigas. ◦ Modo Simple ◦ Modo Continua ◦ Modo Captura • Ejes de referencia. • Desplazamiento. • Viga con directriz recta o curva. 8. Diferentes métodos de inserción de vigas Modos de entrada de vigas

Modo Simple: Es la opción que utilizamos generalmente. En este caso cuando marcamos el punto final de una viga no comienza otra, si queremos introducir otra viga debemos marcar nuevamente su punto de inicio, coincida o no con el punto final de la viga anteriormente introducida. Modo Continua: Nos permite en este caso, que el punto final de una viga sea el punto inicial de la siguiente, pudiendo de esta forma introducir la viga como una poligonal para poder darle forma. Modo Captura: Solo está disponible cuando se utiliza la “Introducción Automática de obras”. 8. Diferentes métodos de inserción de vigas Ejes de referencia

Nos permite escoger el eje de referencia a través del cual introduciremos la viga. Esta opción nos será de gran ayuda al utilizar los puntos de captura de la plantilla. Podemos hacer que el

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ajuste de la viga coincida con su eje o con una de sus caras. Es la línea de referencia a partir de la cual se contabiliza la distancia hasta la línea de introducción. Esta distancia se indica en la opción "Desplazamiento". 8. Diferentes métodos de inserción de vigas Desplazamiento

CYPECAD permite introducir una viga, paralela a la directriz marcada por el punto de inserción introducido en la plantilla, definiendo un desplazamiento a izquierda o derecha de dicho punto. Cuando se introduce una viga con CYPECAD, debemos marcar con el botón izquierdo del ratón su punto inicial y su punto final. La introducción de estos dos puntos define la línea de introducción de la viga. La posición de la línea de introducción con respecto a la viga que se dibujará depende de la selección realizada en la opción “Ajuste” (define la línea de ajuste de la viga) y del valor que coloquemos en la opción “Desplazamiento” (define la distancia de la línea de ajuste a la línea de introducción). 8. Diferentes métodos de inserción de vigas Viga con directriz recta o curva

Directriz recta: Es el caso más habitual, al pinchar con el cursor en el punto inicial y el punto final, generamos una viga de directriz recta entre esos puntos. Directriz curva: Cuando se introduce una viga curva se marcan con el puntero del ratón tres puntos de la curva a la que se tiene que ajustar la viga a introducir (los dos extremos y uno central). Lo que realmente dibuja el programa de modo automático, es una serie de vigas rectas formando una poligonal que se ajusta al contorno de la circunferencia que definen los tres puntos. En cuanto a la línea de introducción y la línea de ajuste, funciona del mismo modo que para vigas rectas, solo que en este caso se pueden considerar como líneas curvas. Las vigas de la poligonal que conforma una viga curva quedan agrupadas por defecto en una “Poliviga”. Con la opción “Polivigas” del menú “Vigas/Muros”, podemos deshacer o modificar esta agrupación.

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9. Edición y modificación de vigas 9. Edición y modificación de vigas Al igual que en el caso de muros, las vigas cuentan con varias herramientas para su edición y modificación. Las más importantes son: “Ajustar”, “Prolongar viga”, “Asignar vigas” y “Desplazar”. Para activar cualquiera de estar estas herramientas, tendremos que desplegar el menú “Vigas/Muros”.

9. Edición y modificación de vigas Menú Vigas/Muros. “Ajustar” Esta orden permite ajustar una cara de la viga introducida a una cara de un pilar, pantalla, plantilla DXF o DWG, contorno…Para ajustar un extremo, pulsamos sobre éste y sobre la cara que deseamos ajustar, para ajustar los dos extremos al mismo tiempo, hacemos clic en el centro de la misma y en la cara correspondiente. Si queremos ajustar una cara de la viga a una línea de la plantilla de dibujo, debemos seleccionar previamente la opción “Capturas a plantillas” y dentro del cuadro de diálogo que se despliega, elegir “Más cercano”; hecho ésto la opción “Ajustar” ajustará la cara de la viga a la línea más próxima del dibujo.

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9. Edición y modificación de vigas Menú Vigas/Muros. “Prolongar viga” Esta herramienta que permite desplazar el extremo de una viga longitudinalmente. Permite desplazar el extremo de una viga en la dirección de su eje pinchando sobre el punto final en la pantalla, o bien, tecleando numéricamente la longitud de prolongación deseada.

9. Edición y modificación de vigas Menú Vigas/Muros. “Asignar vigas” Esta función es muy útil puesto que permite copiar las características de la última viga que se introdujo, o bien, de la que seleccionemos como “Viga actual” a vigas ya introducidas en la obra, sin necesidad de eliminarlas previamente. Podemos seleccionar “Viga actual” y definir las características que queremos que adopten unas determinadas vigas, o podemos pulsar el botón

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“Seleccionar” y escoger en el espacio de dibujo la viga de la que queremos copiar sus características al resto.

9. Edición y modificación de vigas Desde la ventana “Asignar vigas”, si pulsamos “Seleccionar” y escogemos la viga, la cual se marcará en color amarillo; a continuación volverá a aparecer la ventana “Asignar vigas”. Ahora pulsamos “Asignar” y seleccionamos las vigas a las que les vamos asignar las características de la viga patrón. Tras seleccionar el grupo de vigas a cambiar, pulsamos botón derecho y volvemos a la ventana “Asignar vigas”, donde pulsaremos “Terminar”.

9. Edición y modificación de vigas Menú Vigas/Muros. “Desplazar” La herramienta “Desplazar” permite mover el extremo de una viga o toda ella a una distancia determinada. Si seleccionamos la herramienta “Desplazar” y pulsamos el botón derecho, se abrirá la siguiente ventana de “Pregunta”, donde podremos fijar el desplazamiento en metros que queremos aplicarle a la viga. Tras fijar el valor pulsamos “Aceptar” y pinchamos con el cursor cerca del extremo o del centro de la viga y pulsamos en el lado hacia donde deseamos desplazarla, según deseemos desplazar solo un extremo o toda ella paralelamente.

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10. Deformaciones en vigas. Flechas 10. Deformaciones en vigas. Flechas La flecha indica la deformación de una viga, generalmente, en su punto central, como consecuencia de los esfuerzos que soporta originados por las cargas que actúan sobre ella. Según el CTE, en su “Documento Básico de Seguridad Estructural” en el apartado 4.3.3. cita que: “Ante cualquier combinación de acción característica, considerando solo las deformaciones que se producen después de la puesta en obra del elemento, la flecha relativa debe ser menor que: 1/500 en pisos con tabiques frágiles o pavimentos rígidos sin juntas. 1/400 en pisos con tabiques ordinarios o pavimentos rígidos con juntas. 1/300 en el resto de casos. Si se considera el confort de los usuarios, considerado solo para acciones de corta duración, la flecha relativa debe ser menor que 1/350. Si se considera la apariencia de la obra, ante cualquier combinación de acciones casi permanente, la flecha relativa debe ser menor que 1/300”. 10. Deformaciones en vigas. Flechas CYPECAD permite modificar los límites de flecha establecidos para el cálculo y comprobación de las vigas. Para modificar los valores que el programa tiene establecidos por defecto, debemos acudir al menú “Grupos” del Menú contextual en la ficha “Entrada de vigas”. En este desplegable seleccionaremos “Opciones de vigas”, donde se mostrará una ventana con multitud de opciones.

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10. Deformaciones en vigas. Flechas En la ventana “Opciones de vigas” pulsamos el botón “Limites de flecha en vigas” y podremos definir los distintos límites de flecha dependiendo de la naturaleza de cada una de las acciones características.

10. Deformaciones en vigas. Flechas La flecha activa de forjados o vigas está compuesta por dos conjuntos de flechas, las “Instantánea” y las “Diferida”. Las flechas instantáneas son debidas a: peso propio de solados, tabiquerías y sobrecargas de uso. Las flechas diferidas son provocadas por el peso propio del forjado o viga, desarrollada desde el momento de construcción de la tabiquería, el peso propio de la tabiquería, el peso propio de solados y las sobrecargas de uso de carácter cuasi-permanentes. En las construcciones de hormigón armado en las que las deformaciones de los elementos considerados estructurales puedan afectar a aquellos considerados como no estructurales, es necesario controlar los valores de “Flecha Activa” y “Flecha Total a Plazo Infinito” en dichos elementos

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estructurales. Se entiende como “Flecha Activa” de un elemento estructural referido a uno no estructural dañable, al valor de flecha que se produce en el primero a partir de la construcción del segundo. La “Flecha Total a Plazo Infinito”, es la flecha obtenida como la suma de la flecha activa más la flecha que desarrolla el elemento estructural hasta el momento de construcción del elemento dañable. Casos prácticos de elementos dañables pueden ser la tabiquería divisoria, los cerramientos de fachadas, etc., y como ejemplos de elementos estructurales pueden ser las vigas, forjados… 10. Deformaciones en vigas. Flechas En el caso habitual de ejecución de una obra, donde primero se construye la tabiquería y luego el solado, podemos ver el proceso típico de deformación de un forjado o viga, representado en el siguiente gráfico, en el que se puede ver la “Flecha activa” (fA) y la “Flecha Total a Plazo Infinito” (fT).

10. Deformaciones en vigas. Flechas A continuación se apuntan las referencias de los elementos representados en el gráfico anterior: • fi,g = Flecha instantánea debida al peso propio del elemento estructural al descimbrarlo en el instante t1. • fd,g= Flecha diferida debida al peso propio del elemento estructural, desarrollada desde su descimbrado en el instante t1 hasta la ejecución de la tabiquería en el instante t2. • fi,t= Flecha instantánea debida al peso propio de la tabiquería ejecutada en el instante t2. • fd, g + t = Flecha diferida debida al peso propio del elemento estructural y de la tabiquería desarrollada desde el instante de ejecución de la tabiquería t2 hasta la construcción del solado en el instante t3. • fi,s = Flecha instantánea debida al peso propio del solado construido en el instante t3. • fd, g + t + s = Flecha diferida debida al peso propio del elemento estructural, de la tabiquería y del solado, desarrollada desde el instante t3 de ejecución del solado hasta el tiempo t4 de aplicación de la sobrecarga de uso. • fi,q = Flecha instantánea debida a las sobrecargas de uso aplicadas en el instante t4. • fd, g + t + s + q 2 = Flecha diferida debida al peso propio del elemento estructural, de la tabiquería, del solado y del valor cuasi-permanente de la sobrecarga desarrollada desde el instante t4 de actuación de la sobrecarga hasta el tiempo infinito t∞.

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11. Resumen 11. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Conocer los distintos tipos de vigas que CYPECAD permite introducir. • Introducir vigas de manera sencilla y aplicando los distintos métodos que permite el programa CYPECAD. • Editar y modificar las características y tipos de vigas, de manera individual y en conjunto. • Establecer la limitación de flecha en vigas.

12. Caso práctico 12. Caso práctico En este caso práctico vamos a definir las vigas de cada una de las plantas de la vivienda unifamiliar. Partiendo de la obra VU en Asturias, en la cual ya hemos introducido los datos generales, las plantas, los pilares y los muros; vamos a generar las vigas que darán apoyo a los forjados de planta. Puedes ver el enunciado completo del caso descargando el siguiente documento CYPE_L6_caso_practico.pdf.

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Unidad 7. Los forjados o paños

Unidad 7. Los forjados o paños 1. Introducción 1. Introducción

1. Introducción En esta unidad, empezaremos a trabajar con los tipos habituales de forjados (paños) y losas de pisos, como elementos estructurales que cubren la superficie de las plantas y que reciben directamente las acciones, transmitiéndolas a las vigas o muros que los soportan. Dentro de CYPECAD podemos utilizar forjados de diferentes tipos: de vigueta y bovedilla, reticulares, de chapa, de placas alveolares y, por supuesto, losas armadas. Como caso particular, en este apartado, el programa CYPECAD incluye las losas apoyadas sobre el terreno.

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2. Objetivos 2. Objetivos Los objetivos serán: • Trabajar con la ficha “Entrada de vigas”, para escoger el tipo más adecuado de forjados a emplear, de todos los existentes en la biblioteca del programa. Manejaremos también, el menú “Gestión paños” de CYPECAD para la introducción de los forjados en nuestra Obra. • Describir los distintos tipos de forjados que CYPECAD permite definir, haciendo especial hincapié en los forjados de viguetas de hormigón y de placas alveolares. • Aplicar los diferentes métodos de introducción de forjados en cada planta y las herramientas necesarias para editarlos o modificarlos.

3. Gestión de paños 3.1. Definición de paños 3. Gestión de paños CYPECAD se refiere a los forjados como “Paños”, por lo que para acceder al menú de forjados debemos de desplegar el menú “Paños” en la ficha de “Entrada de vigas”. Cuando al modelizar una estructura en CYPECAD cerramos un espacio o paño, ya sea con vigas o con muros, aparecerá en pantalla un símbolo de interrogación que indica que se ha detectado un paño que está pendiente por definir.

3. Gestión de paños El programa permite definir varios tipos de forjados, lo cual se hará desde la opción “Gestión paños”. Al pulsar en esta opción se muestra la ventana con los tipos de forjados que CYPECAD considera. A la hora de introducir un forjado debemos de decidir cómo lo queremos hacer,

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CYPECAD siempre nos brinda varias opciones de dirección de en función del tipo de forjado seleccionado, cada modo de entrada se escogerá según nos convenga, pudiendo modificarse a posteriori la dirección del forjado e incluso copiarla de otros forjados existentes.

3. Gestión de paños Gestión paños. “Forjado de Viguetas” Son forjados unidireccionales formados por viguetas y bovedillas, que trabajan en una sola dirección (forjados unidireccionales) y una capa de compresión superior para reparto de las acciones sobre los nervios o viguetas. Como se puede ver, CYPECAD permite introducir forjados con viguetas: armadas, pretensadas, metálicas e incluso en celosía. Este tipo de forjados son de amplia utilización en edificación por su facilidad de colocación, bajo precio y gran variedad de fabricantes. En apartados sucesivos se explicará más a fondo la definición de los forjados de viguetas y su introducción en el espacio de dibujo.

3. Gestión de paños

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Gestión paños. “Placas aligeradas” Las Placas aligeradas o Placas alveolares, son forjados también unidireccionales, formados por placas prefabricas de anchos normalizados, comprendidos entre 500 y 1200 mm y gran variedad de cantos. Estas placas cuentan con unos alveolos en su interior para aligerar su peso y generalmente se disponen con una capa superior de compresión. En un apartado especifico de esta unidad de explica, más en detalle, la elección e introducción de forjados de placas alveolares.

3. Gestión de paños Gestión paños. “Losas mixtas” Las Losas mixtas o forjados de chapa, son forjados unidireccionales formados por una chapa o encofrado en su cara inferior y una capa de compresión en su cara superior ejecutada con hormigón y un mallazo de acero corrugado. La finalidad es que la chapa inferior sea el elemento que aguante los esfuerzos de tracción y la losa superior las compresiones que se producen en una situación típica de flexión. Opcionalmente, también se puede disponer armadura dentro de la losa, para soportar las tracciones adicionales que la chapa no sea capaz de asumir. Para definir este tipo de forjado podemos escoger entre dos tipologías: Encofrado perdido (la chapa inferior hace exclusivamente de encofrado de la losa superior de hormigón) o Chapa colaborante (en este caso la chapa soportará las tracciones). Para cada una de ellas, CYPECAD cuenta con una biblioteca que nos permite seleccionar varios modelos de encofrados y chapas según los distintos fabricantes, pudiendo especificar su espesor y el canto total del forjado incluyendo su capa de compresión.

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3. Gestión de paños Gestión paños. “Forjados reticulares” Los Forjados reticulares son elementos bidireccionales (trabajan repartiendo el esfuerzo en dos direcciones ortogonales), formados por casetones y nervios de hormigón armado “in situ”. El casetón es la pieza aligerante que cubre el espacio interior entre los nervios y puede ser de hormigón o poliéster, estos últimos tienen la característica de que pueden ser Recuperables, o bien, Perdidos quedando a formar parte del paquete de forjado. Para este tipo de forjados, CYPECAD también cuenta con una extensa biblioteca de tipologías reticulares, que nos permite escoger entre distintos fabricantes e incluso seleccionar el tipo de casetón a utilizar.

Este tipo de forjados tiene la ventaja de trabajar de forma parecida a una losa armada, pero con menor peso; esto permite salvar distancias importantes entre pilares sin apoyos o vigas intermedias. Su principal inconveniente es la complejidad de ejecución al tener que ser armado completamente “in situ”, lo que conlleva un alto coste de mano de obra. 3. Gestión de paños Gestión paños. “Losas macizas” Las Losas macizas son losas de hormigón armadas por sus dos caras, que trabajan multidireccionalmente, aunque de acuerdo a su simulación como membranas reparten los esfuerzos principalmente hacia el vano más corto. Dispondrán de armados en las dos direcciones y sus cantos deben ser elegidos en función de la carga a soportar y de la distancia entre sus apoyos o entregas.

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Generalmente, se reciben sobre los propios pilares o sobre vigas y muros intermedios. Para definir una Losa maciza basta con indicar el canto y proceder a su introducción pinchando en el paño en el que queremos introducirla y pulsando sobre una de las vigas de contorno del paño, para marcar la dirección de uno de sus armados (el otro será perpendicular a la dirección marcada).

3. Gestión de paños Una vez introducida la Losa maciza en el modelo, debemos de definir su armadura base, es decir la armadura tipo que queremos que tenga nuestra losa en cada una de sus direcciones y caras. Este proceso lo haremos desplegando el menú “Paños” y seleccionando “Asignar armadura base”.

Se abrirá la ventana “Armadura base losas”, donde definiremos la armadura de la losa en sus caras superior e inferior y direcciones longitudinal y transversal. Tras definir las dimensiones de las armaduras a utilizar, pulsamos el botón “Asignar” y aplicaremos la armadura a la losa maciza que hemos definido.

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3. Gestión de paños Gestión paños. “Losas apoyadas en el terreno” Este tipo de losas son un caso particular de las Losas macizas, con la salvedad que se apoyan directamente sobre el terreno, es decir, se emplean generalmente como elementos de cimentación que reciben las acciones de pilares, muros o cualquier otro tipo de elemento estructural que arranque sobre ellas; además de las cargas permanentes o sobrecargas de uso que soportan en su superficie. Las condiciones para su definición son idénticas a las de las Losas macizas, excepto que en este caso hay que definir las características de terreno sobre el cual descansa.

3. Gestión de paños Gestión paños. “Pendiente de definir” Esta opción, permite asignar un paño “sin descripción”, a un hueco o paño de otro tipo. La obra no podrá ser calculada hasta que no se definan completamente sus características.

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3.2. Definición y modificación de paños 3.1. Definición y modificación de paños Definidos los tipos de forjados que CYPECAD permite introducir, vamos a ver de qué herramientas disponemos para su introducción, definición o modificación. Al desplegar el menú “Paños” y pulsar en “Gestión paños” aparecerá la ventana que se ve en la imagen en la que podremos realizar las siguientes acciones: • Cuando queramos borrar un paño del modelo de nuestra estructura pulsaremos “Borrar paño”, al igual que cuando necesitemos crear un hueco. • Si queremos cambiar la dirección de trabajo de un forjado, podemos utilizar la herramienta “Cambiar disposición”, con la que definiremos un nuevo punto de paso del forjado. • Para conocer las características de un forjado, pulsamos “Datos de paño” donde se nos muestran los parámetros que hemos definido y que se utilizarán en su posterior cálculo. En este cuadro de diálogo podemos cambiar su canto, darle un desnivel al forjado o modificar el coeficiente de empotramiento en sus apoyos. • Y por último, la herramienta “Copiar” es una función muy útil puesto que asignará todas las características de un forjado, a otros paños pendientes por definir. 3.1. Definición y modificación de paños

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Práctica Ahora te proponemos que practiques tú mismo los conceptos que acabamos de estudiar. Intenta definir un forjado mixto con chapa colaborante tipo MT-76 de 1.00 mm de espesor y canto total de 20 cm. 3.1. Definición y modificación de paños Resolución de la práctica En la siguiente imagen, puedes comprobar si has realizado los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta.

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4. Viguetas y bovedillas 4. Viguetas y bovedillas En este apartado vamos a profundizar en las funciones que CYPECAD dispone para la generación, tratamiento y cálculo de los forjados unidireccionales de vigueta y bovedilla, en sus diferentes variantes. Lo primero que debemos saber, es que este tipo de forjado está limitado para luces máximas en el entorno de los 7.0 m entre apoyos (considerando un estado de cargas tipo en edificación). Por su composición, viguetas de hormigón y piezas aligerantes o bovedillas entre las viguetas; se hace necesario disponer de una capa de compresión superior que reparta las acciones hacia los nervios o viguetas que son los elementos resistentes. Por otra parte, estos tipos de forjados estarán sometidos, principalmente, a flexión positiva, por lo que los esfuerzos de tracción se producirán en sus caras superiores y será imprescindible disponer de armados sobre las viguetas para absorber dichos esfuerzos (armadura de negativos). Para seleccionar el canto del forjado es conveniente efectuar un rápido predimensionamiento del mismo. Hay que tener en cuenta que el canto del forjado es una magnitud importante dentro de la obra, ya que condiciona los cantos de las vigas planas que se puedan utilizar para su soporte, además de influir en la altura total de la edificación. 4. Viguetas y bovedillas La forma más sencilla y segura de obtener una dimensión del espesor o canto del forjado es utilizar la formulación incluida en el art. 50.2.2.1 de la norma española EHE-08. Para ello analizaremos el vano de mayor luz de la planta objeto de estudio e introduciendo los datos solicitados de carga total, distancia entre apoyos, continuidad entre vanos y tipo de carga, definiremos un canto mínimo necesario para evitar la comprobación del forjado a deformación. Es decir, con el canto obtenido garantizamos que el forjado no se deforma excesivamente y solamente tendremos que comprobar durante el cálculo la capacidad resistente de sus componentes. El canto mínimo recomendado para los forjados de vigueta y bovedilla y placas alveolares de acuerdo a la norma EHE-08, garantiza su estabilidad y aptitud para soportar las cargas a las que va a estar sometido, en función de las distancias entre apoyos y la continuidad o no entre tramos sucesivos. No obstante y previo a la ejecución, el fabricante del forjado deberá garantizar la viabilidad del mismo o adaptarlo a sus condiciones particulares de suministro. 4. Viguetas y bovedillas Al abrir la ventana “Forjados de viguetas”, podemos ver las múltiples opciones que nos presenta CYPECAD en cuanto a la elección del tipo de viguetas. La más utilizada es la vigueta de hormigón pretensado. Se trata de viguetas prefabricadas y las cuales se encuentran tabuladas y ensayadas por el fabricante, el cual aporta fichas con sus características resistentes para diferentes luces y cargas.

