MÓDULO 1: METODOLOGÍA
INDICE INDICE............................................................ ............................................................................................................................. ............................................................................................................... .............................................. 2 1. METODOLOGÍA METODOLOGÍA ............................................................... ............................................................................................................................. ......................................................................................... ........................... 3
1.1. Introducción a CYPECAD................................................................. ................................................................................................................................ .................................................................... ..... 3 1.2. Crear una obra nueva ............................................................ ........................................................................................................................... ............................................................................... ................ 4 1.3. Aspecto del programa........................................................................................................................................... 8 1.4. Pasos a seguir en la introducción y cálculo cá lculo de una obra ........................................................... .................................................................................... ......................... 13
12 de diciembre de 2007
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1. METODOLOGÍA En este tema vamos a ver los pasos a seguir en la introducción y cálculo de una estructura en CYPECAD. Todos estos pasos se desarrollarán en mayor profundidad en las unidades correspondientes. En esta unidad de lo que se trata es de que el alumno aprenda el procedimiento que se debe seguir para introducir y calcular una obra en CYPECAD.
1.1. Introducción a CYPECAD El programa CYPECAD nos permitirá realizar el cálculo y dimensionamiento de estructuras de hormigón armado y metálicas sometidas a acciones horizontales y verticales, para viviendas, edificios y proyectos de obra civil.
Estas estructuras estarán compuestas por: pilares, pantallas y muros; vigas de hormigón, metálicas y mixtas; forjados de viguetas (genéricas, armadas, pretensadas, in situ, metálicas de alma llena y de celosía), placas aligeradas, losas mixtas, forjados reticulares y losas macizas; cimentaciones por losas o vigas de cimentación, zapatas y encepados.
Además se puede realizar el cálculo de obras de Metal 3D integradas en CYPECAD (perfiles de acero y madera) con 6 grados de libertad por nudo, incluyendo el dimensionamiento y optimización de secciones.
También se pueden dimensionar las escaleras de la estructura y que las cargas que estas transmiten a la estructura sean consideradas directamente por el programa.
Con CYPECAD podremos además obtener listados y planos con los datos introducidos y los resultados obtenidos al calcular la estructura.
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1.2. Crear una obra nueva Para crear una obra nueva nos iremos al menú Archivo > Nuevo:
En la ventana que aparece podremos indicar la ruta en la que queremos guardar los ficheros. Para modificar la ruta que CYPE pone por defecto tenemos que pinchar en el botón “Examinar”. Podemos elegir cualquier directorio de nuestro ordenador o de otro ordenador de
nuestra red.
A continuación indicaremos en nombre del fichero y una descripción. Estos datos nos ayudarán a distinguir esta obra de otras y además aparecerán en los listados y planos que obtengamos.
De cada obra que creemos se generarán una serie de directorios y ficheros que tendrán el nombre que le hayamos dado al fichero y se guardarán en la ruta indicada. Los directorios y ficheros son los siguientes: Directorios:
OBRA.DAT (almacena todos los ficheros y sus copias de seguridad que contienen la información de las vigas, los muros, los forjados, las cargas, los planos inclinados y desniveles horizontales, la cimentación…)
OBRA.RES (contiene ficheros de resultados y ficheros temporales)
OBRA.TMP (contiene ficheros de resultados y ficheros temporales)
OBRA.C3P (contiene ficheros con la configuración de los planos generados en la obra)
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Ficheros:
Obra.c3e (guarda la información de los pilares, es imprescindible para poder abrir una obra en CYPECAD)
Obra.c3$ (es una copia de seguridad del fichero Obra.c3e)
Cuando aceptemos esa ventana nos aparecerá otra en la que tendremos que seleccionar el tipo de introducción de datos que queremos hacer con el programa:
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Podemos elegir entre dos opciones:
Obra Vacía: En este caso tenemos que introducir todos los datos paso a paso.
Importación de una obra de “Nuevo Metal 3D” : Cuando queremos completar en
CYPECAD una obra que previamente hemos introducido en Nuevo Metal 3D. Es el caso, por ejemplo, de querer introducir una cimentación por losa en una nave industrial metida en “Nuevo Metal 3D”.
Introducción automática DXF/DWG: En este caso vamos a ir siguiendo los pasos que marca el asistente. Para poder introducir la obra necesitaremos auxiliarnos en unas plantillas dxf o dwg. Este módulo introduce las plantas, los pilares, las vigas de contorno y las vigas de huecos interiores.
