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UNIDAD DIDÁCTICA 6
EJEMPLO DE CÁLCULO DE UNA ESTRUCTURA CON CELOSÍAS O CERCHAS DE MADERA
MÁSTER UNIVERSITARIO DE GESTIÓN Y DISEÑO
DE PROYECTOS E INSTALACIONES CURSO 2014-2015
ASIGNATURA CÁLCULO Y DISEÑO DE EDIFICACIONES ASISTIDO POR ORDENADOR
UNIDAD 6. EJEMPLO DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS CON CELOSÍAS O CERCHAS DE MADERA
INDICE página
OBJETIVOS..................................................................................................................................3 INTRODUCCIÓN. ......................................................................................................................... 4 6.1. DATOS DE PARTIDA......................................................................................................5 6.2. GENERADOR DE PÓRTICOS. ..................................................................... ................. 5 6.3. EXPORTACIÓN DE LA ESTRUCTURA A NUEVO METAL 3D................... ................. 9 6.4. IMPLEMENTACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE CERCHAS EN CYPECAD............... 29 RESUMEN...................................................................................................................................32
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UNIDAD 6. EJEMPLO DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS CON CELOSÍAS O CERCHAS DE MADERA
OBJETIVOS Describir los pasos necesarios para la introducción de la cubierta de una edificación realizada con celosías o cerchas de madera mediante el programa informático nuevo Metal 3D de CYPE. Describir los pasos necesarios para la importación de una estructura (resuelta en Nuevo Metal 3D) en CYPECAD.
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INTRODUCCIÓN Las estructuras de celosías o cerchas permiten salvar grandes luces sin tener que utilizar gran cantidad de material. Además, si éstas son de madera, confieren a la edificación mayor sensación de calidez y contribuyen a un desarrollo más sostenible en el sector de la construcción. En esta unidad se describen los pasos a seguir para introducir en CYPE una estructura compuesta con cerchas de madera y calcularla.
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6.1. DATOS DE PARTIDA Se desea cubrir una edificación de 12 x 9 metros, con una cubierta cuya estructura sea de cerchas de madera. Dicha edificación tendrá uso de habitación multiusos y estará situada en Orihuela (Alicante). Para cubrir dicha estancia se ha diseñado una cubierta cuya estructura se compone de 4 cerchas de madera de 9 metros de luz separados 4 metros, por lo que el número de vanos será igual a 3. Se considera que la carga muerta de la cubierta es de 120 Kg/m2 y su sobrecarga es de 40 Kg/m2. Del mismo modo se considera un peso de 10 Kg/m2 en los cerramientos laterales. 6.2. GENERADOR DE PÓRTICOS Dentro del programa Metal tengo que seleccionar Generador de pórticos y abrir una carpeta nueva.
A continuación rellenaremos los datos de la obra y aceptamos
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Del mismo modo vamos rellenando los datos del diseño de las cerchas.
Nota: Se ha escogido la celosía americana a modo de ejemplo ya que esta estructura se podría haber resuelto con un tipo de cercha más sencilla.
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Una vez que ya tenemos definido el pórtico principal, debemos introducir dos muros a ambos lados ya que las cerchas van a estar apoyadas en dos muros de carga y además van a ser éstos quien aguanten las cargas de viento lateral. Para introducir estos muros debemos pinchar con el ratón en el lado exterior de cada pilar es decir, entre la cota de 3 metros y el pilar, y nos aparecerá el Menú de edición donde tendré que pinchar en Muro lateral.
Rellenamos los datos de muro lateral y acepto.
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Seguidamente, exportamos a Nuevo Metal 3D.
Rellenamos y aceptamos
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6.3. EXPORTACIÓN A NUEVO METAL 3D Se nos abre el programa Nuevo Metal 3D de CYPE donde habrá que rellenar los datos de la Nueva obra.
A continuación borramos todos los pórticos menos el primero. Para ello ticamos en Nudo > Borrar y seleccionaremos los pórticos 2, 3 y 4.