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Cuando seleccionamos viguetas pretensadas, podemos elegir dos formas de definición de estas viguetas: “De biblioteca” o “Por sus características geométricas”.

4. Viguetas y bovedillas Forjados de vigueta. “De biblioteca” En este caso escogeremos tipos de viguetas de la biblioteca de fabricantes incluida en CYPECAD. Pulsaremos el botón “Añadir”.

Si no tenemos ningún tipo de vigueta cargado con anterioridad, se mostrará la ventana vacía por lo que tendremos que pulsar el botón “Importar” para importar datos de la biblioteca.

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4. Viguetas y bovedillas CYPECAD nos muestra un extenso listado de viguetas prefabricadas de diferentes fabricantes. Seleccionamos uno o varios tipos de viguetas y pulsamos “Aceptar” para mostrar sus características. En esta ventana se muestran las características de la vigueta y nos permite cambiar entre las viguetas que hemos seleccionado, definir el tipo de bovedilla a utilizar y obtener la “Ficha del forjado” suministrada por el fabricante. Tras aceptar, quedará definido el forjado y listo para introducirlo en nuestro modelo.

4. Viguetas y bovedillas Forjados de vigueta. “Por características geométricas” Cuando seleccionamos esta opción de definición de viguetas y pulsamos “Añadir” se muestra la siguiente ventana, en la que podremos definir un forjado genérico, aportando tanto los datos geométricos como los datos necesarios para su cálculo.

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Una vez escogido el tipo de vigueta, también podemos configurar otras opciones como son “Entrada en la viga”, que sería la distancia que queremos que la vigueta penetre al apoyar en la viga (solo afecta a efectos de medición o de dibujo en pantalla). Y “Tipo de vigueta general”, donde podremos definir si la vigueta a utilizar es simple, doble o triple. Por ejemplo, se suele utilizar vigueta doble en vanos en los que se requiere reforzar el forjado, sin necesidad de cambiar su canto. 4. Viguetas y bovedillas Por último y tras haber definido todas las características del forjado de viguetas, se procede a introducirlo en nuestro modelo. Para ello contamos con varias maneras de definir la “Dirección de las viguetas”. Al ser forjados unidireccionales, necesitamos indicar la dirección en la que van a trabajar las viguetas o nervios; para ello a la hora de pinchar sobre el paño “sin definir” para la introducción del forjado, pulsaremos también en una de los vigas del contorno y esto indicará al programa el sentido de introducción de las viguetas, que puede ser: paralelo a la viga marcada, perpendicular a ésta o según dos puntos de paso que indiquemos directamente en la pantalla.

Cuando introducimos varios paños de forjado de viguetas en una misma planta, es conveniente introducir primero uno de ellos y definir la dirección de sus viguetas, para posteriormente utilizando la herramienta “Copiar paño”, asignar sus mismas características al resto de paños, manteniendo así una distribución continua de las viguetas a lo largo de toda la planta. 4. Viguetas y bovedillas

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Práctica Es un buen momento para que practiques los contenidos vistos en este apartado con el programa CYPECAD. Para ello, te planteamos una serie de características para que puedas definir un forjado de viguetas. Definir un forjado de viguetas llamado “Forjado 20+5” que tenga un intereje de 70 cm, ancho de nervio de 15 cm, capa de compresión superior de 5 cm, bovedilla de poliestireno y doble vigueta. 4. Viguetas y bovedillas Resolución de la práctica En las siguientes imágenes, puedes comprobar si has realizado los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta.

4. Viguetas y bovedillas Resolución de la práctica

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5. Placas alveolares o aligeradas 5. Placas alveolares o aligeradas Los forjados de placas alveolares o de placas aligeradas, son forjados unidireccionales de placas prefabricadas de hormigón pretensado que apoyan sobre las vigas que las reciben. Al igual que para los forjados de viguetas, CYPECAD cuenta con un extensa biblioteca de placas de distintos fabricantes. Cuando seleccionamos en la ventana principal de “Gestión paños” la opción “Placas aligeradas” accederemos directamente a la biblioteca de fabricantes de placas aligeradas.

5. Placas alveolares o aligeradas Si escojemos cualquiera de los fabricantes de placas aligeradas de la biblioteca de CYPECAD, podemos ver la cantidad de tipos de placas de las que dispone CYPECAD. El botón “Editar” nos permite editar las caracteristicas por defecto del tipo de placa seleccionado, mostrandonos una ventana con informacion detallada de la placa.

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5. Placas alveolares o aligeradas Desde esta la ventana de “Edición de placas aligeradas”, podremos editar la placa y guardarla en la biblioteca para poder utilizarla en obras posteriores. Además, desde aquí podemos incluso definir las longitudes de entrega frontal y lateral sobre las vigas o muros que las soportan, además de consultar su ficha de características. Una vez seleccionado el tipo de placa que deseamos introducir en nuestra estructura, pulsamos “Terminar” y “Aceptar” y se mostrará la ventana principal de “Gestión paños”. Las opciones de introducion en el modelo de este tipo de forjados, es identica a la de los forjados de viguetas, definiendo la dirección que queremos que siguan las placas en relación con las vigas existentes en la estructura.

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6. Resumen 6. Resumen En esta unidad hemos alcanzado los siguientes objetivos: • Identificar paños en CYPECAD. • Conocer y diferenciar entre los distintos tipos de forjados existentes. • Seleccionar el forjado mas idóneo para cada situación. • Definir e introducir en nuestra obra, forjados de viguetas y de placas alveolares.

7. Caso práctico 7. Caso práctico En este caso práctico vamos a introducir los forjados sobre las plantas estructurales: baja, primera y bajocubierta, de la vivienda unifamiliar que hemos definido en los ejercicios prácticos anteriores. Supongamos que la vivienda dispondrá de forjados unidireccionales de vigueta y bovedilla en Planta Baja, Planta Primera y Bajocubierta y consideremos los datos de partida que puedes ver descargando el siguiente documento CYPE_L7_caso_practico.pdf.

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Unidad 8. El menú "Grupos"

Unidad 8. El menú "Grupos" 1. Introducción 1. Introducción

1. Introducción En esta unidad, nos familiarizaremos con las herramientas disponibles en el menú “Grupos”. También conoceremos la manera de introducir rampas y forjados inclinados utilizando el elemento viga común. Por otra parte, aprovechando las órdenes de este menú; configuraremos las opciones para la comprobación a fuego de los elementos estructurales de nuestra obra. Además, veremos algunas opciones de configuración de los datos e información de los elementos de la estructura que CYPECAD nos muestra en el espacio de dibujo.

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2. Objetivos 2. Objetivos Los objetivos serán por lo tanto: • Dentro de la ficha “Entrada de vigas”, en el menú “Grupos”; conseguiremos copiar o asignar propiedades entre diferentes grupos. • Aprenderemos a trabajar con forjados inclinados. • Definiremos las características relativas a la protección contra el fuego de los elementos estructurales. • Configuraremos las distintas opciones de visualización de los datos a mostrar en pantalla.

3. Copiar las características de un paño 3. Copiar las características de un paño Es habitual que se empleen los mismos tipos de forjados en las diferentes plantas de una edificación, sobre todo si se mantiene la disposición estructural de pilares y vigas. Por ello, es de gran utilidad asignar las mismas características a los forjados ya introducidos y a los de las plantas que aún no han sido generadas. Para ello, disponemos de la herramienta “Copiar paños” dentro del menú “Paños” en la ventana “Gestión Paños”. Esta herramienta permite copiar las características de un paño (forjado) a otros paños de la planta en que se encuentra o de otras plantas. La operativa es tan sencilla como seleccionar el forjado que queremos copiar y pinchar sobre los paños a los que queremos asignar sus mismas características. 3. Copiar las características de un paño Otra forma, indirecta, de copiar los tipos de paños entre grupos se realiza con la herramienta “Copiar de otro grupo”, dentro del menú “Grupos”. En este caso, estamos copiando todos los elementos estructurales introducidos en un grupo, al grupo que indiquemos; esto incluye: vigas, paños y cargas.

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3. Copiar las características de un paño Para utilizar la función “Copiar de otro grupo” debemos de situarnos en la planta/grupo destino, es decir, al que deseamos copiar las características de otro y seleccionar la herramienta “Copiar de otro grupo”, seleccionando en el gráfico de plantas el grupo origen desde donde queremos copiar todos sus elementos. El resultado serán dos grupos/plantas idénticos, lo que nos facilitará el trabajo de introducción de elementos en la geometría de la estructura de nuestro modelo.

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4. Modificación de forjados 4. Modificación de forjados Existen multitud de herramientas en CYPECAD para adaptar los forjados introducidos a los huecos o paños generados, todas ellas se han explicado en el apartado “Operaciones con Forjados”, de la Unidad 7. A modo de recordatorio podemos citar: • “Borrar paño”, cuando queramos borrar un paño del modelo de nuestra estructura. • “Cambiar disposición”, si deseamos cambiar la dirección de trabajo de un forjado, podemos utilizar esta herramienta, con la que definiremos un nuevo punto de paso del forjado. • “Datos de paño”, nos permite conocer las características de un forjado, pulsando sobre un paño determinado se nos muestran los parámetros que hemos definido y que se utilizarán en su posterior cálculo.

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5. Agrupación de forjados 5. Agrupación de forjados Dentro de CYPECAD no podemos realizar agrupaciones de forjados dentro de un mismo grupo, ni entre diferentes plantas de la obra. La opción disponible, que nos permite de alguna forma igualar las características entre diferentes forjados sería “Copiar paños” dentro del menú “Paños” en la ventana “Gestión Paños”, ya descrita en el primer apartado de esta Unidad. Así mismo, cuando unimos Plantas o Grupos contiguos dentro de una obra, estamos intrínsecamente agrupando todos los elementos estructurales incluidos en esos grupos, entre ellos los forjados; con lo que la resolución de la agrupación nos proporciona los resultados para cada planta individual del conjunto. Por otra parte, y aunque no es una agrupación propiamente dicha, si es conveniente introducir los forjados dentro de una planta con el mismo punto de paso, para garantizar la continuidad de las viguetas y mejorar sus condiciones de flexión, haciendo que trabajen como vigas continuas y disminuyendo así los momentos flectores positivos que soportan. Para conseguir esta alineación entre las viguetas, emplearemos también la opción “Copiar paños”, como ya hemos visto, introduciendo solamente un paño y copiando posteriormente este paño al resto de forjados del grupo.

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6. Vigas comunes 6. Vigas comunes Al hablar del grupo o planta “Bajo Cubierta”, nos referimos a la planta que se encuentra inmediatamente debajo del grupo Cubierta y donde suele ser habitual que se compartan o intercepten vigas comunes a ambos grupos. En este caso se nos plantea un conflicto en el programa, motivado por la forma de introducir los datos planta por planta. En efecto, si una viga pertenece a dos plantas a la vez, como es el caso de las vigas de fachada que reciben el apoyo de las vigas inclinadas de la cubierta superior y el de las propias vigas horizontales del forjado de bajocubierta; ¿dentro de CYPECAD en qué planta la definiremos? Para resolver esta incidencia, CYPECAD permite definir vigas denominadas “Viga común”, dentro del menú “Vigas/Muros”.

6. Vigas comunes Al ejecutar la orden “Viga común”, CYPECAD nos pedirá que seleccionemos las vigas que queremos hacer comunes y después nos preguntará a qué grupo las queremos hacer comunes.

Las vigas sólo podrán ser compartidas por grupos consecutivos, es decir, con el grupo superior o inferior en que se definen. En nuestro este caso, por ejemplo, seleccionaremos las vigas de las fachadas laterales del grupo Bajocubierta y las haremos comunes al grupo superior (Cubierta).

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6. Vigas comunes Una vez definidas las vigas que queremos que sean comunes, CYPECAD las identificará y diferenciará del resto de vigas, con una raya discontinua en su eje. Podemos comprobar que las vigas, así definidas, aparecerán dibujadas en los dos grupos que comparten. Si hacemos una vista 3D de la estructura, observaremos como las vigas que hemos hecho comunes forman parte del forjado de bajocubierta y de la cubierta.

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7. Forjados inclinados/desniveles 7. Forjados inclinados/desniveles El programa CYPECAD permite introducir, no solamente forjados o losas horizontales, sino también inclinados. Al definir la estructura por plantas en donde introducimos los paños, habrá que indicar sobre los forjados cuáles sufren la inclinación. La herramienta forjados inclinados se encuentra en el menú “Grupo” y se llama “Forjados inclinados/desniveles”.

7. Forjados inclinados/desniveles A continuación veremos el caso de la creación de un forjado inclinado para la cubierta de una edificación. Supongamos que tenemos que definir un forjado de viguetas inclinado, que forma la cubierta de un edificio, obteniendo una cubierta inclinada 20º y a un agua. Lo primero que tenemos que hacer es preparar la planta que vamos a inclinar, para ello generamos un grupo con una cota que coincida con la cumbrera de la edificación, que sería el punto más elevado de esa planta inclinada. Después introducimos un forjado de viguetas, como si de una planta normal se tratase.

7. Forjados inclinados/desniveles Ahora, accedemos a la herramienta “Forjados inclinados/desniveles” y abrimos la ventana correspondiente en la que nos aparecerán el nombre de los forjados que tenemos definidos, el color asignado y el desnivel que tienen (inicialmente aparece un “plano base” que corresponde al plano horizontal en el que se encuentra el forjado introducido).

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7. Forjados inclinados/desniveles Para definir un nuevo plano inclinado tendremos que efectuar el cálculo a mano del desnivel que va a tener ese plano respecto del plano base. Este cálculo lo haremos partiendo de la pendiente o inclinación de la cubierta. Para nuestro caso consideramos un desnivel de 1.50 m respecto de su punto más alto. En la ventana “Forjados inclinados/desniveles” pulsamos el botón “Añadir” para crear un nuevo plano de inclinación, el cual llamaremos “Cubierta a un agua”.

Al definir el nuevo plano, tenemos la posibilidad de inclinarlo en nuestro modelo de cuatro maneras diferentes, que explicamos a continuación. 7. Forjados inclinados/desniveles Nuevo plano. “Horizontal” Esta opción solo permite definir planos horizontales (no se aplica por tanto para forjados inclinados).

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7. Forjados inclinados/desniveles Nuevo plano. “3 puntos con desnivel” Al seleccionar esta opción nos remitirá al modelo, donde debemos de indicar 3 puntos y el desnivel que adoptará cada uno de ellos al inclinar el forjado. Pulsamos el botón “Definir en planta” y definiremos cada uno de los 3 puntos en el forjado a inclinar. Para nuestro caso de cubierta a un agua con desnivel -1.50 m, se haría de la siguiente manera. Marcamos dos puntos con desnivel 0.00 m en el lado de la cubierta que no va a bajar (la parte más alta) y un punto de desnivel -1.50 m en el lado de la cubierta que debe de bajar para formar el plano inclinado.

7. Forjados inclinados/desniveles Una vez introducidos y validados los 3 puntos, volvemos a la ventana “Forjados inclinados/ desniveles” donde vemos que ya se muestra el plano que acabamos de generar. Ahora debemos de pulsar “Asignar” y marcar sobre los paños de la planta que queremos inclinar con este desnivel. Marcaremos sobre cada forjado y cuando terminemos pulsaremos el botón derecho, apareciendo en el plano unas flechas que indican la dirección de la inclinación del forjado.

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Este método se basa en el hecho de que 3 puntos no alineados definen un plano, por eso indicando 3 puntos sobre la pantalla e introduciendo el desnivel de cada uno con respecto a la horizontal, el programa es capaz de generar el plano inclinado correspondiente. 7. Forjados inclinados/desniveles Nuevo plano. “Recta horizontal con pendiente” En este caso definimos dos puntos (la dirección de máxima pendiente será perpendicular a la línea que une ambos puntos), la cota o desnivel de los mismos respecto a la planta actual y el valor de la pendiente. Pulsamos en “Definir en planta” y debemos de trazar una recta en el forjado a inclinar, al terminar la recta el programa nos solicita que introduzcamos el desnivel (en este caso -1.50 m ) y la pendiente (definida como la tangente de 20º).

7. Forjados inclinados/desniveles Para finalizar, pulsamos validar y en la ventana “Forjados inclinados/desniveles” pulsamos “Asignar” marcando sobre la planta los forjados a inclinar.

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7. Forjados inclinados/desniveles Nuevo plano. “Máxima pendiente” En este caso indicaremos dos puntos que formen la recta de máxima pendiente que estará incluida en el plano a inclinar. Al pulsar “Definir en plana” debemos de marcar en el forjado una recta en la dirección que queremos inclinar el forjado, y definir el desnivel que adopta la recta y su máxima pendiente.

7. Forjados inclinados/desniveles Cuando definimos y asignamos inclinaciones a un forjado, en la ventana “Forjados inclinados/ desniveles” se muestra en la pestaña “Tipo” un desplegable que nos permite cambiar el tipo de definición del forjado en todo momento sin tener que volver a crearlo desde un principio. En la parte inferior de esta pantalla, disponemos de botones como “Vista 3D del grupo” y “Vista 3D del edificio”, los cuales nos proporcionan una vista en 3D de la estructura que nos permitirá comprobar si la inclinación o desnivel que se ha dado al forjado es la correcta. Esta vista 3D también puede ser activada mediante el botón “3D” de la Barra de iconos.

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Si el forjado o paño que inclinamos está en contacto con algún tipo de muro definido en la Obra, CYPECAD nos mostrará un mensaje de error; puesto que el programa no puede calcular muros sobre los que apoyen forjados inclinados, en este caso no podremos utilizar esta función y una solución podría ser simular el forjado como horizontal cuyo cálculo, en la mayoría de las circunstancias, provoca resultados más desfavorables y está del lado de la seguridad. 7. Forjados inclinados/desniveles Práctica Es un buen momento para que practiques los contenidos vistos en este apartado con el programa CYPECAD. Para ello, te pedimos que crees una obra nueva con las siguientes características: • Crear una obra nueva compuesta por una planta rectangular delimitada por 6 pilares circulares de hormigón armado de diámetro 40 cm, separados cada 5.00 metros entre sí. • El edificio estará formado por un sótano, planta baja, primera planta, bajocubierta y cubierta, siendo la altura entre cada una de las plantas de 3.00 metros. • Todas las plantas serán ejecutadas con losas armadas de 25 cm de espesor y las vigas de planta serán planas de ancho 25 cm. Generar el plano inclinado de la cubierta, creando vigas comunes con la planta bajocubierta en su perímetro y considerando que se trata de una cubierta a un agua con una inclinación de 35º. 7. Forjados inclinados/desniveles Resolución de la práctica En las siguientes imágenes, puedes comprobar si has realizado los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta.

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7. Forjados inclinados/desniveles Resolución de la práctica


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8. Forjados inclinados. Rampas 8. Forjados inclinados. Rampas Para la modelización de una rampa, por ejemplo de acceso a un garaje subterráneo, se puede resolver en CYPECAD mediante la herramienta “Forjados Inclinados”, descrita en el apartado anterior. En este caso, el forjado inclinado se define entre dos plantas consecutivas, por lo que es necesario crear una nueva planta intermedia entre las plantas de arranque y desembarco de la rampa. Supongamos que tenemos una edificación de dos plantas, como la que se muestra en la figura, y queremos introducir una rampa entre plantas.

8. Forjados inclinados. Rampas Lo primero que debemos de hacer es introducir una planta intermedia llamada, por ejemplo, “Rampa” acudiendo a la pestaña “Entrada de pilares” del menú “Introducción”. Al introducir la nueva planta debemos de conservar las cotas iniciales, por lo que la nueva planta la definiremos a la mitad de altura.

8. Forjados inclinados. Rampas Una vez creada la nueva planta, modelizaremos en ella el forjado de la rampa, en este caso vamos a utilizar una losa armada. Consideramos que la rampa va a subir de izquierda a derecha,

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por lo que antes de darle su inclinación correspondiente debemos de crear “vigas comunes” en el arranque y entrega de la rampa. Para ello, borramos la viga en la que arrancará la rampa en la primera planta y la viga en la terminará en la planta segunda, y en la planta intermedia “Rampa” definimos las vigas de los extremos como comunes a sus grupos correspondientes. De manera que el grupo rampa quedará definido de la siguiente manera.

8. Forjados inclinados. Rampas Ahora, ya podemos darle la inclinación requerida, lo cual haremos utilizando la herramienta “Forjados inclinados/desniveles” del menú “Grupos”. En este caso como la altura entre plantas es de 3.00 m y la rampa la hemos creado en una planta intermedia, el desnivel que tiene que salvar la rampa a cada lado será de 1.50 m. Utilizamos la opción de “3 puntos con desnivel” para definir la inclinación del forjado, obteniendo el plano inclinado de la rampa.

8. Forjados inclinados. Rampas

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Práctica Ahora te proponemos que practiques tú mismo los conceptos que acabamos de estudiar. Considerando la estructura descrita en la cuestión práctica anterior. Intenta definir una rampa en la zona central de la estructura, que una la planta baja con la primera. 8. Forjados inclinados. Rampas Resolución de la práctica En las siguientes imágenes, puedes comprobar si has realizado los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta.

8. Forjados inclinados. Rampas Resolución de la práctica

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9. Opciones del menú “Grupos” 9. Opciones del menú “Grupos” El menú “Grupo” cuenta con otras herramientas útiles como “Sección del edificio”, “Recargar Grupo”, “Consultar cotas de las plantas”, “Referencias” e “Información de superficie de grupo”, que nos facilitan la operatividad dentro CYPECAD.