Introducción automática IFC: Este módulo introduce las plantas, los pilares, las vigas de contorno, las vigas de huecos interiores y las cargas de cerramientos a partir de un fichero IFC. En este caso
vamos a ir siguiendo los pasos que marca el
asistente.
A continuación de estos apartados tenemos la posibilidad de ver dos ejemplos de cómo funcionan estos dos asistentes de introducción automática.
Para el desarrollo de esta unidad nos vamos a referir a los pasos que hay que seguir cuando no trabajamos con el módulo de Introducción Automática de Obras, sino que vamos a ver el procedimiento a seguir cuando en la ventana anterior hemos seleccionado Obra Vacía.
Al aceptar esta ventana accederemos a la ventana de Datos Generales.
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En esta ventana indicaremos la Normativa, Materiales, Cargas, Opciones,… que vamos a
emplear en el cálculo de la estructura. En la siguiente unidad didáctica se explicará más detenidamente qué son cada uno de los apartados de esta ventana y cómo hacer modificaciones en los mismos. A esta ventana vamos a poder acceder en cualquier momento sin más que ir al menú Obra >
Datos Generales.
Al pinchar en el botón “Aceptar” de la ventana Datos Generales, nos aparecerá la primera vez una ventana para definir los Estados Límite. La configuración de esta ventana dependerá de la normativa seleccionada para el cálculo de la obra. Al igual que ocurre con la ventana Datos
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Generales, esta ventana de Estados Límite se explicará con mayor detalle en la unidad didáctica siguiente.
Ventana de Estados Límite:
1.3. Aspecto del programa Una vez aceptamos todas las ventanas que aparecen al crear una obra nueva, accedemos a la ventana de trabajo de CYPECAD:
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En esta ventana vemos que el programa CYPECAD se compone de unas Pestañas
Inferiores:
Entrada de Pilares
Entrada de Vigas
Resultados
Isovalores
Deformada
Seguridad y Salud
Y de unos Menús Superiores que varían en cada pestaña.
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El procedimiento que seguiremos nos lo marcan principalmente las Pestañas Inferiores, es decir, iremos trabajando consecutivamente en cada una de las pestañas, siguiendo el orden marcado de izquierda a derecha.
Explicamos a continuación qué es lo que vamos a tener que definir en cada una de las pestañas y el aspecto del menú superior que en ellas aparece.
Pestaña de Entrada de Pilares: En esta pestaña vamos a crear las Plantas o Grupos de los que se compone la estructura y vamos a introducir los Pilares de la misma. Si tenemos que introducir Pantallas, por ejemplo para los ascensores, lo haremos desde el mismo menú de introducción de pilares. También podremos introducir Líneas de Replanteo para obtener posteriormente un plano de replanteo de la estructura.
Los Menús de esta pestaña son los siguientes:
Siendo el menú Introducción el que empleamos para insertar todo lo comentado en el párrafo anterior. Debajo de la línea de menús aparecen dos filas de Iconos:
La primera fila de iconos es más o menos igual en todas las pestañas de CYPECAD, ya que fundamentalmente contiene los iconos que nos dan acceso a la Gestión de Archivos, Grabar la Obra, Insertar Dxf-Dwg, Capturas, Iconos de Zoom y en la parte de la derecha la Configuración
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General, Imprimir Listados y Planos y dos iconos que activan o desactivan la siguiente fila de iconos y el que los menús superiores se muestren en el lateral derecho de la ventana de trabajos desplegados.
La segunda fila de iconos varía en función de la pestaña en la que estemos situados ya que lo que nos muestra son los iconos de acceso directo a diferentes opciones contenidas en los menús superiores y como ya hemos comentado, estos varían en cada una de las pestañas.
Mostramos a continuación el aspecto del resto de pestañas y sus correspondientes menús sin entrar
a
describirlos
en
profundidad
puesto
que
lo
trataremos
en
las
unidades
correspondientes.
Pestaña Entrada de Vigas:
Menú Entrada de Vigas:
Pestaña Resultados:
Menú Resultados:
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Pestaña Isovalores:
Menú Isovalores:
Pestaña Deformada:
Menú Deformada:
Pestaña Seguridad y Salud:
Menú Seguridad y Salud:
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1.4. Pasos a seguir en la introducción y cálculo de una obra Los pasos que seguiremos en la introducción y cálculo de una obra son los que desarrollamos a continuación. Todos ellos los veremos detalladamente en el desarrollo de las siguientes unidades didácticas.