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De la misma manera borramos los dos pilares del primer pórtico ya que nuestras cerchas apoyarán sobre unos muros de carga. Para ello pinchamos sobre los apoyos de los dos pilares (se marcan en naranja) y presionamos el botón de la derecha del ratón.
Para poder trabajar mejor sobre la cercha podemos crear una nueva vista del plano YZ en Ventana > Abrir nueva
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Seleccionamos dos líneas del plano de la vista que queremos crear, lo nombramos (PlanoYZ) y aceptamos.
El siguiente paso es crear dos barras de 30 cm a ambos lados de los apoyos de la cercha
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Una vez hecho esto hay que crear la pieza nueva que va de extremo a extremo del cordón inferior. Entonces seleccionamos Barra > Crear piezas y pinchamos sobre los nuevos nudos creados.
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A continuación definimos los dos apoyos de la cercha seleccionando Nudo > Vinculación exterior y pinchamos sobre los nudos.
Asignamos una articulación o apoyo fijo al nudo de la izquierda y un apoyo móvil al nudo de la derecha.
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Una vez definidos los apoyos, tenemos que elegir el tipo de madera de las barras de la cercha. Para ello escogemos la opción Obra> Perfiles de madera.
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Aquí se nos abrirá una ventana donde tendremos que escoger el tipo de madera a utilizar.
Posteriormente pasamos a definir las barras de la cercha en Barra > Describir perfil.
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Seleccionamos las barras a las que queremos asignarles un perfil y presionamos el botón de la derecha del ratón. Primero nombramos el cordón superior e inferior de la cercha y luego los montantes y las diagonales.
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Para ver la estructura en 3D selecciono Ventana > 3D
Posteriormente pasamos a generar los planos de las cerchas que van a componer la estructura seleccionando Generación >Planos y pinchando en dos líneas del plano que queremos generar.
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Seguidamente introducimos las correas y las definimos de la misma manera que hemos hecho anteriormente. Barra > Nueva y se pincha de nudo a nudo.
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Una vez introducidas las barras hay que asignarles un perfil. Barra > Describir perfil y seleccionamos las correas (se marcarán en naranja)
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También habrá que definir la inclinación de las correas en Barra > Describir disposición.
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Se seleccionan las correas de la derecha.
Y de la izquierda.
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Para ver la estructura en 3D pinchamos en Obra > Vista 3D
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Por último, antes de calcular la estructura, tenemos que cambiar la dirección de reparto de cargas de los paños de la cubierta. Para realizar esto debemos pinchar en Carga > Modificar la dirección de reparto de cargas y ticar en dos puntos del paño a modificar.
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Una vez que tenemos toda la estructura definida, la calculamos en la opción Cálculo > Calcular
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Terminado el cálculo podemos hacer la comprobación de las barras
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Cálculo > Comprobaciones E.L.U. y seleccionando cada barra, el programa nos da los resultados en un archivo pdf.
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Finalmente la estructura quedaría de la siguiente manera.
6.4. IMPLEMENTACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE CERCHAS DE MADERA EN CYPECAD Abrimos la estructura de muros de carga de CYPECAD donde vamos a insertar la estructura de cerchas de madera que acabamos de calcular. Seleccionamos Obra > Estructura 3D integradas
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Pinchamos en el icono Importar una obra de Nuevo Metal 3D
Se nos abrirá la carpeta con los archivos de Nuevo Metal 3D, seleccionamos el de la estructura de cerchas de madera y lo insertamos en nuestra edificación de muros de carga.
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Para finalizar, visualizaremos las estructura completa en 3D. Grupos > Vista 3D edificio.
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RESUMEN El uso de programas informáticos para el cálculo de estructuras facilita la labor al proyectista haciendo que no se convierta en una tarea tediosa y eterna. Ni que decir tiene que el uso de programas informáticos para el cálculo de estructuras es una herramienta que solo se debe utilizar por calculistas capacitados y conocedores la materia.
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