9. Opciones del menú “Grupos”

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Menú Grupos. “Sección del edificio” Esta herramienta nos permite generar cortes o secciones de nuestra estructura por el lugar que nosotros le indiquemos, dándonos la posibilidad de imprimir estas secciones en formato DXF o DWG y adjuntarlas a nuestros planos para facilitar la comprensión del sistema estructural diseñado. Se pueden generar cuantas secciones se necesiten, nombrarlas y guardarlas para futuras consultas.

9. Opciones del menú “Grupos” Menú Grupos. “Recargar grupo” Esta función permite deshacer la orden previa “Copiar grupo”.

9. Opciones del menú “Grupos”

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Menú Grupos. “Referencias” Con esta función podremos definir y modificar las referencias o nombres que se asignan automáticamente a brochales, pilares o pórticos, cuando estamos diseñando nuestra estructura. Un brochal simula la intersección de dos vigas fuera de un pilar. El programa numera estos puntos asignándoles la letra “B”, seguida de un número correlativo, por ejemplo: B12. Esta designación es la que aparecerá reflejada en pantalla y en los planos que generemos con el programa. Los pórticos, son el conjunto de vigas y pilares situados en una determinada alineación. El programa agrupa automáticamente las vigas en pórticos sucesivos con la etiqueta Pórtico 1, Pórtico 2… Estas referencias, se pueden modificar por el usuario, cambiando su nombre o comienzo de numeración. Las referencias son informaciones adicionales que el programa presenta en pantalla para la mejor identificación de los elementos estructurales, su variación o modificación no afecta al cálculo; es por ello, que los valores que CYPECAD propone por defecto parecen suficientemente coherentes y no innecesariamente deben ser cambiados. 9. Opciones del menú “Grupos” Menú Grupos. “Referencias visibles” Aquí escogemos que referencias queremos visualizar en el espacio de dibujo, cuando estamos trabajando en la estructura. Las más importantes y que nos proporcionan una información suficiente de la estructura que estamos calculando, pueden ser las indicadas en la siguiente imagen.

9. Opciones del menú “Grupos” Menú Grupos. “Información de superficies de grupo” Esta herramienta nos proporciona una medición de la superficie ocupada por la estructura

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dentro del grupo en el que nos encontramos. La información se desglosa en: superficie total, superficie ocupada por forjados (paños) y superficie ocupada por vigas.

10. Comprobar resistencia al fuego 10. Comprobar resistencia al fuego CYPECAD permite comprobar durante el cálculo de la obra, la resistencia o estabilidad al fuego de la estructura según las especificaciones del CTE en su Documento Básico (DB) “Seguridad en caso de incendio”. Para incluir la opción de comprobación de resistencia al fuego debemos de acudir a la ventana “Datos generales” del menú “Obra”.

10. Comprobar resistencia al fuego Y en la parte referente a “Acciones” seleccionar “Comprobar resistencia al fuego”, entonces se desplegará una ventana en la que se muestran cada uno de los grupos de nuestra estructura. En esta ventana, podemos definir la resistencia requerida para cada grupo de plantas y el tipo de revestimiento que se le va a aplicar a cada elemento de la estructura.

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10. Comprobar resistencia al fuego En la ventana “Comprobación de resistencia al fuego: Datos generales”, podemos definir la resistencia requerida para cada grupo de plantas y el tipo de revestimiento que se le va a aplicar a cada elemento de la estructura. En el caso de necesitar definir distintos datos en ciertas zonas de un mismo grupo, se podrán delimitar esas zonas en el menú “Grupos” opción “Resistencia al Fuego” y seleccionando “Nueva Zona”, en la fichas “Entrada de vigas” o “Resultados”. En la parte superior de la ventana se incluye el botón de “Información CTE” , que nos mostrará el DB “Seguridad en caso de incendio” del CTE, por el cual se rige la comprobación de resistencia al fuego de la estructuras.

11. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Saber diferenciar entre “copiar forjado” y “copiar grupo”. • Conocer en qué casos debemos de utilizar el elemento “Viga común”. • Definir e introducir, de diferentes maneras, forjados inclinados. • Resolver el caso de una rampa entre dos plantas. • Utilizar herramientas del menú “Grupo” para modificar los datos que se muestran en el espacio de dibujo. • Indicar para los distintos grupos las especificaciones requeridas de resistencia al fuego de cara a su posterior cálculo por CYPECAD.

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12. Caso práctico 12. Caso práctico En este caso práctico vamos a proceder a definir la cubierta de la vivienda unifamiliar en la que estamos trabajando, la cual presenta una disposición a 4 aguas con cubierta central e inclinación de faldones de 20º. Apoyándonos en la arquitectura de la vivienda, estudiaremos el tipo de cubierta y obtendremos los datos necesarios (pendiente, inclinaciones…) para poder definirla correctamente. Puedes encontrar los datos de partida con los que trabajar descargando el siguiente documento CYPE_L8_caso_practico.pdf.

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Unidad 9. Hipótesis adicionales y Escaleras de hormigón

Unidad 9. Hipótesis Escaleras de hormigón

adicionales

y

1. Introducción

En esta unidad, nos familiarizaremos con la introducción de Cargas adicionales sobre los elementos de la estructura. A modo de recordatorio, en la Unidad 3 hemos introducido cargas superficiales en las plantas a la hora de generar los grupos; se trata ahora de completar el estado de cargas sobre la estructura con el resto de acciones que sea necesario considerar. También conoceremos la posibilidad que nos ofrece CYPECAD para la creación de escaleras de hormigón armado que son calculadas por el programa.

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2. Objetivos El objetivo de la unidad, será por lo tanto: • Definir cada una de las cargas especiales (Hipótesis adicionales) que pueden ser consideradas en el programa CYPECAD y la posición de cada una de estas en la estructura. • Definir y practicar con los tipos de cargas simples que pueden ser introducidas en la estructura y las herramientas de que disponemos para trabajar con estas cargas. • Por último, operaremos con el módulo “Escaleras”, cuya implantación en CYPECAD permite diseñar y calcular escaleras de múltiples tipos y con varios tramos.

3. Hipótesis adicionales Las cargas especiales o también llamadas Hipótesis adicionales, representan el estado de acciones a las que está sometida la edificación. De acuerdo a la normativa, las acciones se clasifican en hipótesis para tener en cuenta su naturaleza (permanente, variable, accidental, sísmica…) a la hora de combinarlas y obtener así el estado general de acciones a considerar para el cálculo de los elementos estructurales. CYPECAD permite introducir varios tipos de cargas especiales, las cuales irán asociadas a su Hipótesis de carga correspondiente. Para acceder a la ventana de cargas especiales debemos de abrir la ventana “Datos generales” y pulsar el botón .

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En esta la ventana “Hipótesis adicionales (cargas especiales)” se muestran todas las Hipótesis de carga que podemos considerar en la obra, algunas se generan automáticamente por el programa (Carga permanente, Sobrecarga de uso, Viento y Sismo) y otras debemos de incluirlas nosotros como Hipótesis adicionales. Las Hipótesis de carga: “Carga permanente” y “Sobrecarga de uso” se generan automáticamente por el programa y en ellas podemos introducir valores de carga superficial asociados a cada grupo de la obra, como ya vimos en unidades anteriores. Cuando definimos estas cargas para cada uno de los grupos, estamos definiendo las cargas que actuarán sobre todos los elementos estructurales incluidos en ese grupo, por lo que no hará falta volver a introducirlas en el modelo, ya que CYPECAD las considerará como cargas actuantes en toda la superficie de la planta objeto de cálculo; pudiendo añadir el usuario cargas adicionales bajo alguna de estas Hipótesis de carga, en las zonas de la estructura que así lo precisen.

Hipótesis de Carga permanente En la hipótesis de “Carga permanente”, el programa incluye automáticamente el peso propio correspondiente de los elementos estructurales que vamos introduciendo en la obra. En esta hipótesis debemos introducir las cargas provocadas por aquellos elementos no estructurales, que apoyan o interaccionan con nuestra estructura, como son: los cerramientos o fachadas, las tabiquerías, todo tipo de carpinterías, revestimientos (como pavimentos, guarnecidos, enlucidos, falsos techos), rellenos (como los de las tierras) y cualquier acción que constantemente esté actuando durante la vida útil de la edificación. Habitualmente se suelen considerar los siguientes valores de carga permanente superficial, en edificios: • Carga permanente de pavimentos: 1 kN/m2.

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• Carga permanente de tabiquerías: 1 kN/m2. Ambos valores se suman y se puede introducir como un valor total de 2,0 kN/m2, en todas aquellas plantas que soporten pavimentos o tabiquerías. Con estos valores abarcamos toda la gama de solados y tabiques más usuales en edificación e incluso pueden considerarse valores menores, en el caso de utilización de tabiquerías ligeras de “cartón-yeso” o pavimentos de madera o linóleo. En el documento CTE-DB-SE-AE, podemos encontrar un prontuario de pesos propios y cargas lineales o superficiales de diferentes materiales y disposiciones constructivas; que son muy útiles a la hora de cuantificar las cargas permanentes que pueden actuar sobre nuestra estructura. Hipótesis de Sobrecarga de uso La “Sobrecarga de uso” recoge todas aquellas acciones de naturaleza variable, provocadas por el uso que se genere sobre los elementos estructurales. Desde la ventana de edición para la formulación de Hipótesis adicionales, estos valores de sobrecarga se introducirían en la columna correspondiente a las cargas denominadas “Q” y con el valor acorde a la Categoría de uso que hayamos escogido para la planta o grupo; estas acciones están catalogadas dentro de la normativa correspondiente. El CTE incluye en el Art 3.1.1. del Documento Básico “Acciones en la edificación” la clasificación de las categorías de uso y el valor de las sobrecarga de uso a aplicar para cada una de ellas. Pulsa en la imagen para ver la tabla completa “Valores característicos de las sobrecargas de uso” Las cargas que se proponen en la tabla anterior son obligatorias y deben ser consideradas como mínimo en el cálculo estructural de acuerdo al uso escogido; el ingeniero o diseñador podrá adoptar otros valores, previa justificación de cálculo o por la realización de ensayos o pruebas de carga que confirmen su validez. Hipótesis de Viento El “Viento” es una acción climática que genera cargas o empujes variables perpendiculares a las superficies sobre las que incide y que se encuentran expuestas a su influencia. Esta fuerza se le denomina presión estática y viene definida según el Art 3.3.2. del CTE en su Documento Básico “Acciones en la edificación”, como el producto de 3 factores:

Donde: • = es la presión dinámica del viento. • = es el coeficiente de exposición, variable según la altura del punto considerado y la naturaleza del entorno. • = es el coeficiente eólico o de presión, que depende de la forma y orientación de la superficie respecto al viento. Como ya se mencionó en unidades anteriores, las hipótesis de viento se generan de manera automática por el CYPECAD al definir en la ventana “Normativas para el cálculo de la sobrecarga de viento”, la norma de referencia, el ancho de banda, la zona eólica y el grado de aspereza del entorno, que mide el grado de exposición de la estructura al viento.

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Hipótesis de Sismo Las acciones “Sísmicas” son de carácter accidental, con una naturaleza especial y se encuentran reguladas por la norma NSCE-02 “Norma de construcción sismorresistente española”. Se trata de fuerzas provocadas por el movimiento del suelo y que se transmiten a la estructura a través de los elementos en contacto con él (cimentaciones, losas, muros…) generando esfuerzos y desplazamientos sobre los elementos estructurales de las plantas superiores de la edificación.

Del mismo modo que ocurre con el viento, CYPECAD tiene incluidas las normativas sismorresistentes de varios países, entre ellos la de España; por lo que a través de un simple asistente e introduciendo los datos de la ubicación de nuestra edificación, el tipo de construcción y la clase de terreno, el programa construye el espectro sísmico que aplicará automáticamente a la estructura de la obra, generando las diferentes hipótesis sísmicas.

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Recordar, que tanto los datos para la generación de la acción de viento como la acción sísmica, se introducen en el programa a través de la pantalla de “Datos generales”, del menú “Obra”. Hipótesis de Nieve La hipótesis de “Nieve”, es una acción climática que cuantifica la distribución y la intensidad de la carga de nieve sobre un edificio, en particular sobre su cubierta o partes susceptibles de recibir la precipitación atmosférica. Dependerá del clima del lugar, de la altura topográfica a que nos encontremos, de la forma del edificio o de la cubierta y de los efectos de arrastre del viento. Para su determinación debemos de acudir al Art 3.5.2 del CTE en su Documento Básico “Acciones en las edificación” y al Anejo E del mismo documento. Los valores de la sobrecarga de nieve deben ser introducidos en la Hipótesis de carga “Nieve”, que a diferencia del viento o del sismo, no es generada automáticamente por el programa, debiendo ser definida a través de la pantalla de “Hipótesis adicionales (cargas especiales)” del menú “Cargas” o en la misma pestaña dentro de la ventana “Datos generales”. Una vez creada la hipótesis ya podemos introducir cargas sobre la estructura asociadas a ella.

Hipótesis de Empujes del terreno La hipótesis “Empujes del terreno” permite introducir las acciones derivadas del empuje del

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terreno sobre los elementos estructurales en contacto con él. Estos empujes, como ya vimos en el caso de los muros de sótano, pueden ser amplificados por la existencia de sobrecargas adicionales sobre el suelo, provocadas por la presencia de viales o edificaciones próximas. Para evaluar estas acciones de empuje, se deben de tener en cuenta las consideraciones recogidas en el CTE Documento Básico “Cimientos”. Al igual que la hipótesis de nieve, CYPECAD no la genera automáticamente, teniendo que ser definida a través de la orden “Hipótesis adicionales (cargas especiales)”.

Hipótesis Accidental La hipótesis “Accidental”, está contemplada para englobar todas aquellas acciones de carácter esporádico, impredecible o accidental, que pudieran actuar sobre la edificación, a tal efecto se pueden considerar como tales: un impacto de algún tipo de objeto, el incendio o cualquier tipo de acción no prevista. Esta hipótesis, también debe ser generada mediante el menú “Hipótesis adicionales (cargas especiales)”.

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4. Hipótesis de carga en la Planta Baja El menú “Cargas” nos permite introducir varios tipos de cargas en nuestro modelo y asignarles las Hipótesis de carga en las que queremos que se actúen. Este menú se encuentra en el Menú contextual de la ficha “Entrada de vigas”.

A continuación se explican cada una de las funciones del menú. Menú Cargas. Función “Cargas” La función “Cargas” permite introducir cargas de tipo: Puntual, Lineal y Superficial. Como podemos ver los botones de la parte inferior de la ventana se encuentran desactivados (excepto “Nueva” y “Cancelar”) y solo se volverán activos cuando se haya introducido previamente en el modelo alguna carga con alguna de las tipologías anteriormente mencionadas. El botón de “Información de CTE” aparecerá en todas las ventanas de introducción de cargas y nos proporciona un acceso directo a los artículos del CTE relacionados con la definición de cargas sobre la estructura.

Supongamos que vamos a introducir una carga lineal de 3.00 kN/m en una de las vigas de nuestro modelo, seleccionamos entonces el tipo “Lineal”, introducimos el valor de la carga y seleccionamos la hipótesis en la que queremos que actúe la carga. Posteriormente pulsaremos el botón “Nueva” y dentro de la planta donde se encuentra la viga pulsamos con el ratón sobre ella donde queremos que comience y arrastramos hasta donde deseamos que termine, volviendo a pulsar el botón izquierdo del ratón. Si en vez de querer introducir una carga lineal, fuera una carga superficial procederíamos de la misma manera y al introducir la carga en el modelo lo haríamos definiendo el área de aplicación mediante una poligonal.

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No es necesario que la carga quede introducida en el eje exacto de la viga, el programa no tiene en cuenta el efecto de excentricidad al aplicarla y solamente considera que sobre ese elemento se aplica la carga en la longitud indicada. En caso de querer modificar alguna característica de la carga introducida, volveremos a abrir la ventana “Cargas” y seleccionando en la parte superior “Lineal” (puesto que es el tipo que hemos utilizado) con los botones inferiores (ahora activos) podemos realizar los cambios.

Con la función “Editar”, podremos modificar el valor de la carga y la hipótesis en la que queremos que actúe.

La función “Asignar” nos permite, especificando previamente el valor y la Hipótesis de carga, asignar los cambios a las cargas del modelo que seleccionemos. Con la función “Mover”, podremos desplazar la carga; en el caso de una carga lineal lo haremos desde cada uno de sus extremos.

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Y por último la función “Borrar”, nos permite eliminar las cargas que hayamos introducido. Es importante tener en cuenta, que para borrar una carga con esta función, debemos de seleccionar previamente en la parte superior de la ventana el tipo de carga que queremos borrar (puntual, lineal o superficial) y en función de la selección el programa nos permitirá borrar aquellas de su misma naturaleza marcadas sobre el modelo. La misma metodología empleada para la introducción de cargas lineales, se emplearía para incluir en el modelo cargas de tipo puntual o superficial. Menú Cargas. Función “Cargas lineales en vigas” La opción del menú “Cargas”, “Cargas lineales en vigas”; se utilizará única y exclusivamente para introducir cargas sobre elementos de tipo viga o muro. Con esta herramienta, nos bastará con definir el valor de la carga y la hipótesis a la que pertenece, para posteriormente pulsando el botón “Añadir” pinchar sobre el elemento del modelo en el que queremos introducir la carga. CYPECAD se encargará de introducirla ajustada a la longitud del elemento seleccionado, de forma automática.

El botón “Copiar de “, nos permite asignar las características de una carga ya existente en el modelo, a una nueva carga a introducir. Menú Cargas. Función “Cargas superficiales en paños” Con esta herramienta podremos introducir cargas superficiales en cada uno de los paños definidos en el modelo. Al igual que con “Cargas lineales en vigas”, también disponemos del botón “Copiar de”, para asignar las características de cargas que ya se encuentran introducidas en el modelo a las nuevas cargas a introducir.

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Menú Cargas. Función “Cargas en grupos” La orden “Cargas en grupos”, nos permite mostrar en pantalla las cargas superficiales asignadas a cada grupo estructural, introducidas durante la creación de las plantas, permitiéndonos incluso su edición; sin necesidad de tener que acudir a la ficha “Entrada pilares” y a la ventana “Editar grupo”.

Menú Cargas. Función “Vistas” Esta herramienta nos permite seleccionar las cargas que queremos que sean visibles en el espacio de dibujo, en cada uno de los grupos del modelo de la estructura. Podemos escoger que se muestren todas los tipos de cargas (Lineal, Puntual o Superficial) o seleccionar uno de ellos y lo mismo ocurre con las Hipótesis de carga, pudiendo seleccionar que sean visibles todas o alguna. Esta herramienta funciona conjuntamente con la función “Visibles” del menú “Cargas”, que activará y desactivará la herramienta de las cargas que hayamos seleccionado como visibles en la orden “Vistas”.

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Menú Cargas. Función “Cambiar asignación de hipótesis” Por último, la función “Cambiar asignación de hipótesis”, nos da la posibilidad de cambiar de hipótesis a las cargas ya introducidas en el modelo de la estructura; por ejemplo, una carga definida como permanente se puede modificar a la hipótesis sobrecarga de uso.

Basándonos en las herramientas de creación e introducción de cargas lineales, puntuales o superficiales, anteriormente descritas; introduciremos sobre nuestro modelo estructural las acciones generadas sobre los elementos portantes de la planta baja. En el caso de edificaciones, las cargas e hipótesis a considerar en este nivel se resumen de manera general en: Hipótesis de Carga Permanente • Peso de los solados y tabiquerías dispuestos sobre este nivel. Como ya se comentó, se puede estimar un valor de 1,0 kN/m2 para el peso de los solados o pavimentos y de 1,0 kN/m2 para tener en cuenta las tabiquerías. • Peso de las fachadas o cerramientos sobre las vigas o muros de perímetro. Un valor aproximado de esta carga serían 8,0 kN/m, para alzados de fachada de 3 m de altura, con doble hoja de ladrillo cerámico y cámara intermedia con aislamiento. Para otras composiciones se puede consultar el prontuario de pesos incluido en el Anejo C del CTE Documento Básico “Acciones en la edificación”. • Cualquier otra carga de carácter permanente, que pudiera incidir sobre los elementos estructurales como: máquinas, depósitos, calderas…. Hipótesis de Sobrecarga de Uso En el caso de una edificación residencial y de acuerdo a la tabla del Art 3.1.1. del CTE Documento Básico “Acciones en la edificación”, el valor de la sobrecarga de uso a aplicar sería de 2,0 kN/m2. En el caso de otras categorías de uso, este valor será el indicado en la tabla.

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5. Hipótesis de carga en otros Grupos Al igual que en planta baja, en el resto de grupos o plantas de la obra, las acciones o cargas a tener en cuenta sobre la estructura son las derivadas del uso correspondiente, en lo que respecta a las sobrecargas y, por otro lado, a las tipologías de cerramientos, solados y tabiquerías utilizados, en lo referente a las cargas permanentes. En construcciones convencionales de Edificios, éstas no difieren de las ya indicadas para la planta baja. El grupo bajocubierta, puede tener una disposición de cargas diferente dependiendo de su uso; así en el caso de plantas diáfanas con altura suficiente para ser utilizadas, las acciones permanentes y sobrecargas de uso serían las propias de una planta tipo. En cambio, en el caso de no disponer de uso definido, es práctica habitual utilizar el forjado de la planta bajocubierta como superficie de apoyo de la cubierta del Edificio, levantando sobre él muretes de fábrica de ladrillo que reciben superiormente placas prefabricadas que soportan el acabado de teja y el aislamiento. En este último caso, como acción permanente, se tiene que repercutir sobre este nivel, todo el peso de los materiales de la cubierta y los tabiques de apoyo de la misma y como sobrecarga de uso, las acciones propias sobre el tejado para las tareas de montaje o mantenimiento; además de la acción del viento y la nieve. Especial mención requiere el grupo de cubierta de la Edificación, donde al existir una interacción directa con el entorno exterior, está sometida a cargas de naturaleza climática variable como: la acción del viento o de la nieve. En este caso, una configuración típica de acciones, para el caso particular de un Edificio de Viviendas puede ser la siguiente: • Hipótesis de Carga Permanente. • Hipótesis de Sobrecarga de Uso. • Acción de Viento. • Acción de Nieve. Hipótesis de Carga Permanente Peso del material que conforma el cerramiento de la cubierta, en el caso de disponer de un asilamiento de espuma de poliuretano, con rastrelado de madera o pvc y acabado superior con teja curva cerámica; estaría entrono a 1,0 kN/m2. Para otras configuraciones consultar el prontuario de pesos incluido en el Anejo C del CTE Documento Básico “Acciones en la edificación”.