Definición de los Datos Generales : Ya hemos visto en el apartado 1.1, que la ventana de Datos Generales nos aparecerá siempre que creemos una nueva obra y que de todos modos siempre se puede acceder a ella para modificar las Normas, los Materiales, las Cargas, las Opciones de Cálculo… yendo al menú
Obra > Datos Generales.
A continuación y desde la Pestaña de Entrada de Pilares realizaremos los siguientes pasos:
Introducción de Plantas: Desde el menú Introducción > Plantas/Grupos crearemos las plantas o los grupos de la estructura (veremos en la siguiente unidad la diferencia entre ellos). En la ventana que aparece definiremos la Altura entre unas plantas y otras, elegiremos la Categoría de Uso de cada planta e insertaremos las SCU
(Sobrecargas de Uso) y CM (Cargas Muertas) de cada una de ellas. La altura se mide desde la cara superior de un forjado hasta la cara superior del forjado siguiente, es decir, no es la altura libre entre plantas. En el caso de la planta 1 la altura se mide desde la cara superior de las zapatas o losas de cimentación (dependiendo del tipo de cimentación que tengamos) hasta la cara superior del forjado de la primera planta. El grupo Cimentación no tenemos que crearlo ya que el programa lo genera automáticamente. Para definir más de una categoría de uso en una estructura, tendremos que hacerlo en la ventana de Datos Generales.
Las SCU de las plantas son las que indica la norma en función del uso que se vaya a dar a esa planta y en la columna CM introduciremos las cargas muertas de los elementos que no introducimos para el dimensionado de la estructura, es decir, aquí introduciremos el peso de los solados, la tabiquería, los falsos techos…
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Aprovechamos para comentar, que en las diferentes ventanas de introducción de datos nos encontraremos unas ayudas. En el caso de esta ventana de “Insertar Plantas” las ayudas que aparecen son las siguientes:
El botón CTE: que nos lleva al artículo del CTE en el que aparecen las Sobrecargas de Uso que hay que emplear en función de las categorías y subcategorías de uso.
El icono del libro: que nos muestra una información adicional, en este caso, sobre las cargas, y que nos puede ser muy útil a la hora de rellenar las casillas de esa ventana.
El icono de la interrogación: que nos recuadra en azul aquellos apartados de los que el programa nos muestra una ayuda en pantalla. Para desactivar esta ayuda tenemos que pinchar de nuevo sobre dicho icono o bien pulsar botón derecho.
Todas estas ayudas nos evitan tener que consultar el manual, normativas, apuntes,… y como
ya hemos comentado, aparecerán en muchos menús y ventanas flotantes de CYPECAD.
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Introducción de Pilares: El siguiente paso es introducir los pilares de la estructura. Para ello nos iremos al
menú Introducción > Pilares, Pantallas y Arranques > Nuevo Pilar . En la ventana que aparece indicaremos de qué planta a qué planta va el pilar, sus coeficientes de pandeo y empotramiento, si forma algún ángulo con la horizontal y de qué tipo es el pilar. Podemos introducir pilares de hormigón (rectangulares o circulares) o metálicos.
Si nuestra estructura tiene pilares apantallados (un lado 5 veces mayor que el otro) o existen pantallas para por ejemplo núcleos de ascensor, tendremos que introducirlos desde el menú Introducción > Pilares, Pantallas y Arranques > Nueva Pantalla. El resto de opciones de este menú las veremos en la siguiente unidad. Por último, desde el menú Introducción > Líneas de Replanteo podemos definir las líneas de replanteo horizontales y verticales que nos permitan posteriormente obtener un plano de replanteo acotado de nuestra estructura.
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Para introducir el resto de la estructura nos tenemos que cambiar de pestaña, por lo que deberemos pinchar en la parte inferior en la Pestaña de Entrada de Vigas . En esta pestaña los pasos que vamos a seguir son los siguientes:
Introducción de Muros: Desde el menú Vigas/Muros > Entrar Muro podremos seleccionar muros de hormigón armado, muros de bloques de hormigón o muros de fábrica de ladrillo.