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Hipótesis de Sobrecarga de Uso En el caso de una edificación residencial y de acuerdo a la tabla del Art 3.1.1. del CTE Documento Básico “Acciones en la edificación”, el valor de la sobrecarga de uso a aplicar sería de 1,0 kN/m2, que corresponde a una cubierta accesible únicamente para mantenimiento o conservación, con una inclinación inferior a 20º (categoría de uso G1).

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qe = qb.ce.cp = 0,5 . 2. cp = cp (kN/m2)

Acción de Viento En este caso, la cuantificación de ésta carga va a depender (como ya se indicó en el primer apartado de esta Unidad) del grado de exposición de la cubierta, de su altura con respecto a la rasante, de su forma de oponerse al viento y de la situación geográfica del Edificio. De forma simplificada y acogiéndonos a lo indicado en el Artículo 3.3.2. del CTE Documento Básico “Acciones en la edificación”, podemos considerar: • Coeficiente de exposición (en edificios urbanos de hasta 8 plantas): ce = 2,0 • Presión dinámica del viento: qb = 0,5 kN/m2 • Coeficiente eólico de presión “cp”, de acuerdo a las indicaciones recogidas en el anejo D del CTE Documento Básico “Acciones en la edificación”. Considerando entonces una presión estática del viento sobre los elementos estructurales afectados de:

Acción de Nieve La carga de nieve, es una acción climática que cuantifica la distribución y la intensidad de la carga de nieve sobre un edificio, en particular sobre su cubierta o partes susceptibles de recibir la precipitación atmosférica. Dependerá del clima del lugar, de la altura topográfica a que nos encontremos, de la forma del edificio o de la cubierta y de los efectos de arrastre del viento. Para su determinación debemos de acudir al Art 3.5.2 del CTE en su Documento Básico “Acciones en las edificación” y al Anejo E del mismo documento. En el caso particular, de un Edificio situado en Asturias (zona climática invernal 1), en una localidad con altitud topográfica de 400 m, la sobrecarga de nieve a aplicar sería, de acuerdo a la tabla E.2, de 0,6 kN/m2 de cubierta. La sobrecarga de uso de la categoría G1 (cubiertas accesibles únicamente para conservación, con inclinación inferior a 20º) de acuerdo a las Normativa Española CTE-DBSE, no se combinará con el resto de acciones variables como el viento o la nieve. CYPECAD tiene en cuenta este aspecto y no generará combinaciones de cargas donde puedan confluir simultáneamente estas 3 acciones.

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Práctica Es un buen momento para practicar un poco con los conceptos vistos en este apartado. Te proponemos crear una obra nueva, con los siguientes datos: • Formada por tres grupos: cimentación, planta baja y cubierta; con unas dimensiones en planta de 6.00x6.00 metros, con pilares de 30x30 cm en sus esquinas, vigas planas perimetrales de ancho 30cm en cada una de sus plantas, paños de losa armada de canto 25 cm y altura entre cada planta de 3.00 metros. • El uso de las plantas será “residencial” para la planta baja y “cubierta no transitable” para la planta cubierta. • Introducir en la estructura una carga puntual de 5 kN en la Hipótesis de Carga permanente, sobre el pilar de la esquina inferior derecha de la planta baja; cargas lineales sobre todas las vigas del perímetro de valor 5 kN/m (también en la hipóteis de carga permanente) en todas las plantas y una carga superficial en el grupo de cubierta de 4 kN/m2 en la Hipótesis de Sobrecarga de Uso. Resolución de la práctica En las siguientes imágenes, puedes comprobar si has realizado los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta. Resolución de la práctica

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6. Escaleras de hormigón armado CYPECAD tiene integrado un modulo para la introducción, definición y cálculo de escaleras de hormigón armado; que permite resolver varias tipologias e incluso crear formas y disposiciones definidas por el usuario. El modulo de creación de “Escaleras” de hormigón armado, se encuentra en el menú “Obra” de la ficha “Entrada vigas”. Al ejecutar el módulo “Escaleras” nos encontramos con una ventana de opciones (la mayoría inactivas hasta que se genere un nuevo núcleo) y tras pulsar “Nuevo núcleo de escaleras” accedemos a la ventana de introducción de los datos principales que debemos de aportar para definirla.

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En la parte superior de la ventana “Nuevo núcleo de escaleras” se muestra la referencia o nombre de la escalera (el cual se puede modificar) y la planta en la que arranca, que coincide con la planta en la que nos encontramos en el modelo en el momento de ejecutar el módulo de escaleras.

Es muy importante tener en cuenta, que para introducir una escalera dentro de la obra debemos estar posicionados en la planta o grupo donde arranca; ya que el programa genera los tramos de escalera de abajo hacia arriba, lo que parece lógico. Así mismo, antes de crear la escalera debemos cerciorarnos de que están creados en el modelo los elementos estructurales (vigas, muros…) que le darán apoyo en su entrega. Los parámetros geométricos que definen el núcleo de escaleras son: • el ámbito o anchura (a) • la huella o ancho del peldaño (h) • la contrahuella (t), o altura del peldaño • también habrá que indicar hacia donde se producirá el giro de la misma (izquierda o derecha) • la forma de entrega del último peldaño en el desembarco Para las dimensiones, características y relación entre huella y contrahuella que la escalera ha de cumplir, a parte de los datos indicados en los planos arquitectónicos, se puede consultar el apartado 4 del CTE en su Documento Básico “Seguridad de Utilización”, donde se establecen una serie de criterios y condiciones según sea el uso al que se destina y se fija la siguiente relación huella/ contrahuella: 540 mm ≤ 2C + H ≤ 700 mm Donde: • C = es la contrahuella • H = es la huella Por otro lado en esta ventana “Nuevo núcleo de escaleras”, también podemos indicar las Cargas que actúan sobre la escalera debidas al peso del solado o de la barandilla (cargas permanentes) y la sobrecarga de uso; además de escoger del tipo de Peldañeado a utilizar (a efectos de computar el peso propio) y la Categoría de uso. Una vez definidos todos estos aspectos, podemos dar paso

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al diseño de los tramos y forma de la escalera. Para ello accedemos a la ficha “Tramos” que se encuentra en la parte superior de la ventana “Nuevo núcleo de escaleras”.

Inicialmente la ventana “Nuevo núcleo de escaleras” aparecerá en blanco, por lo que tendremos que pulsar el botón de “Añadir” para gestionar la introducción de tramos en la escalera. Tras pulsar “Añadir”, podemos ver que CYPECAD nos muestra una ventana, en la que si desplegamos el menú “Tipología” se muestran todos los tipos de escaleras que CYPECAD tiene cargados por defecto. Si alguno de estos los tramos de escalera que se listan, se ajustan a los que utilizaremos en nuestra estructura, podemos optar por escoger sus características y en ese caso se nos mostrará en pantalla la morfología del tramo seleccionado, con el desnivel que salva y el número de escalones de su desarrollo.

Como es habitual, en esta la ventana “Tramo” CYPECAD nos muestra las opciones de “Añadir”, “Borrar”, “Copiar”, “Editar” y “Biblioteca”, por lo que podremos realizar cualquiera de estas acciones con el tramo de escalera seleccionado.

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Un procedimiento habitual es escoger un tramo de escalera que se aproxime al que viene marcado por la arquitectura de la edificación que se está modelando y posteriormente mediante el botón “Editar” adaptar el tramo seleccionado al que necesitamos diseñar. Cuando ninguno de los tramos predefinidos en CYPECAD se ajusta al que necesitamos, debemos proceder a diseñarlo introduciendo para ello toda su morfología. Para ello pulsamos el botón “Añadir” en la ventana “Tramo”. La nueva ventana “Crear (Tipologías de escaleras)”, nos permitirá definir gran variedad de formas, a excepción de las escaleras de directriz curva o espiral. Lo primero que debemos de hacer es identificar el tramo asignándole una referencia, para poder almacenarla en nuestra biblioteca de tramos de escalera de la obra; después, debemos de fijar aspectos propios del diseño de la escalera: • Canto de la losa • Desnivel de arranque • Con recrecido inicial • Forma predefinida • Las opciones de “Meseta apoyada” o “Meseta libre” Canto de la losa En este caso, CYPECAD nos permite dejar sin introducir este valor y una vez realizado el cálculo, el programa nos propondrá un espesor. No obstante, el usuario puede fijar a priori un canto de la losa, por ejemplo, 15 o 20 cm y el programa entonces respetará nuestra dimensión y únicamente diseñará un armado en función de las necesidades de carga de la escalera.

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Desnivel de arranque Lo introduciremos en el caso de que el arranque de la escalera se produzca a una cota inferior (medida D de la figura) a la de la planta donde la introducimos y así tener en cuenta la longitud total de la losa.

Con recrecido inicial En este caso, podremos hacer que los primeros peldaños de la escalera sean postizos o adosados y se ejecuten mediante un macizado sobre el forjado o elemento de apoyo en el que arranca la escalera (representado en la figura con la letra P).

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Forma predefinida Son las formas que CYPECAD propone para la definición de los tramos, escogeremos entre todas ellas la que se adapte a nuestra tipología e introduciremos las características solicitadas para cada tramo de la forma elegida. Estas son: • Numero de peldaños de cada tramo. • Longitud inicial y final que deseamos retrasar o adelantar el inicio o final del peldañeado en la meseta y entrega de la escalera. • Ancho del ojo de la escalera, referente a la distancia interior entre los tramos de escalera. • Con ancho distinto del al ámbito, permite cambiar el fondo de la meseta, pues CYPECAD adoptará por defecto para esta dimensión, el valor fijado en el ámbito. • Recrecido en la meseta, nos permite definir peldaños adicionales sobre la meseta de la escalera. Opciones de “Meseta apoyada” o “Meseta libre” Nos permiten definir como se soporta la meseta o mesetas de la escalera sobre el resto de la estructura de la edificación (lateralmente, frontalmente o en ambos a la vez) y qué tipo de elemento se utilizará en su soporte: muro de fábrica, muro de hormigón, tirante colgado de la planta superior o conectores hacia algún muro, viga o pilar existentes. En el caso de elegir “Meseta libre”, el programa considera que la escalera no posee apoyos intermedios, desarrollándose libremente entre la planta que arranca y la planta en la que desembarca (escalera suspendida).

Forma Libre Si ninguna de las formas predefinidas se ajusta a nuestro diseño, CYPECAD permite escoger la opción “Forma libre”. Al marcar esta opción la ventana “Crear (Tipologías de escaleras)” cambia y nos permitirá crear la morfología de la escalera tramo a tramo, definiendo las características de cada uno de manera independiente y precisa. Las opciones que se mostrarán para cada uno de los tramos a definir son idénticas a las mostradas en la introducción de tramos con “Forma definida”.

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Una vez definido completamente el tramo de escalera, pulsamos “Aceptar” y este tramo aparecerá en el listado de tramos de escalera de CYPECAD. Ahora debemos de indicar cuantos tramos iguales deseamos crear, este dato permite al programa generar un número de tramos repetitivos dentro de un mismo núcleo de escaleras (como ocurre en los edificios de varias plantas consecutivas iguales) sin necesidad de tener que definir varias veces un mismo tipo de tramo. En nuestro caso vamos a introducir un solo tramo, por lo que indicaremos “1” y pulsaremos “Aceptar”, para proceder a insertar la escalera en el espacio de dibujo.

Para facilitar el posicionamiento de la escalera en el punto exacto de la estructura, utilizamos el procedimiento que venimos realizando con otros elementos y que no es otro que activar la plantilla de dibujo y la herramienta “Captura de puntos” para poder fijar la escalera en el punto de la plantilla adecuado. Una vez anclada la escalera al punto deseado, tendremos que girarla para que adopte su ubicación exacta, para ello podemos utilizar la función “Ortogonal” de la Barra de iconos de coordenadas.

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Una vez introducida una escalera en el modelo, podemos ver que en la ventana del menú “Escaleras” se activan varias opciones que nos permitirán “Editar”, “Mover” y Girar” los núcleos de escalera insertados en el modelo. • Al pulsar “Editar un núcleo de escaleras” seleccionamos el núcleo de escalera que queremos modificar y accedemos a su ventana de definición donde podemos modificar los datos que deseemos. • Al pulsar “Mover un núcleo de escaleras” podemos desplazar el núcleo de escaleras, a la posición que deseemos. Esta función es de gran utilidad a la hora de posicionar la escalera en su lugar exacto, para ello debemos de apoyarnos en la plantilla de dibujo y utilizar la herramienta “Captura de puntos”. • La opción “Girar un núcleo de escaleras” nos permitirá rotar un núcleo de escaleras y darle una nueva orientación; también es una función importante para el correcto posicionamiento de los núcleos de escaleras en la geometría de la edificación.

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Desde la ventana "Escaleras", también podemos acceder a otras funciones como: • La función “Ver el despiece” nos mostrará un mensaje en el que se nos indica si queremos realizar el cálculo de la escalera para poder ver posteriormente su despiece completo, mostrando sus armaduras y dimensiones en planos detallados. • La función “Esfuerzos y desplazamientos”, al igual que la anterior, nos pedirá que ejecutemos el cálculo de la escalera, para a continuación mostrarnos mediante un diagrama de isovalores en colores, las zonas de la escalera donde se generan los esfuerzos más importantes. El módulo de “Escaleras” es un módulo independiente dentro del programa, esto quiere decir, que no necesitamos tener finalizada toda la geometría de la obra, ni haber realizado el cálculo completo, para poder dimensionar la escalera introducida; ya que con los datos aportados durante la generación de la misma, el programa dispone de información suficiente para su dimensionamiento como elemento aislado. No obstante, la finalidad del módulo de “Escaleras”, además de obtener su cálculo, es repercutir las acciones o cargas que la escalera provoca sobre los elementos estructurales en los que arranca, desembarca o se apoya durante su desarrollo y para ello es necesario realizar un cálculo global de toda la obra para que CYPECAD genere automáticamente estas cargas. Práctica Para practicar, intenta definir una escalera basándote en la estructura de la obra creada en la cuestión práctica anterior. La escalera debe nacer en planta baja y desembarcar en planta cubierta, cumpliendo las siguientes condiciones: • Ámbito: 1.20 m. • Huella: 30 cm, contrahuella 18.75 cm. • Giro a la derecha. • Peldañeo realizado con ladrillo. • Carga de barandillas 2 kN/m, solados 1 kN/m2. • Categoría de uso residencial (A) y sobrecarga de uso 2 kN/m2. • Tipo de Tramo: Escalera de 2 tiros con meseta de media vuelta. • Salva una altura de 3.00 m con 16 peldaños. • Ojo de la escalera 20 cm. • Sin recrecido inicial. • Sin recrecido en meseta. • Meseta libre sin apoyos. Resolución de la práctica En las siguientes imágenes, puedes comprobar si has realizado los pasos necesarios para resolver la práctica anterior de forma correcta.

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Resolución de la práctica

Resolución de la práctica

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7. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Diferenciar entre los distintos tipos de cargas especiales (Hipótesis adicionales) y evaluar en qué casos debemos de aplicar unas u otras. • Conocer las normativas de aplicación para cada tipo de carga especial. • Hemos aprendido a definir cargas convencionales del tipo: lineal, puntual o superficial; para poder completar los estados de carga de una estructura. • Definir escaleras con el módulo de “Escaleras”.

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8. Caso práctico Este caso práctico consistirá en la introducción de todas las cargas adicionales que afectan a nuestra estructura y definir las escaleras mediante el módulo de “Escaleras” de CYPECAD. Partiendo de la obra “VU en Asturias” de la cual ya hemos definido, muros, pilares, vigas forjados y cubierta inclinada; procederemos en esta ocasión a introducir las nuevas cargas que actúan y las escaleras de sótano a planta baja y de planta baja a planta primera, considerando los datos que puedes descargar en el siguiente documento CYPE_L9_caso_practico.pdf.

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Unidad 10. Cuestiones iniciales de la cimentación

Unidad 10. Cuestiones cimentación

iniciales

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la

1. Introducción

En esta unidad vamos a trabajar con los diferentes tipos de elementos de cimentación que CYPECAD permite definir. Asimismo, se indicarán las condiciones previas a tener en cuenta para la elección del tipo de cimentación a emplear en una edificación. Se explicará la metodología a emplear para introducir los elementos de cimentación dentro de la obra. Por último, veremos cómo se generan las placas y pernos de anclaje, en el caso de arranques de pilares metálicos sobre elementos de cimentación. Se recomienda en este tema un repaso de los conceptos generales relativos a cimentaciones de estructuras de cualquier tratado de la materia.

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2. Objetivos Los objetivos de esta unidad son: • Definir los elementos de cimentación que soportarán nuestra estructura, transmitiendo de forma idónea las acciones al terreno y cómo llevarla a CYPECAD. • Diferenciar entre los diferentes tipos de cimentaciones, la más adecuada para cada caso concreto de apoyo. • Definir los parámetros geotécnicos necesarios para el cálculo de cimentaciones flotantes o sobre cimientos corridos.

3. Datos de partida para el cálculo de la cimentación Para el cálculo de cualquier sistema de cimentación debemos tener en cuenta las recomendaciones del estudio geotécnico del suelo sobre el cual vamos a cimentar. Gracias al estudio geotécnico, podremos conocer las características del terreno y optar por un tipo u otro de cimentación; además, en él se suelen recoger o indicar recomendaciones que pueden afectar al diseño de las cimentaciones, pues dependiendo de la dureza y composición del terreno serán más idóneos unos sistemas u otros. Por otra parte, la presencia de agua a la cota en la cual está prevista la fundación del edificio provoca empujes adicionales sobre los elementos de cimentación e incluso agresividades o reacciones químicas no esperadas al hormigón de los cimientos que puede obligarnos a escoger una determinada composición del mismo y a aumentar los recubrimientos de la armadura interior. Esta misma agresividad puede proceder también del propio terreno, si éste presenta sustancias o componentes capaces de reaccionar con el hormigón. Los principales datos que debemos considerar para un correcto dimensionamiento del sistema de cimentación son los referentes, por tanto, al terreno cuyas características quedan definidas por: • La tensión admisible o su capacidad de soportar compresiones. • El módulo de balasto que mide su deformabilidad y asiento. Estos datos geotécnicos los introduciremos pulsando el botón "Elementos de cimentación" de la ventana “Datos generales”, mostrándose la siguiente ventana en la que indicaremos los valores solicitados.

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En la casilla de “Situaciones persistentes” teclearemos la tensión admisible del terreno recogida en el estudio geotécnico y en el apartado de “Situaciones accidentales”, amplificaremos esta tensión admisible 1.5 veces, de acuerdo a las recomendaciones de la normativa. Tener en cuenta que: Los datos de las características del terreno definidos en la pantalla de “Datos generales” se aplicarán a todos los elementos de cimentación de la obra, aunque posteriormente al generar cada tipo de elemento se podrán adoptar, si se desea, valores particulares para cada uno de ellos a través de su diálogo de edición. Habitualmente se suele efectuar el cálculo de la cimentación una vez se ha completado el dimensionado de toda la estructura y ya hemos efectuado todas las correcciones oportunas, de esta forma garantizamos que se transmiten las acciones definitivas a las zapatas y cimientos.

4. Elementos de cimentación. Introducción Para introducir los diferentes elementos de cimentación debemos desplegar el menú “Cimentación”, donde escogeremos el elemento que deseamos introducir.

Tener en cuenta que: El programa nos permitirá introducir elementos de cimentación aislados del tipo “zapata” o “encepado” en cualquiera de los grupos generados en la obra (no necesariamente en el grupo de cimentación) siempre que en ellos existan elementos como pilares que tengan activada la característica de “vinculación exterior”, como se comentó en la unidad 4. Pulsamos “Elementos de cimentación” y CYPECAD nos muestra la siguiente ventana, donde debemos de pulsar en “Nuevo” para acceder al menú “Definición de nuevo elemento”.

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En esta ventana podemos observar la tipología de cimientos que CYPECAD permite definir, incluyendo: zapatas de hormigón en masa, hormigón armado y encepados de pilotes. Recordemos: para introducir una losa de cimentación es necesario acudir al menú “Paños” y definirla como “Losa apoyada en el terreno”. Asimismo, las vigas de cimentación deben crearse en el menú “Vigas/Muros”, en la ventana principal de definición de vigas y los cimientos corridos bajo los muros son generados directamente cuando introducimos el muro. En lo que respecta a las zapatas en masa, como de hormigón armado, podremos definirlas con diferentes formas y excentricidades respecto al pilar: cuadradas o rectangulares, centradas, de esquina o medianería e incluso con plinto piramidal. En cuanto a los encepados de pilotes, nos encontramos también con muchos tipos y formas posibles.

Tanto las zapatas como los pilotes pueden definirse tanto para uno como para múltiples pilares, es decir, que varios pilares pueden compartir una misma cimentación, por ejemplo, si están muy próximos unos de otros.

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Introducción de zapatas Para introducir una zapata lo primero que debemos hacer es definir el tipo de zapata que deseamos crear, una vez escogida del menú inicial, pulsaremos aceptar y pinchamos sobre el pilar en el que queremos ubicarla (en este caso se ha seleccionado el tipo de zapata aislada cuadrada). El

programa introduce automáticamente un elemento de dimensiones iniciales 1.00x1.00 m, sin armadura definida y una vez se realiza el cálculo se adaptarán las dimensiones finales y los armados interiores. Introducción de pilotes y encepados Los pilotes son elementos de gran capacidad portante que prolongan la estructura del cimiento de apoyo dentro del terreno, hasta la profundidad requerida. Este tipo de cimentaciones profundas están indicadas en terrenos de baja capacidad portante o por razones constructivas de ejecución de las propias cimentaciones. Los pilotes pueden disponerse aislados o en grupos de pilotes. Esta última es la solución más usual, la carga de de cimiento se transmite a varios pilotes a través de un encepado relativamente rígido, que enlaza sus cabezas. Consejo: CYPECAD sólo calculará los encepados proponiendo unas dimensiones y armados en función del número de pilotes y de las cargas transmitidas a la cimentación. El pilote o pilotes, no será dimensionado por el programa, sino que habrá que introducir únicamente su capacidad portante (resistencia última) y CYPECAD nos avisará si se sobrepasa este valor. Es habitual que el cálculo de los pilotes sea realizado por la empresa suministradora de este tipo de elementos, que por otra parte requiere de una cierta especialización, garantizando su funcionamiento de acuerdo a los tamaños y tipos de pilotes que fabrica y que depende de la maquinaria de perforación utilizada.

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Para introducir un pilote o encepados de pilotes lo primero que debemos hacer es definir el tipo de pilote que queremos utilizar. Para ello pulsaremos en “Selección de pilote” en la ventana “Definición de nuevo elemento” y crearemos un pilote de acuerdo a nuestras necesidades. Pulsando el botón “Añadir” definiremos las características del pilote, al cual daremos un nombre para almacenarlo en nuestra biblioteca y poder utilizarlo en otros cimientos en el futuro. El resto del procedimiento de introducción y dimensionamiento es idéntico al explicado para zapatas. Una vez definidas e introducidas las zapatas disponemos de un amplio menú de herramientas en la ventana “Elementos de cimentación”, donde además de las opciones “Nuevo”, “Editar” y “Borrar” aparecen otras como “Mover”, “Rotar”, “Unir” e “Igualar”. Una función muy útil es “Igualar”, nos permite una vez dimensionada una zapata copiar todas sus características y dimensiones a otra con tan solo seleccionarla. El procedimiento será similar al de “Asignar vigas o muros” primero seleccionamos la zapata de la cual queremos copiar las propiedades y después las zapatas a las que asignamos esas mismas propiedades. Se igualan tanto dimensiones como armados.

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5. Vigas. Introducción En el menú “Cimentación” también podemos encontrar la función que permite introducir vigas centradoras y de atado de los elementos de cimentación. Para poder introducir una viga centradora o de atado debemos tener definidos previamente los elementos de cimentación de la estructura. Las vigas de atado, de arriostramiento o riostras, son elementos estructurales de hormigón armado que se utilizan para unir los elementos de cimentación entre sí, generalmente en dos direcciones perpendiculares y prevenir de esta forma los asientos diferenciales de unos cimientos con respecto a otros; incluso coaccionan en parte los deslizamientos entre ellos. Las vigas centradoras al igual que las de atado, unen los elementos de cimentación entre sí, pero a la vez son capaces de absorber esfuerzos de flexión provocados por las posibles excentricidades de las cargas sobre los cimientos. Tener en cuenta que: Cuando disponemos una zapata centrada bajo un soporte las acciones transmitidas por este se aplican en el centro de gravedad de la zapata y ésta las transmite perpendicularmente al terreno, repartiéndolas a través de su superficie de apoyo. En cambio, si el pilar está desplazado sobre la zapata fuera de su centro geométrico (pilar en una esquina o cercano a una de las caras de alguno de sus lados), la acción transmitida provoca vuelcos o giros en el elemento de cimentación que obligan a dimensionarlo para absorber estas flexiones. Para evitar unas dimensiones excesivas en las zapatas excéntricas, se disponen vigas centradoras que impiden o limitan estos vuelcos absorbiendo parte de los momentos de flexión. Al pulsar “Entrar vigas” procedemos a introducir las vigas en nuestro modelo. Inicialmente CYPECAD nos muestra la siguiente ventana en la que podremos escoger el tipo de viga que deseamos introducir.

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Mediante las figuras debemos elegir el tipo de viga que deseamos introducir: viga de atado, viga centradora o viga centradora sólo en uno de sus extremos. Para cada tipo de viga se muestra un menú desplegable con una amplia gama de vigas clasificadas por su sección y armadura. Es decir, las vigas riostras o de atado no son definidas por el usuario, sino que se eligen de una biblioteca incluida en el programa, con unos tipos y dimensiones prefijados. Seleccionamos un tipo de viga y procedemos pinchando con el ratón en uno de los cimientos y prolongando la viga hasta su término. Repitiendo esta acción con el resto de vigas a introducir.

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Al introducir las vigas, si no escogemos un tipo en particular, CYPECAD introducirá por defecto vigas C.1 de 40x40 cm y una vez se haya calculado la obra se podrá editar la viga para modificar su tipología.

6. Placas de anclaje Las placas de anclaje son chapas metálicas que se utilizan para anclar un pilar generalmente metálico a su cimiento. Estas placas se conectan al cimiento de hormigón armado mediante varillas o pernos de acero. Debes tener en cuenta que CYPECAD solo permite crear placas de anclaje para pilares metálicos. Para definir una placa de anclaje debemos acudir al menú “Cimentación” y pulsar en la opción “Placas de anclaje”, mostrándose la siguiente ventana. Los primero que debemos hacer es pulsar en “Generar” o “Editar” para que CYPECAD genere las placas de anclaje en la base de los pilares. Se mostrará una ventana con la geometría del pilar, donde debemos pulsar en dimensionar para obtener una primera dimensión de la placa de anclaje necesaria para los esfuerzos y solicitaciones a los que está sometido el pilar.

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En esta primera

predimensión, CYPECAD muestra de forma gráfica las dimensiones de la placa de anclaje y un detalle de los pernos de anclaje al cimiento.

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En la parte superior de la ventana disponemos de una serie de herramientas para ajustar las características de la placa y los pernos de anclaje. Al pulsar el botón podremos modificar las dimensiones de la placa. Con el botón escogeremos la posición relativa al eje X o Y de la placa respecto al perfil, pudiendo definirla como centrada, por coordenadas, por vuelo inicial o por vuelo final. El botón nos da la opción de definir rigidizadores para la placa de anclaje. Los rigidizadores son placas, generalmente triangulares o trapezoidales, que se unen al perfil del pilar y a la propia placa base para rigidizar los vuelos de ésta y así obtener espesores de chapa más pequeños, además de garantizar un mejor empotramiento del nudo.

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Mediante el botón podremos definir el tipo y disposición de los pernos de anclaje en la placa base y se podrá escoger el tipo de anclaje en el hormigón con las opciones: en prolongación recta, patilla a 90º y gancho a 180º.

Por último una vez definidas todas las características y dimensiones de la placa de anclaje y sus pernos, al pulsar el botón se efectuarán las comprobaciones de cálculo según la normativa vigente seleccionada. En el menú “Cimentación” también hay disponibles otras opciones que son interesantes para el dimensionamiento de los elementos de cimentación.

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Se trata de la opción “Generar zapatas y vigas”, con la que CYPECAD genera automáticamente los elementos de cimentación, disponiendo una zapata bajo cada soporte y vigas de atado entre las zapatas. Por otro lado tenemos la opción “Dimensionar”, que nos permite calcular exclusivamente los elementos de cimentación que seleccionemos; podemos calcular, por ejemplo, solo las zapatas, o los cimientos corridos o las vigas de atado o todos al mismo tiempo. La función “Errores de comprobación” nos mostrará en color rojo los elementos de cimentación que no están cumpliendo alguna de las comprobaciones, las cuales podemos listar al editar el elemento. Cuando al dimensionar los elementos de cimentación, dos zapatas debido a sus dimensiones llegan a tocarse, es posible ejecutar la función “Eliminar solapes” y el programa modificara automáticamente las dimensiones de las mismas para evitar el contacto entre estas. A continuación te mostramos un ejercicio práctico en el que tendrás que definir en una obra nueva el arranque de un pilar metálico de sección IPE 200, y definir la placa y pernos de anclaje según los siguientes datos: • Dimensiones de la placa 300x400x10 mm. • Disposición centrada. • 2 rigidizadores en Y de espesor 5 mm, altura 100 mm y altura en borde 50 mm. • Anclajes con barras corrugadas de diámetro 20 mm y 40 cm de longitud, con patilla a 90º y distancia de los pernos al borde de la placa de 35 mm. Pasa a la siguiente pantalla para encontrar la solución, ¡pero antes intenta resolver el ejercicio! Solución ejercicio práctico:

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7. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Conocer los tipos de elementos de cimentación que podemos definir con CYPECAD. • Introducir zapatas, en nuestro modelo. • Definir el tipo de viga riostra a emplear en una obra. • Generar placas y pernos de anclaje para pilares metálicos y ajustar sus dimensiones a las necesidades de nuestra estructura.

8. Caso práctico Este caso práctico tiene como finalidad afianzar los conocimientos en la definición e introducción de muros de hormigón armado en el programa CYPECAD. Puedes descargarlo en el siguiente enlace: CYPE_L10_caso_practico.pdf.

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Unidad 11. Geometría: cálculo y optimización

Unidad 11. optimización

Geometría:

cálculo

y

1. Introducción 1. Introducción

En esta unidad abordaremos el último paso en la definición de la estructura, pues procederemos a calcular el modelo estructural que hemos generado en CYPECAD. Como premisa anterior al cálculo, conoceremos la manera de comprobar si la geometría que hemos introducido en el espacio papel es correcta y en caso de tener errores se explicará la rutina para corregirlos. Por último, haremos un breve análisis de los resultados obtenidos del cálculo, indicando los pasos a seguir para realizar un recálculo de ciertos elementos de la estructura, sin tener que volver a calcular la obra completamente.

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2. Objetivos 2. Objetivos Los objetivos de esta unidad son: • Conocer la dinámica para la depuración de errores geométricos o de definición de los elementos estructurales, previos al cálculo. • Desarrollar el cálculo general de la obra. • Profundizar en la rutina de análisis de resultados, detectando los problemas de dimensionamiento derivados del cálculo e interpretando los errores encontrados. • Recalcular aquellos elementos estructurales que hayan sufrido algún tipo de cambio o ajuste con respecto a su predimensión inicial.

3. Coherencia de la geometría de la obra Antes de calcular una obra debemos comprobar que la geometría global del modelo estructural introducido es correcta. Debemos tener en cuenta que CYPECAD es un programa de análisis matricial y por elementos finitos, que convierte los elementos estructurales introducidos en un modelo de nudos y barras, que deben estar coherentemente conexionados para poder procesar sus características y obtener una convergencia en la resolución. Dependiendo de la dimensión, número de plantas y elementos de los que se compone nuestra edificación, el proceso de cálculo puede ser más o menos largo. Por lo que es una buena práctica comprobar previamente la geometría, para prevenir posibles errores que producirían una interrupción del proceso de cálculo y con la consecuente pérdida de tiempo en la obtención de los resultados. En el menú “Calcular” se muestran tres opciones para la comprobación de la geometría.

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Podremos comprobar la geometría del grupo en el que nos encontramos, del grupo actual y de los grupos superiores o la geometría de toda la obra. Al ejecutar cualquiera de estas tres funciones, CYPECAD procederá a efectuar las comprobaciones necesarias y en caso de existir algún error nos lo comunicará mostrándonos la ventana “Errores de cálculo”. En esta ventana se indicará el elemento en el que se está produciendo el error, indicándonos sus coordenadas de posición y proponiendo una solución al problema. Los avisos y errores de geometría más habituales suelen ser: • Intersecciones incorrectas. • Falta de apoyo en las entregas de las escaleras. • Errores de definición en forjados inclinados. • Incoherencias en las vinculaciones exteriores de los elementos. • Discrepancias entre las características del terreno para distintos elementos estructurales. • Elementos estructurales que no están conectados a la estructura.

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4. El proceso de cálculo de la obra El cálculo de la obra es el último paso a realizar y en el cual se efectuarán las comprobaciones de cálculo necesarias de la estructura que hemos modelizado, de acuerdo a la normativa seleccionada. El proceso de cálculo es totalmente automático y sólo se interrumpirá si el programa detecta algún tipo de error en el modelo o si el usuario fuerza su cancelación. El menú muestra opciones: obra con

“Calcular” nos dos posibles cálculo de la cimentación o

sin ella. La opción “Calcular la obra (sin dimensionar cimentación)”, permite efectuar el cálculo de la estructura y la cimentación por losa o vigas de cimentación (no se calculan en este caso cimentaciones por zapatas o encepados). En cambio la opción “Calcular la obra (incluso cimentación)”, permite efectuar el cálculo de la estructura y de la cimentación (del tipo que sea) conjuntamente. CONSEJO: Escoger una u otra opción dependerá de lo avanzado o exacto que hayamos hecho la predimensión inicial. Hay que recordar, no obstante, que el cálculo y comprobación de las cimentaciones aisladas (tipo zapata o encepado) se puede realizar en cualquier momento; por lo que puede ser una buena práctica ejecutar “Calcular la obra (sin dimensionar cimentación)” para centrarnos en el dimensionado de los elementos estructurales propiamente dichos y una vez completado éste, realizar el cálculo aislado de la cimentación.

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Una vez realizado el cálculo, CYPECAD mostrará un informe de avisos y errores de comprobación. Si en cualquier momento tras haber efectuado el cálculo de la estructura quisiéramos volver a ver este informe de cálculo, bastará con utilizar la función “Informe final de cálculo” del menú “Calcular”.

5. Análisis de los resultados Tras efectuar el cálculo de la estructura se mostrará el informe de cálculo con los avisos y errores detectados y además se representará en cada una de las plantas del modelo los elementos estructurales con errores de dimensionamiento, mostrándolos resaltados en color rojo. Para efectuar el análisis de los resultados, debemos acceder a la ficha “Resultados”, donde se mostrará en el menú contextual las opciones existentes para cada elemento estructural; opciones que nos permitirán consultar, corregir y redimensionar los elementos que presenten errores de comprobaciones de cálculo.

Los menús de “Archivo”, “Obra”, “Grupos” y “Cargas” son similares a los de la pestaña “Entrada Vigas”. Para efectuar un correcto análisis de los resultados obtenidos lo primero que debemos hacer es verificar si los elementos estructurales están trabajando correctamente, de acuerdo a su posición dentro del entramado estructural. Para ello, podemos realizar unas rápidas comprobaciones de los esfuerzos que soportan algunos de ellos, en particular: las vigas y las viguetas de los forjados. Accederemos al menú desplegable “Envolventes” donde podremos visualizar los diagramas de esfuerzos flectores, cortantes o torsores de los diferentes elementos estructurales. Este menú cuenta con multitud de opciones, dependiendo de los elementos existentes en el grupo en el que nos encontramos, se activarán unas u otras. Por ejemplo, si en la planta analizada solo hay vigas y forjados de viguetas, solo aparecerán activas las opciones “Esfuerzos en vigas” y “Esfuerzos en viguetas”.

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En este caso si seleccionamos la opción “Esfuerzos en vigas”, podemos visualizar sobre cualquier viga del modelo sus diagramas de esfuerzos. Para ello en la ventana escogemos previamente los tipos de esfuerzos a mostrar (momentos, cortantes o torsores) y las hipótesis, combinaciones o envolvente de acciones donde se producen. También nos permite indicar el tipo de situación a analizar: persistente o sísmica. La envolvente de un esfuerzo determinado, muestra el valor máximo y mínimo de ese esfuerzo para todas las combinaciones de acciones a las que está sometido el elemento objeto de análisis. En este caso seleccionamos que nos muestre la envolvente de momentos flectores tanto positivos, como negativos y pinchamos, por ejemplo, sobre el pórtico central de la planta estructural.

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Como podemos ver se muestra el diagrama de momentos del pórtico central de la estructura y el momento máximo y mínimo que se produce con su coordenada de posición correspondiente. CONSEJO: Para que el gráfico se muestre con unas dimensiones lógicas debemos especificar la escala en función de las dimensiones de nuestra obra. Es aquí donde debemos comprobar que la estructura está trabajando correctamente, en este caso el diagrama de momentos flectores se ajusta perfectamente a las características de una viga continua empotrada en sus apoyos y sometida a cargas lineales gravitatorias. Por otra parte, si escogemos la opción de visualización de “Esfuerzos en viguetas”, accedemos a una ventana similar a la de vigas y tras seleccionar los esfuerzos a mostrar, obtendremos sobre la pantalla los diagramas de esfuerzos pinchando sobre las viguetas de los forjados.

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Podemos observar que el diagrama de momentos de las viguetas del forjado nos indica que dicho forjado está trabajando con sus dos vanos en continuidad. De igual manera que para las vigas y viguetas podemos obtener los diagramas de esfuerzos y desplazamientos para: pilares, pantallas, muros o losas en el mismo menú “Envolventes”. Otra función que incluye CYPECAD para complementar la evaluación de los resultados, es la visualización de la deformada de la estructura; de manera que podemos ver sus desplazamientos y giros para cada hipótesis o combinación de acciones considerada. Para acceder a la visualización de la deformada de la estructura, debemos acudir a la ficha “Deformada”, después de haber efectuado el cálculo de la estructura.

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En esta pantalla se muestra la estructura representada por un sistema unifilar de nudos y barras, indicando por colores el grado de deformación de cada uno de los elementos estructurales. En la ventana que se muestra en la parte superior, podemos seleccionar el tipo de hipótesis para la que representa la deformada o incluso una cualquiera de las combinaciones generadas. En el caso particular de losas o forjados reticulares, el programa permite visualizar mediante isovalores (una especie de curvas de valores) en color los esfuerzos, desplazamientos o tensiones en estos elementos, como se observa en la siguiente figura. Para ello tendremos que acudir a la ficha “Isovalores”.

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Para la

generación de estas gráficas, también podremos seleccionar el tipo de hipótesis o combinación que queremos se represente. La posibilidad que ofrece CYPECAD de mostrar gráficas de isovalores en losas o forjados reticulares, es consecuencia del tratamiento que el programa hace de este tipo de elementos, discretizándolos en elementos finitos tipo triángulo y pudiendo por tanto obtener valores en los vértices y puntos medios de cada triangulo de la malla generada; de esta forma se consigue representar el mapa de valores.

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6. Correcciones y recálculo Una vez comprobado, mediante las herramientas que disponemos en CYPECAD, el correcto funcionamiento e interacción entre todos los elementos estructurales, procedemos a efectuar las correcciones sobre aquellos que tienen algún tipo de error o aviso de cálculo, es decir, que no cumplen alguna de sus condiciones de diseño y deben ser revisados para su correcto dimensionamiento. Todas las correcciones que hagamos a la estructura después del cálculo deben hacerse desde la ficha “Resultados”, de lo contrario perderemos el cálculo de la obra y tendremos que recalcular. Para cada tipo de elemento a analizar se dispondrá de la opción de edición correspondiente, así, si tenemos que revisar un pilar, acudiremos al menú “Pilares” donde tendremos las opción de “Editar”, accediendo a una ventana en la que podremos modificar dimensiones y armados del mismo y recalcular localmente ese soporte para garantizar su correcto dimensionado. En el caso de las vigas, en el menú “Vigas/Muros” escogeremos la opción “Errores en vigas”. Esta función nos permitirá seleccionar en la pantalla la viga a consultar y nos mostrará la siguiente ventana: En que

la se

indicarán los errores detectados después del cálculo, proponiéndonos el programa unas nuevas dimensiones de la sección, para corregir la anomalía descrita. Con las flechas existentes a ambos lados de “Corregir” y “Cancelar” podremos desplazarnos por el resto de vigas del grupo que estamos consultando. En caso de escoger el cambio de sección propuesto, pulsaremos “Corregir” y la viga adoptará las nuevas dimensiones, pero sin modificar su armadura.

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Para

redimensionar la armadura de estas vigas modificadas sin tener que volver a recalcular toda la obra, tenemos la opción dentro del menú “Calcular” en la ficha “Entrada de vigas”, de “Rearmar pórticos con cambios”; con ello se rearmarán sólo las vigas cuya sección haya sufrido algún tipo de variación dimensional. Todas las modificaciones que se realicen mediante las ordenes de edición, descritas anteriormente, se aplican sobre los resultados del último cálculo realizado, esto quiere decir que los elementos adoptan sus nuevas dimensiones, pero los esfuerzos a los que están sometidos no han sido actualizados. Es conveniente, por tanto, recalcular la estructura para tener en cuenta las variaciones de peso o rigidez de los elementos modificados y así obtener unos resultados mas precisos. También se pueden consultar los errores en elementos resistentes como las viguetas de los forjados, en este caso en el menú superior “Viguetas” seleccionando la orden “Errores” y pinchando sobre alguna de las viguetas del modelo, podremos ver en pantalla el error o aviso que se está produciendo. Para el resto de

elementos estructurales: muros, losas/reticulares, placas aligeradas o losas mixtas, dentro de la ficha “Resultados”, disponemos de menús desplegables donde podemos analizar los errores de cálculo para cada caso particular.

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Las demás opciones existentes en el menú contextual de la ficha “Resultados” incurren en la definición y modificación de armaduras, por lo que serán vistas en las siguientes unidades.

7. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Efectuar una comprobación de la geometría del modelo, previa al cálculo de la estructura. • Conocer los errores de geometría más habituales. • Interpretar los tipos de cálculo a realizar. • Analizar los resultados de cálculo de la estructura, con las herramientas disponibles. • Realizar la corrección de errores.

8. Caso práctico En este ejercicio comprobaremos la geometría del modelo y efectuaremos el cálculo de la estructura de la vivienda unifamiliar que venimos definiendo desde la unidad 2. Además, obtendremos los listados de cálculo y realizaremos algunas correcciones en los resultados obtenidos. Descarga el documento CYPE_L11_caso_practico.pdf en el que encontrarás los pasos a seguir.