Una vez seleccionado el tipo de muro indicaremos de qué planta a qué planta va el muro, su espesor o tipo de bloque, según corresponda, y el tipo de cimentación de ese muro. Además podremos también indicar si hay empujes del terreno actuando sobre el muro. La manera de definir las características de cada uno de los tipos de muros veremos que es muy similar, aquí simplemente vamos a mostrar el aspecto de la ventana “Muro de hormigón armado” aunque veremos en el tema correspondiente a los muros
que el resto de tipologías presentan un aspecto similar.
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Introducción de Vigas: Desde el menú Vigas/Muros > Entrar Viga podremos seleccionar diferentes tipos de vigas y sus dimensiones. Las tipologías de vigas son las siguientes: vigas planas, descolgadas, celosías, pretensadas, muretas, zunchos no estructurales, de cimentación o metálicas. En la unidad didáctica correspondiente se desarrollarán en profundidad el resto de opciones del menú Vigas/Muros.
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Una vez introducidos todos los contornos de los forjados mediante vigas y/o muros podremos pasar a introducir los forjados.
Introducción de Forjados: Para la introducción de los forjados nos iremos al menú Paños > Gestión de Paños
> Entrar Paño.
Los tipos de forjados que podemos introducir son los siguientes: forjado de viguetas, losas macizas, reticulares, placas aligeradas, losas mixtas o losas apoyadas en el terreno. Las características y definición de cada uno de ellos también se tratarán en una unidad posterior, así como el resto de opciones de este menú Paños.
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Introducción de Cargas : El siguiente paso es la introducción de cargas. Hay que recordar aquí que nunca hay que introducir cargas de lo que pesan por ejemplo las vigas, los forjados… ya que al
introducir cada uno de estos elementos con sus características y geometría correspondiente ya le estamos indicando al programa su peso, por lo que si introdujéramos esas cargas las estaríamos duplicando. También vamos a recordar aquí que cuando hemos creado las plantas le hemos indicado al programa las SCU y CM que actúan en cada una de ellas. Por lo tanto, no tenemos que volver a introducir esas cargas sobre nuestros forjados o vigas.
Para introducir cargas tenemos que ir al menú Cargas > Cargas, ahí podremos seleccionar el tipo de carga que queremos introducir: puntuales, lineales o superficiales, su valor (siempre sin mayorar) y a qué hipótesis de carga queremos asociar dicha carga (carga permanente, sobrecarga de uso…).
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Otros modos de introducción de cargas los veremos con más detalle más adelante.
Este proceso de introducción de vigas/muros, forjados y cargas lo iremos repitiendo en cada una de las plantas de la estructura. Dependiendo de la estructura que tengamos que calcular puede ser necesaria la introducción de otros elementos estructurales que aunque también trataremos más adelante, pasaremos ahora a comentar brevemente.
Definición e introducción de otros elementos: o
Planos Inclinados/Desniveles: Desde el menú Grupos > Forjados Inclinados/Desniveles, podremos crear los planos necesarios para crear tanto forjados inclinados como para introducir desniveles horizontales en una planta.
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o
Escaleras: Desde el menú Obra > Escaleras , podremos definir las escaleras existentes en nuestra estructura. Nos aparecerá el menú flotante “Escaleras” donde pincharemos sobre el primer
icono para crear un núcleo de escaleras.
Tendremos que definir una serie de datos comunes a todo el núcleo de escaleras como una serie de datos particulares de cada tramo de la escalera.
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Las escaleras pueden estar formadas por uno o varios tramos que pueden ser iguales o diferentes en cuanto a tipología (número o disposición de tiros), número de escalones del tramo, elementos de apoyo… Veremos que al insertar
las escaleras dentro de la estructura el programa no sólo las dimensionará sino que también calculará e introducirá las cargas que estas transmitan a la estructura. o
Estructuras 3D : Si sobre una o varias plantas de nuestra estructura descarga una estructura metálica o de madera que habitualmente calculamos con el programa Metal 3D, podemos con este módulo insertar esa estructura sobre la estructura que estamos introduciendo en CYPECAD sin necesidad de irnos al programa Metal 3D. Esto nos beneficia sobre todo en dos aspectos, el primero es que no tenemos que ir al programa Metal 3D, calcular allí esa estructura y posteriormente insertar en CYPECAD las cargas que esa estructura va a transmitir a obra de CYPECAD sino que el programa lo hará de forma automática. El segundo aspecto es que al calcular la estructura metálica o de
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madera se van a tener en cuenta los desplazamientos y deformaciones que se están produciendo en la estructura sobre la que apea la estructura metálica o de madera y por ello el cálculo de la misma es más preciso.