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Unidad 12. Las armaduras en vigas y forjados

Unidad 12. Las armaduras en vigas y forjados 1. Introducción

En esta unidad aprenderemos a modificar las armaduras de las vigas, editándolas y recalculando después de efectuar los cambios. Además, conoceremos funciones relacionadas con el armado de vigas que nos facilitarán la tarea de rearmar. Por otro lado, se explicarán las posibles simplificaciones que se pueden realizar en los resultados obtenidos, después de calcular un forjado o una losa.

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2. Objetivos Los objetivos de este capítulo son: • Editar la armadura de la vigas una vez hemos efectuado su cálculo y utilizar todas la herramientas relacionadas con el armado de las mismas. • Utilizar todas las opciones de edición de las armaduras longitudinales y transversales de una viga. También se explicará el proceso de bloqueo de los armados, para evitar recálculos sucesivos. • Analizar los resultados de cálculo de un forjado o losa y simplificar los armados obtenidos para la obtención de disposiciones de acero homogéneas.

3. Armaduras en vigas 3.1 Armaduras en vigas Para editar la armadura de una viga la obra tiene que estar calculada. Tras el cálculo, accederemos a la ficha “Resultados” y en el menú “Vigas/Muros” pulsaremos en la opción “Editar viga”, momento en el cual debemos seleccionar la viga que queremos editar. En pantalla se nos mostrará el despiece de la viga o pórtico indicado y las opciones de edición de sus armados. Recordar que CYPECAD agrupa las vigas en pórticos de acuerdo a las alineaciones principales de la obra en cada planta o grupo.

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En esta ventana se muestra la

armadura que el programa ha dimensionado para soportar los esfuerzos a los que está sometida la viga por su posición dentro de la estructura. En la parte superior de la ventana se muestran una serie de iconos y botones.

Los iconos se corresponden con herramientas de edición y las casillas “Grupo”, “Pórtico” y “Tramo”, proporcionan información sobre la viga que se está editando. Al editar la armadura de una viga distinguiremos entre su armadura longitudinal representada por el icono y la armadura transversal o estribos, representada con el icono . Según qué armadura deseamos editar pulsaremos uno u otro. CYPECAD, después de efectuar el cálculo de la obra, nos propone unos armados que cumplen con las condiciones de resistencia que debe garantizar la viga, de acuerdo a la normativa seleccionada. No obstante, en el caso de que dentro de las dimensiones de la sección no hubiese espacio suficiente para disponer todo el armado (respetando los recubrimientos a bordes y las distancias mínimas entre las armaduras), indicará en color rojo aquellas barras de acero de cuantía insuficiente, además, de indicar con el símbolo “Ai” o “As”, que el área de armadura inferior o superior, respectivamente, son escasas.

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En este caso, podemos comprobar el área de armado necesario para absorber los esfuerzos que se producen, pulsando el botón , y pinchando sobre el elemento obtenemos un listado en pantalla de las áreas necesarias y de las áreas dispuestas, en cada tramo de nuestra viga o pórtico. Cuando el programa, después del cálculo, no puede disponer armadura suficiente en una viga para soportar los esfuerzos a los que está sometida, la única posibilidad que tenemos de garantizar el correcto funcionamiento de la misma es aumentar las dimensiones de la sección; puesto que por defecto, CYPECAD siempre nos propone el armado necesario para garantizar el ELU (Estado Límite Último) de resistencia exigido. Por otra parte, como ya vimos en la unidad 2, un elemento estructural debe ser capaz de soportar los esfuerzos a los que está sometido sin romperse, pero también sin deformarse excesivamente. Es importante, por tanto, comprobar el grado de deformación de una viga, independientemente del armado que se ha dispuesto en su sección. Para ello dentro de la ventana de edición de armados, disponemos de la herramienta ; pulsando

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este botón y posicionándonos sobre la viga, CYPECAD nos mostrará: la flecha instantánea debida a la sobrecarga, la flecha total a plazo infinito y la flecha activa. En el caso de sobrepasar los valores límite prefijados para cada tipo de deformación, su valor correspondiente aparecerá en color rojo, indicándonos que tenemos un problema en el cumplimiento del ELS (Estado Límite de Servicio). Recordar que para establecer los límites de flecha debemos acudir al menú “Obra”, opción “Opciones de vigas” y seleccionar la opción “Límites de flecha en vigas. Para conocer qué tipo de error o condición no se está verificando en una viga, también podemos acudir a la opción “Errores en Vigas” del menú “Vigas/Muros” en la ficha “Resultados". A continuación vamos a realizar la edición de armaduras longitudinales y transversales en vigas.

3.2 Edición de armaduras longitudinales La edición de esta armadura la haremos pulsando en el botón , que activará el resto de botones de la parte superior de la ventana.

Para editar cualquiera de las armaduras longitudinales debemos pulsar el botón “Editar” y pinchar con el ratón sobre el dato de la armadura que queremos modificar. Al pinchar sobre una barra de armado, podremos cambiar: el número de armaduras, su diámetro e incluso la longitud de la barra y de la patilla.

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Tras realizar la modificación debemos pulsar en “Resituar” . Esta función tiene como objeto recalcular localmente la viga con los cambios de armadura propuestos, verificando que la viga es válida en lo que respecta a su resistencia. Los armados cambian a color verde si la cuantía colocada es mayor o igual que la necesaria por cálculo y a color rojo si es inferior. No obstante, debemos comprobar con la herramienta, que se verifican también las condiciones de deformación originalmente impuestas. En el caso particular de los elementos de hormigón armado, la variación de armadura afecta a su momento de inercia, por lo que es posible mejorar o empeorar la deformación de una viga, manteniendo su sección y modificando sólo sus armados. Además de editar armados, en esta ventana “Armado de vigas” tenemos disponibles otras opciones: Añadir nuevas armaduras a la viga, pudiendo definir número, diámetro y longitud. Borrar cualquiera de las armaduras de la viga. Igualar armaduras de una misma viga o entre tramos de un mismo pórtico. Unir dos armaduras de una misma viga.

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Cortar una armadura, para dividirla en dos armaduras independientes. Restaurar valores grabados, permite volver atrás y deshacer los cambios.

3.3 Edición de armaduras transversales o estribos La edición de los estribos de una viga se efectúa de manera similar a la de la armadura longitudinal. Inicialmente pulsaremos el botón correspondiente a los estribos, las comprobaciones de los estribos se limitan a la comprobación del área eficiente, indicándonos en rojo los estribos que tienen un área inferior a la necesaria. Para modificar los estribos pulsaremos el botón “Editar” , seleccionamos el grupo de estribos y se mostrará la ventana “Edición de estribos”.

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En esta ventana definiremos el numero de estribos, el diámetro y su separación, tras efectuar el cambio pulsamos “Aceptar” y si pulsando el botón “Resituar” , el programa recalculará la sección con los nuevos estribos. Si se cumplen las cuantías exigidas, se mostrarán los estribos editados en verde. Los estribos dispuestos en una viga de hormigón sirven para absorber

principalmente, los esfuerzos cortantes y torsores que afectan a la sección. El resto de opciones de edición de estribos, tienen las mismas utilidades que las explicadas para las armaduras longitudinales.

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En esta misma ventana de “Armado de vigas” se muestran tres botones que actualmente aparecen desactivados. Estos botones se refieren a vigas en celosía, macizados y pernos conectores para vigas mixtas, respectivamente; los cuales aparecerán activos cuando nuestra obra tenga definido alguno de estos elementos. Por otra parte en el menú contextual “Vigas/Muros” de la ficha “Resultados”, disponemos de otras opciones para la realización de operaciones que afectan, también, a las armaduras de vigas y pórticos. Algunas de ellas son: • Copiar armadura entre pórticos. • Agrupar pórticos. • Bloquear armadura de pórticos. La función “Copiar armadura entre pórticos” nos permite asignar el armado de un pórtico a otro. Es conveniente, después de realizar la copia, editar la viga receptora del nuevo armado, para comprobar que cumple con las condiciones de resistencia y deformación exigidas; ya que el programa no advierte de esta circunstancia en el momento de efectuar la copia. Para ejecutar esta función debemos posicionarnos en la planta donde queremos copiar, seleccionamos el pórtico a copiar y después el pórtico o pórticos a los que queremos asignar los armados seleccionados. Para copiar armados entre pórticos de grupos de plantas diferentes, debemos pulsar el botón derecho del ratón y elegir en el cuadro de diálogo que aparece, la planta donde se encuentra el pórtico del que vamos a copiar el armado y a continuación, seleccionar en la planta de trabajo el pórtico al que asignamos dicho armado. La función “Agrupar pórticos” permite agrupar pórticos entre sí, es decir, los pórticos agrupados dispondrán de las mismas secciones y armados. Seleccionaremos el pórtico tipo y, a continuación, los pórticos a agrupar. En caso de no poder agruparse CYPECAD nos indicara el motivo por el que no es posible (distinta tipología o dimensiones). La función “Bloquear armadura de pórticos” permite que se pueda volver a calcular toda la obra, conservando el armado de los pórticos en los que se ha editado y modificado su armadura; para ello podemos seleccionar para cada planta o grupo los pórticos que deseamos bloquear. “La función “Bloquear armaduras de pórticos” impide que el programa rearme durante el cálculo los pórticos bloqueados, pero sí indicará sobre los mismos cualquier error de comprobación que se pudiera producir, avisándonos de ello a través del informe final de cálculo y marcando en color rojo el elemento o elementos afectados.”

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4. Resultados en forjados. Análisis y simplificación Como ya se comentó en la unidad anterior, al analizar un forjado debemos tener presentes los diagramas de esfuerzos de manera que podamos comprobar si el forjado que hemos dimensionado está trabajando correctamente, conocer las flechas de las viguetas y los esfuerzos máximos que soportan. Además, nos podemos apoyar en la ficha “Deformada”, para visualizar el comportamiento de la estructura bajo la acción de determinadas hipótesis o combinaciones de cargas y en la ficha “Isovalores” para analizar los resultados sobre losas armadas o forjados reticulares. En el caso de forjados de viguetas, una vez realizado el cálculo general de la obra, CYPECAD mostrará inicialmente las armaduras de negativos y los esfuerzos en cada una de las viguetas, datos que debemos aportar en los planos de la estructura. La información que deseamos que CYPECAD nos muestre en pantalla, puede ser modificada, mediante la opción “Vistas” del menú “Viguetas” para el caso de forjados de viguetas y en la opción “Visibles” del menú “Losas/ reticulares” para el caso de losas armadas. Mediante estas opciones podemos definir las armaduras y esfuerzos que queremos sean visibles en el modelo, después de efectuado el cálculo de la obra.

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A la hora de simplificar los resultados obtenidos, para el caso de los forjados de viguetas, en el menú “Viguetas”, disponemos de diferentes opciones que nos permitirán igualar o borrar

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armaduras. Un forjado de viguetas pretensadas de hormigón, está formado por elementos prefabricados que se suministran completamente terminados a la obra que son capaces de soportar los esfuerzos de flexión positiva, de acuerdo a las dimensiones del vano que cubren y, por otra parte, por un conjunto de armados a colocar “in situ” que garantizan la continuidad del conjunto y el correcto reparto superficial de las cargas, nos referimos respectivamente, a la armadura de negativos y a la capa de compresión superior. Por la propia constitución de un forjado de viguetas, a nivel de armados sólo se podrá actuar sobre las armaduras superiores o de negativos, encargadas de absorber los momentos de flexión negativa que se producen en los apoyos de las viguetas, provocados por el efecto de empotramiento y continuidad entre vanos consecutivos. Pero, CYPECAD también nos permite igualar los tipos de viguetas de cada paño, en el caso de utilizar forjados de algún fabricante en particular o igualar los momentos flectores y cortantes de cada nervio, cuando definimos un forjado genérico por características geométricas en la opción “Entrar Paño”. Los forjados de viguetas son elementos semi-prefabricados, en los que el suministrador o fabricante garantiza su idoneidad a través de ensayos y pruebas de carga. A la hora de dimensionar la estructura desconocemos el tipo de suministrador del forjado y, en consecuencia, las características resistentes de las viguetas; se hace entonces aconsejable el empleo de forjados genéricos, definidos geométricamente por el usuario, de forma que una vez realizado el cálculo de la obra el programa nos indica sobre cada nervio o vigueta el momento flector y cortante que soporta y el armado de negativos que requiere; datos estos que en la fase de adquisición del forjado se remiten al suministrador para que los tenga en cuenta en la selección de los tipos de viguetas que fabrica. Como se puede observar las funciones de igualación o edición se encuentran diferenciadas para armadura de positivos o de negativos. A continuación se explican cada una de las opciones disponibles. Positivos “Igualar”, permite igualar los tipos de viguetas prefabricadas o bien los momentos positivos sobre los nervios, en el caso de forjados genéricos definidos por el usuario. “Asignar”, permite modificar los momentos positivos y los esfuerzos cortantes calculados sobre cada vigueta para, por ejemplo, realizar una igualación manual. “Modificar posición”, se utiliza para cambiar de lugar en el paño el rotulado del momento positivo o del tipo de vigueta. Antes de ejecutar esta opción debemos ejecutar la opción “Igualar”.

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Negativos “Igualar”, en este caso permitirá igualar las longitudes y diámetros de las barras de negativos. “Modificar”, esta opción permite cambiar el número, diámetro y longitud de las barras. También permite añadir o quitar capas o grupos de armados. “Ocultar”, permite seleccionar los armados de negativos a mostrar/ocultar en el plano. “Introducir”, con esta opción se pueden introducir nuevas barras de negativos sobre las viguetas, si se han borrado previamente. “Armadura actual”, cuando seleccionamos esta opción se abre una ventana con la tabla de armado definida, la armadura que aquí fijemos será la que mantenga el programa por defecto para utilizar la opción “introducir”. “Borrar”, nos permite eliminar barras de negativos. En el caso particular de las losas armadas, también disponemos de opciones de simplificación de los armados obtenidos después del cálculo. Con la opción “Modificar armaduras”, podemos realizar las modificaciones en los armados obtenidos del cálculo de losas y reticulares. En primer lugar, seleccionamos el tipo de armadura (longitudinal o transversal, superior o inferior) y, a continuación, podemos ejecutar las restantes opciones:

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“Asignar armadura base”, con esta opción se podrán definir armaduras base o de montaje para: ábacos, losas, reticulares, forjados de viguetas in situ y losas mixtas. Al definir una losas es aconsejable fijar una armadura base antes de realizar el cálculo de la estructura, de esta forma se simplifica la ejecución de los armados y se reducen los refuerzos a colocar . “Igualar armaduras”, nos permite unificar el armado obtenido después del cálculo de losas y reticulares. “Armaduras predeterminadas”, con esta opción podremos introducir armaduras de refuerzo en losas y forjados reticulares, en cualquier dirección; previas al cálculo.

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“Rotular paños” permitirá la agrupación de paños para la medición y el dibujo de planos, en paños con forjado de viguetas o losas. También nos permitirá modificar la posición de la referencia de cualquier tipo de paño. Para el caso de forjados de placas alveolares y losas mixtas, disponemos de opciones similares que nos permitirán unificar y simplificar los resultados obtenidos durante el cálculo de la estructura.

5. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Editar las armaduras de las vigas después del cálculo, para resolver los fallos o errores de comprobación y unificar armados en la medida de lo posible. • Utilizar las herramientas de “Agrupación de pórticos” y “Bloqueo de armaduras”, para mantener invariables las armaduras modificadas en los cálculos sucesivos de la obra. • Analizar los armados en forjados y losas, realizando simplificaciones para conseguir armados más fáciles de ejecutar.

6. Caso práctico En este ejercicio editaremos y modificaremos las armaduras de las vigas, una vez hemos recalculado la estructura de la vivienda unifamiliar con los cambios efectuados en el ejercicio práctico anterior. También se simplificarán los resultados obtenidos en los armados de los forjados unidireccionales de la edificación. Descarga el documento CYPE_L12_caso_practico.pdf en el que encontrarás las instrucciones.

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Unidad 13. Armaduras en muros, pilares y cimentación

Unidad 13. Armaduras en muros, pilares y cimentación 1. Introducción

En esta unidad aprenderemos a interpretar los resultados obtenidos en el cálculo y dimensionamiento de los muros de sótano (muros de hormigón armado), utilizando las herramientas existentes que nos permitirán modificar el armado y realizar nuevas comprobaciones. Además, veremos cómo se obtienen los resultados y se editan las armaduras de los pilares con la ventana de armado de pilares. Como ultima comprobación a realizar en el cálculo y dimensionamiento se aprenderá a modificar las armaduras de los elementos de cimentación.

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2. Objetivos Los objetivos de esta unidad son: • Dimensionar o comprobar cada elemento estructural, en este caso los muros de hormigón armado, los pilares y el sistema de cimentación, una vez realizado el cálculo general de la obra. • Modificar los resultados propuestos por el programa en el cálculo y volver a comprobar que los cambios realizados son válidos y cumplen con las condiciones de diseño exigidas a la estructura.

3. Resultados en muros de sótano 3.1 Comenzando a editar muros Para obtener los resultados de armados de un muro de sótano (muro de hormigón) debemos previamente haber calculado la obra. A la hora de comprobar un muro de sótano debemos tener en cuenta que está formado por dos elementos: el muro, propiamente dicho y su cimiento; que puede ser una zapata corrida o una viga de cimentación. En este apartado veremos cómo se editan los armados del muro y más adelante analizaremos las posibilidades de edición de su sistema de cimentación, al estudiar el conjunto de todas las fundaciones de la obra. Tras calcular la obra acudiremos a la ficha “Resultados” y desplegaremos el menú Vigas/Muros.

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En este menú encontramos la función “Editar muros”, a través de la cual podremos modificar las armaduras longitudinales y trasversales de cada uno de los tramos del muro. Al pulsar “Editar muros” se muestra la ventana “Edición de armado”, como podemos ver en ella, se indican los armados de cada uno de los tramos de los que está formado el muro. Cada tramo es el alzado de muro entre dos grupos consecutivos, de manera que si un muro está definido entre tres grupos, estará formado por dos tramos. Para cambiar la armadura propuesta por CYPECAD tras el cálculo de la obra, bastará con desplegar el menú de diámetros de redondos, seleccionar el deseado y especificar la separación entre armaduras. CYPECAD realizará instantáneamente las comprobaciones al finalizar cada cambio, indicando si la nueva disposición de armados cumple con los requisitos de resistencia exigidos, de acuerdo a los esfuerzos que soporta el tramo de muro analizado. En esta ventana también podemos modificar el espesor que habíamos asignado inicialmente al muro y efectuar un redimensionamiento de la armadura tras efectuar el cambio. En la parte baja de la ventana se muestra el factor de cumplimiento que debe cumplir el muro que se está editando y que es fijado por el usuario. El factor de cumplimiento exigido se introduce como el porcentaje del área total del recinto de hormigón, en el cual debe ser suficiente el armado y espesor dispuesto. Este factor de cumplimiento sirve tanto para establecer el criterio de dimensionamiento en muros de sótano como para indicar el área mínima en que una disposición de armado debe ser suficiente, para que el programa no genere mensajes de error.

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El porcentaje mínimo de cumplimiento debe estar comprendido entre 0 y 100 (con 0 obtenemos un armado por cuantía mínima y con 100 un armado que cumple en todo el recinto de hormigón). Cuando alguna zona del muro excede el factor de cumplimientos establecido como limite al efectuar las comprobaciones, CYPECAD nos lo indicará con mensajes de error y puntos rojos en el grafico del muro, indicando la zona que en la que se está produciendo el fallo y que necesitaría de un refuerzo local de armadura. Los mensajes de error nos indicarán el tipo de fallo que se está produciendo de manera que podamos actuar de una u otra manera para corregirlo. Al pulsar el botón "Ver refuerzos", los puntos rojos que indican los errores en el muro se volverán amarillos y, si pulsamos sobre ellos, el programa indicará el tipo de refuerzo necesario para eliminar el error cumpliendo con el factor de cumplimiento establecido. Cuando tenemos un muro formado por más de un tramo, existirá un botón llamado “Asignar” que nos permitirá copiar las armaduras y dimensiones entre los tramos de muro. El botón nos permite fijar el valor de solape en armaduras longitudinales que queremos que el programa establezca entre el tramo de muro que estamos editando y el tramo inmediatamente superior. Mediante el botón "Listados" , podremos obtener los listados de armados y de esfuerzos pésimos del tramo de muro con el que nos encontramos trabajando. Y por último, pulsando el botón "Redimensionar" , CYPECAD efectuará un redimensionado del muro asignándole el espesor y armado necesario para soportar las solicitaciones a las que está sometido el muro y cumplir con las comprobaciones pertinentes.

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4. Cálculo de pilares 4.1 Cálculo de pilares Los resultados de los pilares se mostrarán en el menú “Pilares” de la ficha “Resultados”.

En el caso de los pilares solo disponemos de dos opciones, “Editar” y “Bloquear armaduras”. Una vez efectuado el cálculo, CYPECAD mostrará en cada una de las plantas, resaltados en color rojo, los pilares que tienen algún tipo de error; el cual se indicará en el momento de editarlo. Para ver los resultados de pilares y poder efectuar cualquier cambio en dimensiones y armaduras una vez calculada la obra, pulsaremos “Editar”.

Esta ventana nos muestra toda la información del cálculo de los pilares de la obra, independientemente del pilar que hayamos seleccionado al editar.

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La ventana se divide en cuatro zonas, proporcionando cada una de ellas diferente información relativa al cálculo y edición de los soportes. Estas son: agrupación de pilares, vista en planta de pilares, edición del armado y resumen de las comprobaciones.