Para insertar estructuras metálicas o de madera sobre una estructura de CYPECAD tenemos que ir al menú Obra > Estructuras 3D Integradas .
Con todo esto ya podríamos pasar a calcular nuestra estructura. Esto lo haremos cuando no tengamos que calcular la cimentación o cuando aunque tengamos que calcular la cimentación no queramos hacerlo de momento porque nos sea más cómodo hacerlo después de revisar y aplicar posibles modificaciones a nuestra obra. En cualquier caso, para calcular la cimentación debemos tener calculada la estructura y cualquier cambio que en ella hagamos y que nos afecte a las cargas que llegan a cimentación nos obligará a dimensionar nuevamente la cimentación para que se tengan en cuenta dichos cambios.
Introducción de Elementos de Cimentación: Para introducir los elementos de cimentación nos iremos al menú Cimentación >
Elementos de Cimentación > Nuevo . Podremos introducir zapatas o encepados que recojan uno o varios pilares.
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Desde el menú Cimentación > Vigas Centradoras y de Atado > Entrar Viga podremos introducir cualquiera de estos tipos de vigas que unan las diferentes zapatas o los encepados de la estructura.
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Si la cimentación de la obra se realiza mediante Vigas o Losas Flotantes, estas se introducen desde los menús Entrar Viga y Entrar Paño respectivamente. Además, en este caso la cimentación se calcula obligatoriamente a la vez que el resto de la estructura.
El siguiente paso es calcular la obra.
Cálculo de la Obra: Para calcular la Obra nos iremos al menú Calcular > Calcular Obra . Podemos seleccionar cualquiera de las dos opciones: incluso cimentación o sin dimensionar cimentación, según queramos.
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Antes de comenzar el cálculo de la obra el programa hace una comprobación de geometría de cada una de las plantas para ver si hay errores que imposibiliten el cálculo de la misma. Este paso lo podemos también hacer a medida que vamos introduciendo los datos de las plantas seleccionando en el menú Calcular >
Comprobar Geometría del Grupo Actual o Comprobar Geometría de Todos los Grupos.
Una vez finalizado el cálculo de la Obra pasaremos a revisar los resultados. Para ello tenemos que situarnos en la Pestaña de Resultados.
Revisión de Resultados: En esta pestaña revisaremos todos los errores que tengan los pilares, las vigas, los muros, los forjados, la cimentación… También podremos modificar e igualar los armados de los diferentes elementos para unificar resultados y simplificar los listados y planos. Siempre que hagamos modificaciones que impliquen un cambio en la geometría deberemos volver a calcular la obra ya que el cambiar las inercias y rigideces de los elementos estructurales hace que el reparto de cargas sea diferente. Es por ello por lo que se recomienda revisar primero si es necesario hacer cambios de geometría, si es así habrá que calcular de nuevo la obra y una vez que ya no tengamos que hacer más modificaciones geométricas pasaremos a hacer las modificaciones e igualaciones de armado que estimemos oportunas.
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Ya desarrollaremos en la unidad correspondiente cómo se consultan los errores, cómo se solventan y cómo se realizan las modificaciones e igualaciones de armados de los diferentes elementos de la estructura.
Por último, vamos a pasar a ver cómo podemos obtener los planos y listados de la obra.
Configuración y obtención de Planos y Listados: Para obtener listados nos vamos a ir al menú Archivo > Imprimir > Listados de la
Obra, seleccionaremos el listado que queramos y el programa nos mostrará una vista preliminar del mismo que podremos lanzar directamente a la impresora o que podremos guardar en diferentes formatos: Pdf, Rtf o Html.
Para obtener planos nos vamos a ir al menú Archivo > Imprimir > Planos de la
Obra, seleccionaremos el tipo de plano que queremos obtener y configuraremos la información que queramos que aparezca en dicho plano, así como la escala del plano, los detalles constructivos que queramos insertar, cajetín… Los planos
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podemos obtenerlos en formatos Dxf o Dwg, o podemos lanzarlos a la Impresora o al Plotter que queramos.
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