4.2 Agrupación de pilares Ya indicamos en unidades anteriores que CYPECAD no permite realizar agrupaciones de pilares definidas por el usuario, el programa las efectuará automáticamente durante el cálculo, en función de los armados obtenidos. Esta ventana nos muestra las agrupaciones de pilares generadas por el programa, de acuerdo a los siguientes criterios de agrupación: • Igualdad de plantas que recorre el pilar • Igualdad de geometría y dimensiones • Igualdad de armados Se muestran varias columnas, que nos muestran la información relativa a las agrupaciones de pilares realizadas: • La primera nos permite marcar con un check una agrupación de pilares como revisada (solo a modo informativo). • En la segunda columna podemos bloquear una determinada agrupación, activando la casilla correspondiente; de forma que sus características no puedan ser modificadas al editar otras agrupaciones o en recálculos posteriores. • En tercera, el botón nos muestra la geometría del pilar: circular, cuadrado, rectangular... • La cuarta, llamada “Pilares” muestra las referencias de los pilares que forman cada agrupación. • La quinta columna, nos indica si todos los pilares de la agrupación cumplen las comprobaciones y requisitos de cálculo o por el contrario alguno de ellos tiene algún error de dimensionamiento. • La última columna, nos da información del recorrido de los pilares que componen la agrupación (entre que plantas se desarrollan). Si seleccionamos la agrupación que queremos editar o de la que deseamos conocer los resultados, se mostrará ésta información en el resto de pantallas.

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4.3 Vista en planta de pilares Esta ventana indica la ubicación de cada uno de los pilares de la obra, indicando en color rojo los pilares que tienen algún error de comprobación, en verde los que están correctamente dimensionados y rodeados con un círculo en color magenta los pilares que forman parte de la agrupación que tenemos seleccionada en la ventana “Agrupación de pilares”. Si pinchamos en cualquier otro pilar que no sea de la agrupación seleccionada, cambiarán los datos que se muestran en pantalla, a los correspondientes a la nueva agrupación seleccionada.

4.4 Edición del armado Aquí es donde editaremos la armadura del pilar y modificaremos su dimensiones o geometría si fuese necesario.

Podemos ver que todos los datos que identifican y definen a cada pilar: sus dimensiones, armaduras longitudinales y estribos transversales; para cada tramo entre plantas. El programa nos indica con un check en verde los tramos que están correctamente dimensionados, cumpliendo todas las comprobaciones. En caso de existir algún error se representará con un punto rojo.

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El botón nos permitirá cambiar la sección del pilar de rectangular a circular. Con el botón podremos editar las longitudes de anclaje y de solape para cada tramo del pilar.

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Si pulsamos el botón dentro de la parte de estribos, podremos escoger entre los tipos de estribos definidos para la sección del pilar, indicándonos su disposición. Cuando pinchamos sobre uno de los tramos de la agrupación de pilares que tenemos seleccionada, se muestra en la ventana inferior llamada “Resumen de comprobaciones” todos los esfuerzos correspondientes a ese tramo de la agrupación.

4.5 Resumen de comprobaciones Esta zona nos resume las condiciones de esfuerzo pésimo que soporta cada tramo de pilar editado, en función de las acciones a que está sometido. Los esfuerzos analizados son los exigidos en la normativa de cálculo: axiles (de compresión o tracción), momentos flectores alrededor de los dos ejes principales de la sección y cortantes también según las dos direcciones principales de análisis. También el programa realiza todas las comprobaciones necesarias para garantizar que el pilar cumple los requisitos de resistencia y estabilidad para el estado tensional a que está sometido, en particular: • Disposiciones relativas de las armaduras. • Armadura mínima y máxima. • Estado límite de agotamiento frente a cortante. • Estado límite de agotamiento frente a solicitaciones normales. • Coeficiente de aprovechamiento. Con el botón se mostrará el Diagrama de equilibrio de la sección para la combinación que seleccionemos.

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Al final de cada fila de comprobaciones se muestra el botón , el cual nos mostrará numéricamente los listados de cálculo de todas las comprobaciones efectuadas para el tramo seleccionado. En la parte superior de la ventana “Edición de pilares” disponemos de varias opciones que a continuación se explican: Nos permite modificar las agrupaciones que el programa ha efectuado automáticamente tras el cálculo. Podremos dividir las agrupaciones existentes, formar otras nuevas y copiar el armado o la geometría entre pilares. Con esta función lograremos unir o dividir las armaduras que inicialmente CYPECAD separa por tramos entre plantas, teniendo la posibilidad de unificarlas. Al pulsar en este botón se muestra la siguiente ventana:

En ella especificaremos los tramos a unir o dividir según nos convenga. Nos proporciona una vista en tres dimensiones del pilar y su armadura. Al pulsar en este botón, se muestra un plano con el despiece de la armadura del pilar.

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Nos muestra el listado de comprobaciones del pilar o pilares que tenemos seleccionados en la ventana “Agrupación de pilares”. Permitirá realizar un rearmado automático por el programa, para cumplir las comprobaciones a efectuar. Realiza una comprobación de cada pilar con los cambios que hemos efectuado. Una vez hayamos terminado de editar los pilares, debemos pulsar en el botón “Terminar” de la parte inferior, para que todos los cambios queden guardados. En el menú “Pilares” disponemos de otra función llamada “Bloquear pilares” la cual permite bloquear las armaduras y dimensiones de todos o parte de los pilares, para que en cálculos sucesivos no sean modificados por el programa.

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5. Edición de la cimentación 5.1 Edición de la cimentación La edición de las armaduras de los elementos de cimentación se efectuará desde el menú “Cimentación” de la ficha “Resultados”, una vez calculada la obra. Este menú es idéntico al que se encuentra en la ficha “Entrada vigas” y cuenta con las mismas funciones y herramientas. Como ya se explicó con anterioridad, el cálculo de la estructura se puede efectuar con cimentación y sin ella. Pudiendo dimensionar la cimentación directamente desde su menú correspondiente cuando la estamos definiendo, siempre que hayamos calculado previamente la estructura de la edificación. Si tenemos la cimentación definida y calculada y queremos modificar sus armaduras y ver los listados de comprobación, debemos acudir a la opción “Elementos de cimentación” o “Vigas centradoras y de atado”, dependiendo del elemento que queremos editar. En lo que respecta a las cimentaciones de los muros, si éstas son de las denominadas “directas” (cimentación mediante cimiento o zapata corrida), éstas se editarán desde el menú anteriormente mencionado; en el caso de tratarse de muros sobre vigas de cimentación o apeos, éstos son tratados por CYPECAD como vigas y se modifican y consultan a través del menú “Vigas/Muros” en la ficha “Resultados”. A continuación vamos a analizar los resultados de cálculo para cada uno de los tipos de cimentaciones.

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5.2 Cimentación mediante zapata o cimiento corrido Para obtener los resultados de la zapata corrida del muro, debemos acudir al menú “Cimentación” de la ficha “Resultados”. Al desplegar este menú pulsaremos en “Editar” y después seleccionaremos la zapata del muro que deseamos dimensionar y comprobar, mostrándose la ventana “Edición de zapata lineal”. En el caso de no haber calculado la obra con cimentación se mostrará en la ventana la zapata corrida del muro con el armado sin definir. En este caso lo primero que debemos hacer es efectuar un dimensionamiento pulsando el botón . Comenzamos con un dimensionamiento completo propuesto por el programa y después podremos modificar sus dimensiones y ajustar o cambiar los armados.

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En la parte superior se muestran una serie de botones que nos permitirán modificar las características y armaduras de la zapata. Nos permite acceder a la geometría de la zapata corrida, pudiendo cambiar su tipología y canto. Desde aquí, modificaremos el armado establecido, permitiendo fijar los diámetros, las separaciones y el tipo y longitud de patillas para la armadura inferior y superior.

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Este botón permite configurar las opciones de crecimiento del vuelo de la zapata, mostrándonos varias posibilidades que afectarán al dimensionamiento de la misma.

Nos

permite comprobar si los cambios efectuados en la geometría y armados, satisfacen todos los requisitos de cálculo. CYPECAD nos preguntará si deseamos ver el listado numérico de comprobaciones, en el cual podemos ver de forma detallada los grados de cumplimiento de cada análisis realizado. Con esta función podremos volver a realizar un dimensionamiento completo de la zapata o fijar unas dimensiones mínimas que queremos respetar durante el cálculo e incluso proponer al programa que rearme solo los armados sobre la sección propuesta.

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5.3 Cimentación mediante viga de cimentación

Cuando el muro nace sobre una viga de cimentación o una viga de planta (apeo), para consultar el resultado y editar el armado de la viga debemos situarnos en la planta en la que nace el muro y acudir en la ficha “Resultados” al menú “Vigas/Muros”, pulsar la opción “Editar Vigas” y seleccionar el muro del que queremos editar su viga de cimentación; de forma similar a como se editaban los resultados de cálculo de una viga en la unidad 12. En la ventana de “Armado de vigas”, podremos modificar el armado y comprobar si los cambios efectuados cumplen las comprobaciones pertinentes.

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Las

funciones y manera de operar con cada una de las herramientas de las que consta esta ventana son las mismas que con vigas, cuyas funciones se han tratado en unidades anteriores.

5.4 Elementos de cimentación (zapatas) Si pulsamos en “Elementos de cimentación” en el menú “Cimentación”, se abrirá el correspondiente menú. En este menú, en el caso de haber introducido y calculado previamente los cimientos, pulsaremos “Editar” para consultar y modificar, si fuese necesario, sus características y armados. Al pulsar editar y seleccionar una de las zapatas nos aparecerá en pantalla la sección que vamos a editar.

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En la parte

superior se muestran los iconos de los distintos tipos de zapata y tenemos la posibilidad de cambiar la tipología de la misma, pinchando sobre alguno de ellos, sin necesidad de acudir a la opción de introducción de elementos de cimentación. Tras el cálculo, se muestra una predimensión de la zapata, que no tiene porqué ser la definitiva. Esta ventana consta de dos fichas, en la primera llamada “Despiece”, visualizamos el armado de la zapata con el detalle de sus parrillas superior e inferior y el arranque longitudinal y estribos del pilar que se cimenta sobre ella. La otra ficha llamada “Vista 3D” nos muestra una vista en el espacio del conjunto pilarzapata y sus armados. Volviendo a la ficha “Despiece”, observamos que en la parte superior

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de la pantalla se muestran una serie de botones que nos ayudarán a dimensionar por completo la zapata. El primer botón "Materiales" , permite modificar las características del terreno y los materiales a utilizar para el hormigón y la armadura, respecto a los fijados en la pantalla de “Datos generales”. Con el botón "Geometría" modificaremos las dimensiones de la zapata, en este caso al tratarse de una zapata rectangular, nos dará la opción de cambiar sus anchos inicial y final en cada una de las direcciones y su canto. Cuando se trate de otra morfología de zapata las dimensiones a modificar, serán las propias del tipo seleccionado. El botón "Armado" permite definir las características de las armaduras a colocar en el interior de la zapata; dándonos la posibilidad de diseñar las parrillas superior e inferior e incluso la armadura perimetral.

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El botón "Opciones" sirve para especificar las direcciones de crecimiento de la zapata.

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Con el botón "Comprobación" , efectuamos un cálculo de la zapata para las dimensiones y armados fijados y los esfuerzos a los que está sometida. Una vez efectuadas las modificaciones pertinentes en el armado y geometría de la zapata debemos pulsar este botón para ver si se cumplen las comprobaciones de cálculo. Para poder utilizar esta función la estructura tiene que haber sido calculada previamente, para que los esfuerzos de toda la estructura se hayan transmitido a cada uno de los elementos que conectarán con la cimentación. Tras la comprobación de las dimensiones de la zapata CYPECAD nos mostrará un listado de cálculo con cada una de las comprobaciones realizadas. El botón "Dimensionamiento" realiza un dimensionamiento rápido en función de las cargas que transmite la estructura al cimiento.

Podremos realizar un dimensionamiento completo de la zapata o simplemente ajustar a las dimensiones mínimas para cumplir con las comprobaciones necesarias, e incluso solo efectuar un rearmado.

5.5 Vigas centradoras y de atado Es otra de las opciones que muestra el menú “Cimentación”. Una vez introducidas todas las vigas riostras necesarias para atar nuestra cimentación y se ha calculado la estructura de la obra, podemos editarlas. Para ello acudimos al menú “Vigas centradoras y de atado”.

Para un correcto dimensionamiento de las vigas centradoras y de atado, debemos tener la estructura de la obra calculada y los cimientos definidos y dimensionados. Al pulsar “Editar viga con cálculo”, se mostrará la ventana “Edición vigas de atado”, similar a la de edición de zapatas.

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En la ficha

“Despiece” se especifica la geometría y armadura de la viga que más se ajusta a los esfuerzos y solicitaciones que soporta. En la parte superior de la ventana contamos con una serie de botones que nos permitirán definir manualmente las características de la viga que queremos definir. CYPECAD no permite editar la armadura de la Vigas centradoras y de atado, sino que cuenta con una extensa biblioteca de vigas clasificadas por geometría y tipos de armadura. El botón "Selección" nos dejará cambiar la tipología de viga entre las que tiene definidas por defecto el programa.

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Con el botón "Estribos" , podremos incluir estribos en el extremo y origen de la viga. Con la función "Anclajes" definiremos las características de los anclajes para cada una de las armaduras de la viga.

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El botón "Comprobación" , calculará la viga efectuando las comprobaciones pertinentes y mostrándonos un listado numérico de los análisis efectuados, con su rango de cumplimiento. Por último, con el botón "Dimensionamiento" , podremos efectuar un dimensionamiento rápido de la viga. Otras opciones del menú principal de “Vigas centradoras y de atado” son: “Borrar”, “Centrar extremos” e “Igualar”. La función “Centrar extremos” nos permitirá ajustar los extremos de las vigas que hemos definido, centrándolas con los elementos que conecta. Y con la opción “Igualar” podremos copiar las características y dimensiones de unas vigas a otras. Hagamos un ejercicio práctico. Consiste en definir en una nueva obra, un pilar de dimensiones 30x30 cm e introducir en su base una zapata cuadrada, editándola posteriormente y asignándole las siguientes características: • Dimensiones en planta 150x150 cm y canto 50 cm. • Materiales HA-30 y acero B500S. • Armadura superior e inferior de diámetro 16 cada 25 cm, con patilla de 20 cm. • Condiciones del terreno: Tensión admisible 0.10 MPa en situación persistente. Tensión admisible 0.15 MPa en situación accidental En la siguiente pantalla podrás ver la solución una vez hayas realizado el ejercicio. Solución ejercicio práctico:

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6. Resumen En esta unidad se ha conseguido: • Editar muros de sótano y sus cimientos tras haber cálculo la estructura, modificando sus armaduras y espesores. • Ver los resultados de cálculo de los pilares. • Modificar armados y dimensiones de los pilares, así como las agrupaciones que efectúa el CYPECAD y crear otras nuevas según nos convenga. • Editar los elementos de cimentación de una estructura.

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7. Caso práctico En este ejercicio se comprobarán y editarán las armaduras del muro de sótano, de los pilares y de los elementos de cimentación de nuestra obra “Vivienda Unifamiliar en Asturias”. Debemos editar e igualar las armaduras de todos los muros y sus cimientos de manera independiente. Lo mismo haremos con los elementos de cimentación; dando a las zapatas armadura y dimensiones coherentes y uniformes. Con los pilares, debemos ajustar sus armaduras y estribos, de manera que consigamos el mayor número de agrupaciones. Descarga el documento CYPE_L13_caso_practico.pdf para obtener más información.

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Unidad 14. Documentación de un Proyecto Estructural

Unidad 14. Documentación de un Proyecto Estructural 1. Introducción

En esta unidad recopilaremos toda la información y confeccionaremos los documentos necesarios que definen un Proyecto Estructural. Aprenderemos a obtener los planos y listados de mediciones de una estructura calculada mediante CYPECAD. Además conoceremos las herramientas de las que dispone el software CYPE para la elaboración de memorias, pliego de condiciones y presupuestos.

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2. Objetivos Los objetivos para esta unidad son los siguientes: • Partiendo del cálculo de la obra efectuado, utilizaremos las herramientas de que disponemos en CYPECAD para generar toda aquella información necesaria para definir la estructura, en particular: los planos estructurales y los listados de cálculo. • Aprovechando, también, las utilidades que nos ofrece el programa, generaremos mediciones de la estructura que serán muy útiles para la elaboración del presupuesto general de la obra. • Finalmente elaboraremos la memoria de cálculo de la Estructura, ayudándonos de la información generada por el programa

3. Recopilación de documentación Todo proyecto de estructuras necesita de una información adicional, los más detallada posible, que defina perfectamente las condiciones de diseño utilizadas en su desarrollo, así como, la justificación y características de los elementos estructurales propuestos. Sin perder de vista, los planos que definen el entramado estructural y que deben ser claros y precisos de forma que no se produzcan indefiniciones a la hora de su fabricación y ejecución. Además se debe de describir la solución estructural adoptada, las características de los materiales a utilizar, las normativas y las acciones que se han considerado para el dimensionamiento y cálculo de la estructura. En otro documento anexo se incluirán los listados justificativos de cálculo y las mediciones de la estructura.

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1. 2. 3. 4. 5.

Los paquetes de documentación que deberían acompañar a todo cálculo estructural, se resumen en: Listados de cálculo. Planos. Pliego de condiciones. Mediciones. Presupuesto. En los próximos apartados se desglosa el contenido de cada uno de estos documentos.

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4. Memoria de cálculo La memoria incluirá todas las consideraciones y considerados para el dimensionamiento y cálculo de la estructura y además se añadirán los listados de cálculo si fueran necesarios. A continuación se muestra de manera esquemática el contenido de una memoria de cálculo de una estructura. 1. Objeto 1.1. Descripción del proyecto 2. Criterios generales de diseño. 2.1. Especificaciones. 2.2. Normas de aplicación. 2.3. Estructura. 2.4. Cimentación. 2.5. Método de cálculo. 2.5.1. Hormigón armado y acero. 2.6. Cálculos por ordenador. 3. Características de los materiales a utilizar. 3.1. Hormigón armado. 3.2. Aceros laminados. 3.3. Aceros conformados. 3.4. Uniones entre elementos. 3.5. Ensayos a realizar. 4. Acciones adoptadas en el cálculo. 4.1. Acciones gravitatorias. 4.2. Cargas superficiales. 4.3. Cargas lineales. 4.4. Cargas horizontales en barandas y antepechos. 4.5. Acciones de viento. 4.6. Acciones térmicas y reológicas. 4.7. Acciones sísmicas. 5. Combinaciones de acciones consideradas. 5.1. Hormigón armado. 5.2. Acciones características. 5.3. Acero laminado. 5.4. Acero conformado. 6. Asientos admisibles y límites de deformación. 6.1. Asientos admisibles de la cimentación. 6.2. Límites de deformación de la estructura. Además se deberá incluir un anexo con los listados de cálculo de la estructura que se obtienen del programa CYPECAD. Con todos estos apartados la memoria de cálculo de la estructura quedaría completamente definida. Aunque, si la obra contase con algún elemento o singularidad que exija una justificación particular, está debería ser contemplada.

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El CTE fija los criterios de información básicos que se deben incluir para garantizar el cumplimiento de los requisitos de seguridad estructural. Existe la posibilidad de generar automáticamente la ficha de cumplimiento de estos requisitos, ayudándonos del módulo “Memoria del Proyecto según el CTE”, del paquete de programas de CYPE Ingenieros. En él se puede importar el fichero de la obra realizada en CYPECAD y la herramienta cumplimenta la ficha mencionada. Para obtener los listados de cálculo de la estructura que genera CYPECAD, debemos de acudir una vez calculada la obra, al icono de la Barra superior, o al menú “Archivo” y desplegar el menú “Imprimir”. Pulsaremos “Listados de obra” y se mostrará una ventana con multitud de opciones, tanto de listados de comprobaciones, como de datos de obra.

En nuestro caso, como listados de datos de cálculo esenciales para nuestra Memoria, nos bastará con escoger la opción “Listado datos de obra”. Al pulsar esta opción, se muestra otra ventana en la que podremos escoger los datos que queremos se generen en los listados.

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5. Planos de la obra Los planos a incluir en un proyecto estructural deben de ser claros y coherentes, debiendo incluir detalles constructivos para facilitar la ejecución. Se procurará que todos los elementos estructurales estén completamente definidos indicando: su posición dentro de la estructura, sus dimensiones y armados.

Esencialmente, se deberán incluir las siguientes representaciones: 1. Plano de cimentación. 2. Plano de replanteo de pilares. 3. Planos de forjados de planta. 4. Planos de vigas de planta. 5. Plano de cubierta. 6. Planos de vigas de cubierta. 7. Planos de detalles constructivos. Los planos de la estructura los podemos obtener de CYPECAD una vez ésta se ha calculado. El programa es capaz de proporcionarnos dibujos bastante completos, incluso con detalles constructivos que enriquecen la información suministrada. No obstante, es conveniente retocarlos y adaptarlos a nuestra estructura o incluso ampliarlos con información adicional. Para generar los planos de la estructura, pulsaremos el botón de la Barra de iconos superior o en el menú “Archivo” desplegando el menú “Imprimir”.

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Al pulsar en “Planos de obra” CYPECAD efectuará las comprobaciones pertinentes y en caso de existir fallos o incidencias en la estructuras, nos lo indicará mostrándonos incluso un listado con los elementos que continúan con fallos y que aún no han sido corregidos tras el cálculo. Se mostrará en pantalla la ventana de selección de planos, que inicialmente estará vacía, y a medida que vayamos definiendo el contenido y características de los planos que necesitamos, estos irán añadiéndose; pudiendo incluso guardar dicha configuración para otras obras. Si pulsamos “Añadir” se mostrará la ventana “Edición del plano” en la que definiremos cada uno de los planos que queremos que se muestren.

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Como se puede ver en esta la ventana “Edición del plano”, podemos elegir entre varios tipos de planos de distintas partes de la estructura; además fijaremos la escala en la que queremos que estén dibujados e incluso, dependiendo del tipo de plano, se nos darán opciones de generación de determinados detalles. Entre las distintas posibilidades, podemos destacar: • Planos de planta, incluyendo los despieces de la cimentación. • Cuadro de pilares. • Planos de vigas. • Alzados de muros de hormigón armado. • Escaleras. Además en la misma venta de “Edición del plano”, podemos añadir a cada uno de los planos, los detalles constructivos que queremos que se muestren. Para ello, a la hora de definir las características del dibujo, pulsamos el botón y accedemos a la biblioteca de detalles constructivos de CYPECAD donde podremos visualizar y añadir los más adecuados a nuestro sistema estructural. Una vez definidos y añadidos los planos en la ventana “Selección de planos”, escogemos el periférico o formato de salida DXF o DWG y pulsamos “Aceptar”.

CYPECAD genera los planos y muestra la ventana “Composición de planos” donde debemos de pulsar el botón “Vista previa” para poder visualizar la información contenida en ellos.

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El último paso será convertir toda ésta información en archivos del tipo DXF o DWG, para poder trabajar posteriormente sobre estos formatos. Para ello pulsamos el botón "Imprimir" , que nos muestra la siguiente ventana. En ella seleccionaremos la ruta de salida donde queremos que nos guarde los archivos, su denominación y si queremos que genere ficheros independientes para cada plano generado o, por el contrario, que los agrupe en uno solo.

Toda la información gráfica generada desde CYPECAD, recoge fielmente las características del diseño introducido, es por ello, que cuanto más precisos seamos en la creación de nuestro modelo, más fiables serán los dibujos e información obtenida; de ahí la importancia de trabajar con las plantillas de dibujo para la captura y ajuste de nuestros elementos estructurales.

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6. Requisitos del proyecto Los requisitos del proyectos se recogen en el Pliego de Condiciones, documento que debe contener toda la información necesaria para que el proyecto llegue a buen fin de acuerdo con los planos constructivos del mismo, indicando las condiciones generales del trabajo, la descripción y características de los materiales a utilizar, los planos constructivos, y la localización de la obra o servicio. En él se incluirá una parte dedicada a los elementos estructurales en la que se especificarán: los materiales a utilizar, las condiciones de servicio, la ejecución y los controles de calidad o ensayos que deben verificar. Dentro del paquete general de CYPE Ingenieros, es posible obtener el Pliego de Condiciones mediante el programa “Arquímedes”, en el cual una vez completada la medición y elaborado el presupuesto general de la obra, se nos ofrece la posibilidad de generar este documento.

7. Cuantías y mediciones de la obra Las mediciones de la estructura las podemos obtener desde el programa CYPECAD, accediendo a la ventana “Listados”, dentro de la orden “Listados de obra” del menú “Archivo”. En esta ventana general de listados, disponemos de mediciones locales de ciertos elementos introducidos en el modelo y también podemos obtener una medición global desglosada por plantas. Podemos generar las mediciones independientes de forjados y vigas con las opciones “Medición de vigas”, “Medición de viguetas” y “Medición de bovedillas” y obtener las mediciones totales de la obra, mediante la opción “Cuantías de obra”, quizás la más usada. Si escogemos “Cuantías de obra”, en la ventana podemos elegir entre listar grupo por grupo, todos los grupos o incluso un resumen final.

Tras seleccionar el tipo de medición, se mostrarán la siguiente información en la ventana “Tablas de mediciones”. Como podemos ver con “Cuantías de obra”, solo obtenemos las mediciones de los elementos de la estructura; para el sistema de cimentación deberemos acudir a otro tipo de listado, concretamente al denominado “Listados de Cimentación”. En la parte superior derecha se encuentra el botón , que nos permitirá exportar el archivo a otros formatos como:*.doc o *.pdf.

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Para obtener las mediciones de la cimentación acudimos a la ventana “Listados” y seleccionamos la opción “Listados de cimentación”. Aquí escogeremos los elementos de cimentación de los cuales queremos obtener su medición. Pulsamos "Aceptar" y se mostrará un listado similar al obtenido para las “Cuantías de obra”.

Para la realización del Presupuesto asociado a nuestra medición, CYPECAD nos permite la exportación de los datos a la herramienta “Arquímedes” del paquete general de programas de CYPE Ingenieros, específica para la elaboración de Mediciones y Presupuestos. Si acudimos al icono situado en la esquina superior derecha de la pantalla , en el desplegable seleccionaremos “Mediciones y presupuestos (Estructura y cimentación)”.

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Al pulsar esta herramienta CYPECAD exportará los datos de la estructura al programa de Mediciones y Presupuestos, donde se les dará el tratamiento adecuado dentro del Presupuesto General de la obra.

8. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Conocer el contenido de un proyecto de cálculo estructural. • Saber que información debe contener la memoria de cálculo. • Generar los planos de la estructura desde el programa CYPECAD y conocer los tipos de dibujos que se deben de incluir en un proyecto estructural. • Conocer en qué consiste y que debe de incluir, un Pliego de Condiciones. • Aprender a obtener los “Listados de la obra”, referentes a cálculos y mediciones de la estructura dimensionada. • Exportar los datos de la obra al módulo de CYPE “Arquímedes” para la generación de mediciones y presupuestos.

9. Caso práctico

1. 2. 3. 4.

En este caso práctico obtendremos los listados de cálculo, las mediciones de la estructura y de la cimentación y los planos de la estructura, a partir de la información introducida durante la generación y cálculo de la obra en CYPECAD, realizada en las unidades anteriores. Se pide lo siguiente: Obtener el listado de cargas introducidas sobre la estructura. Obtener el resumen de medición de todas las plantas de la estructura. Obtener las mediciones de los elementos de la cimentación. Obtener los: planos de planta (con despieces de la cimentación) y planos de vigas de la obra.

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Unidad 15. Estructuras 3D integradas

Unidad 15. Estructuras 3D integradas 1. Introducción

En esta ultima unidad vamos a aprender a incluir sobre nuestra estructura de hormigón, estructuras adicionales, es decir una estructura metálica 3D integrada. Es un módulo adicional de CYPE, cuyas referencias más extensas se podrán encontrar en la web del fabricante.

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2. Objetivos Al finalizar la unidad serás capaz de: • Conocer las pautas a seguir para poder introducir correctamente la estructura metálica en nuestro modelo y las opciones de edición con las que contamos. • Conocer el funcionamiento y herramientas fundamentales del modulo Metal 3D para poder generar estructuras metálicas, ya que se trata de un programa bastante amplio.

3. Las estructuras 3D integradas Una estructura 3D integrada es una obra de NUEVO METAL 3D que se conecta y vincula a la estructura principal del edificio gestionada por CYPECAD. NUEVO METAL 3D es un programa del paquete de Cype Ingenieros que resuelve estructuras tridimensionales de elementos metálicos o de madera; mediante la creación de un modelo matricial espacial de nudos y barras con seis grados de libertad, sobre el que se aplican las cargas o acciones. En principio, no existe ningún límite en cuanto al número de estructuras 3D integradas que pueden introducirse dentro de CYPECAD. El programa permite realizar el cálculo de esfuerzos y desplazamientos de cada estructura 3D como estructura independiente. De esta forma es muy fácil realizar un predimensionamiento de los perfiles de la estructura que, en cualquier caso, CYPECAD comprobará con los esfuerzos obtenidos a partir del cálculo integrado de la obra completa. Un estructura 3D integrada está vinculada a la estructura de CYPECAD mediante los puntos de conexión, estos se pueden indicar directamente sobre los elementos estructurales de nuestro modelo en la planta correspondiente, o bien, se puede crear una estructura en el entorno de NUEVO METAL 3D y posteriormente importarla e introducirla sobre los elementos de CYPECAD, como: pilares, muros, vigas, forjados de losa maciza o reticulares, losas y vigas de cimentación; generándose automáticamente las conexiones. Al igual que en CYPECAD, mediante el módulo Estructuras 3D integradas podremos generar listados detallados de las comprobaciones de estados limite últimos de los perfiles de acero introducidos.

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En resumen, con la integración de Estructuras 3D conseguimos dos objetivos: por un lado generar estructuras complejas mediante un programa espacial y, por otra parte, conseguir la interacción entre ambos modelos de forma que en el cálculo general de la obra en CYPECAD se tienen en cuenta las acciones transmitidas por la Estructura 3D en los puntos de conexión de ésta. La interacción entre ambas estructuras es bidireccional, no solamente la estructura metálica genera esfuerzos sobre los elementos de hormigón en los que apoya, sino que también a la inversa, la estructura de hormigón genera reacciones sobre la estructura metálica, por ejemplo, en el caso de las acciones sísmicas, es por ello que siempre se debe ejecutar el cálculo conjunto de ambos modelos.

4. Insertar una estructura 3D Integrada: preparación de la obra Para introducir una estructura 3D integrada en CYPECAD, lo primero que debemos hacer es tener planteados los puntos de conexión en la plantilla de dibujo, para que la inserción de la nueva estructura por estos puntos sea exacta y se genere una interacción correcta entre ambas obras. Las conexiones, son los puntos donde una estructura 3D se conecta a la estructura principal, estableciéndose en dichos puntos la compatibilidad de desplazamientos entre ambas. Es posible introducir conexiones sobre pilares, arranques, muros, vigas, losas macizas, forjados reticulares y losas de cimentación. Por lo tanto, debemos marcar en la plantilla los ejes o puntos de la estructura que queremos insertar en nuestra obra, procurando que coincidan sobre alguno de los elementos estructurales anteriormente mencionados. Lo siguiente que debemos de hacer es situarnos en el grupo en el cual queremos introducir la estructura 3D integrada y por ultimo definir los puntos de conexión de la estructura; dichas conexiones de la estructura 3D con la estructura de CYPECAD serán los puntos en los que apoya la estructura 3D que queremos integrar.

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5. Creación de una estructura 3D integrada Para definir una nueva estructura 3D integrada debemos acudir al menú “Obra”, de la ficha “Entrada de vigas”. Pulsaremos en la herramienta “Estructuras 3D integradas” y se desplegará su ventana correspondiente, en la que inicialmente solo dispondremos de la opción de introducir una nueva estructura e importar una obra ya existente o creada desde NUEVO METAL 3D.

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Pulsaremos en “Nueva Estructura” y nombraremos la estructura dándole una referencia. Pulsando “Aceptar” procedemos a marcar en la planta del modelo los puntos de conexión de la nueva estructura 3D integrada, ayudándonos de la plantilla de dibujo y de la herramienta puntos de captura.

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Tras introducir las conexiones pulsaremos el botón derecho del ratón para acceder a la ventana de “Opciones de conexiones”. Si hemos terminado de indicar todas las conexiones pulsaremos “Validar conexiones”, de esta forma el programa reconoce dichos puntos y abrirá el módulo “Estructuras 3D integradas”, donde aparecerán en un entorno espacial los nudos que acabamos de crear y sobre los que se construirá el modelo a introducir. En cambio, si lo que queremos es continuar introduciendo conexiones pero en otro grupo distinto al actual, puesto que la estructura que queremos definir tiene, por ejemplo, conexiones en dos nivel diferentes; pulsaremos “Cambiar de grupo” para continuar introduciendo puntos de conexión en el grupo que seleccionemos. También existe la opción “Desnivel de la conexión”, que nos permite dar desniveles a las conexiones de manera que, no necesariamente tenemos que introducir puntos de inserción sobre las plantas de los niveles creados en CYPECAD, sino que es posible posicionarnos en cotas intermedias, para poder modelizar mas exactamente la nueva estructura. Por otro lado contamos con la opción “Borrar la última conexión” y “Cancelar” que cancelara el proceso de introducción, borrando todos los puntos introducidos. Suponiendo que ya hemos finalizado la introducción de puntos de conexión, pulsaremos en “Validar conexiones” y CYPECAD nos abrirá directamente el módulo NUEVO METAL 3D, en el que observamos los nudos de conexión creados.

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Una vez dentro del NUEVO METAL 3D, continuaremos definiendo nuestra estructura, empleando un sistemas unifilar de nudos y barras en un espacio de trabajo tridimensional. Para introducir las barras de la estructura que asemejan las vigas, acudimos al menú contextual superior “Barra” y pulsamos “Nueva”, con ello podemos empezar a dibujar las barras en el espacio.

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El método de introducción de las barras se hace de manera directa pinchando con el ratón en el punto inicial y acabando en el punto final, o bien, tecleando numéricamente el valor solicitado por el programa, que es la cota relativa respecto al punto originalmente marcado.

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Como

podemos ver el NUEVO METAL 3D, cuenta también con la herramienta captura de puntos, representada con el mismo icono que en CYPECAD y que nos será de gran ayuda a la hora de definir de forma precisa las barras y nudos de nuestra estructura. También podemos optar por crear los nudos independientemente y después unirlos mediante barras, en este caso, debemos acudir al menú contextual superior “Nudos” y al desplegarlo pulsaremos “Nuevo”. Para crear un nudo simplemente tendremos que pulsar con el ratón en el punto en el cual queremos introducirlo; aunque también, podremos indicar sus coordenadas al igual que hacemos con la introducción de barras.

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Una vez

introducidas las barras y los nudos que simulan los elementos de nuestra estructura debemos describir su sección asignándoles un perfil determinado. En el caso de CYPECAD, los elementos estructurales se introducen con sus dimensiones (viga plana de ancho 0.30 m o pilar de 0.30x0.30 m….), en cambio en NUEVO METAL 3D lo que creamos es un modelo de nudos y barras adimensionales a las que posteriormente les asignamos una sección determinada. Una práctica habitual es asignar el mismo tipo de perfil o sección a las barras cuyo comportamiento es similar, a fin de uniformizar el suministro y facilitar la ejecución; en este caso se pueden “agrupar”. Desplegamos el menú “Barras” y pulsamos en “Agrupar”.

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Seleccionamos agrupar.

sobre

el

modelo las

barras

a

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Pulsamos el botón derecho y aceptamos en “Si”. Las barras seleccionadas se habrán agrupado, por lo que ya podemos definir qué tipo de perfil queremos asignarles.

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Para ello,

desplegaremos el menú “Barras” y escogemos la opción “Describir perfil”, seleccionamos el grupo de barras a describir y pulsamos el botón derecho, mostrándose la ventana “Describir perfil”. En esta ventana

podremos escoger entre multitud de perfiles de diferentes materiales e incluso crear nuevas secciones a partir de las existentes en la biblioteca que incluye el programa.

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Supongamos que seleccionamos perfiles metálicos del tipo IPE, para ello pulsamos el botón “Perfil” y se desplegará la ventana correspondiente a esta gama de perfiles en la que escogeremos la sección deseada en el desplegable correspondiente a la “Serie de perfiles” y el tamaño en “Perfil seleccionado”.

Una vez seleccionada (por ejemplo IPE-100) pulsamos “Aceptar” dos veces y los perfiles asignados se mostrarán en cada una de las barras de la agrupación.

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Lo último que nos queda por definir serán los tipos de apoyos o vinculaciones de los nudos de la estructura que realizan la conexión con los elementos de hormigón de la Obra de CYPECAD. Para ello iremos al menú “Nudos” y escogeremos la opción “Vinculación exterior”, seleccionando los nudos de conexión.

A continuación pulsamos el botón derecho del ratón y se mostrará la siguiente ventana, con todas las opciones de vinculación exterior que permite el programa.

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En

nuestro caso, al tratarse conexiones entre elementos de una estructura metálica y una de hormigón armado, la conexión se efectuará “a posteriori” y se puede considerar como un apoyo fijo, cuyo icono correspondiente es , lo seleccionamos y pulsamos “Aceptar”. Podemos ver que los nudos de conexión han cambiado representándose como apoyos articulados.

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Ahora definiremos las cargas que actúan sobre los elementos de nuestra Estructura 3D, para ello acudimos al menú “Cargas”.

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Entre las diferentes opciones de introducción de cargas vamos a escoger la denominada “Introducir paños”. Con esta orden podemos introducir un paño formado por un polígono cerrado que puede tener cargas aplicadas en toda su superficie, o bien, cargas superficiales aplicadas sobre ciertas zonas del paño. Es necesario indicar la dirección de reparto unidireccional que tendrán tanto las cargas del propio paño como las superficiales contenidas en él. Por ejemplo, en la cubierta de una nave, dicha dirección es la de las correas, si lo que quiere cargarse son los pórticos transversales. Utilizando el ratón iremos pinchando en cada uno de los nudos que forman el paño. Y al finalizar pulsaremos el botón derecho para cerrar el paño e indicar la dirección de reparto de cargas pinchando sobre una de las alineaciones del paño creado.

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Tras fijar la dirección de reparto de cargas se mostrará la ventana de introducción de cargas. Pulsando el boton “Añadir” introducimos las cargas que deseamos que actúen en nuestra estructura, en la hipótesis correspondiente: carga permanente, sobrecarga de uso, viento… Las hipótesis de cargas donde podemos introducir las acciones son las creadas en la Obra de CYPECAD, no se pueden crear hipótesis adicionales, para garantizar la generación de las combinaciones al ejecutar el cálculo conjunto de ambas estructuras.

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Una vez definidas las cargas pulsamos “Aceptar”, el programa nos mostrará sobre la estructura el paño o superficie de carga, con la dirección de reparto asignada y las cargas superficiales aplicadas. Una vez definida

completamente la estructura la guardaremos pulsando el botón de la barra de iconos superior y si deseamos volver a CYPECAD, podemos cerrar la ventana o pulsar el botón .

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6. Edición de una estructura 3D integrada Cuando ya hemos introducido en nuestra obra la Estructura 3D integrada, podremos editarla utilizando la opción existente en el menú de “Estructuras 3D integradas” del menú “Obra”. Pulsando “Editar estructura” y seleccionando en el modelo la Estructura 3D integrada que queremos editar (la cual se mostrará resaltada al pasar por encima con el ratón), se abrirá de nuevo el entorno de NUEVO METAL 3D para poder efectuar las modificaciones que deseemos.

7. Más herramientas de las estructuras 3D integradas El menú “Estructuras 3D integradas” cuanta con varias herramientas de edición que a continuación se explican detalladamente: • “Mover estructura”, nos permite mover la estructura completa, desplazando todos los puntos de conexión y manteniendo la geometría establecida. • “Copiar estructura”, con esta herramienta podremos copiar la estructura y ubicarla en otro punto de nuestro modelo en el mismo grupo. • “Girar estructura”, permite girar la estructura 3D respecto a un punto. Primero seleccionaremos el punto y después el ángulo de giro. • “Alinear estructura”, esta función nos permite aplicar un desplazamiento a la estructura y después un giro. Además de estas herramientas, disponemos también de otra para la edición de las conexiones: • “Mover conexión”, con ella seleccionaremos la conexión que queremos desplazar y asignamos su nuevo emplazamiento. • “Información de la conexión”, nos muestra la posición, cota y desnivel asignado de la conexión que seleccionemos. • “Asignar desnivel”, nos servirá para indicar un punto intermedio de conexión, se utiliza en el caso de que las conexiones de la Estructura 3D no se encuentra a la misma cota que el grupo definido en CYPECAD.

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8. Cálculo de la estructura El cálculo aislado de la Estructura 3D integrada ha de realizarse desde el módulo NUEVO METAL 3D, por lo que editaremos la estructura 3D integrada para acceder a dicho módulo y con la estructura completamente definida, acudimos al menú “Cálculo” y pulsamos en “Calcular la estructura aislada”. Al solicitar el cálculo de la estructura se mostrarán varias opciones para el dimensionamiento de los perfiles de la estructura. La más versátil es “No

dimensionar perfiles”, esta opción no cambia las secciones establecidas para las barras y realiza igualmente el cálculo de las mismas, proponiéndonos un listado de la serie de perfiles utilizados, con sus diferentes porcentajes de cumplimiento; lo que nos permite escoger la sección más adecuada de la gama mostrada. Pinchando dos veces sobre la sección que escojamos, ésta quedará seleccionada y la barra asumirá sus nuevas características.

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Una vez

efectuado el cálculo, el programa NUEVO METAL 3D nos muestra en color rojo las barras que tienen algún problema de dimensionamiento para la sección y cargas consideradas. Cuando se modifican las secciones de los perfiles inicialmente creados, es conveniente volver a calcular la Obra en NUEVO METAL 3D, para que el programa tenga en cuenta los nuevos pesos y rigideces de los perfiles en su interacción con el resto de los elementos de la estructura que no han sufrido cambios y garantizar de esta forma que los resultados sean más exactos. Cuando finalicemos todas las comprobaciones y hayamos realizado los redimensionamientos oportunos, podremos dar por finalizado el proceso de ajuste de nuestra Estructura 3D y pulsaremos “Guardar” y “Salir” para volver al CYPECAD. Recordar que una vez finalizado el cálculo de la Estructura aislada 3D, tenemos que realizar un cálculo general de la Obra en CYPECAD, para repercutir las acciones de ésta sobre los elementos de hormigón armado y completar de esta forma su dimensionamiento.

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9. Resumen En esta unidad hemos conseguido: • Conocer el funcionamiento del modulo “Estructuras 3D integradas”. • Definir las conexiones para la estructura 3D. • Construir la estructura de nudos y barras con el programa METAL 3D y definir por completo la estructura y sus cargas. • Aprender a utilizar las herramientas existentes para trabajar con “Estructuras 3D integradas” dentro de CYPECAD. • Calcular una estructura 3D en NUEVO METAL 3D y realizar comprobaciones.

10. Caso práctico En este ejercicio vamos a introducir una Estructura 3D integrada en la estructura de la Vivienda Unifamiliar definida y calculada en unidades anteriores. La idea será calcular la cubierta metálica del porche adosado a una de las fachadas de la edificación y tener en cuenta las acciones que este provoca sobre los elementos de hormigón a los que se conexiona. Para facilitar la introducción de esta Estructura 3D integrada, se aporta una nueva plantilla de dibujo correspondiente a la planta primera (PLANTA PRIMERA (porche exterior) en la que se muestra la geometría del porche y los puntos de conexión con la fachada; la cual tendremos que importar siguiendo los pasos ya practicados en el ejercicio de la Unidad 3. Descarga el documento CYPE_L15_caso_practico.pdf para obtener más datos con los que poder realizar el caso práctico.

11. Referencias del curso • Libro “Hormigón Armado” de Pedro Jiménez Montoya, Álvaro García Meseguer, Francisco Morán Cabré. Ed. Gustavo Gili • Norma EHE-08 Instrucción de Hormigón Estructural • Código Técnico de la Edificación • CYPECAD v-2012 Manual de usuario • CYPECAD 2012 Memoria de Cálculo • FAQ de CYPE INGENIEROS: www.cype.es • METAL 3D. Manual de Usuario • Wikipedia • www.construmatica.com/ construpedia

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CYPE.pdf

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