UNIVERSIDAD “ALAS PERUANAS”
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL RESISTENCIA DE MATERIALES AUTODESK ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESIONAL
Ciclo
:V
Docente
: ING. Ramon Berrocal Godoy
Alumno
: Carlos Alberto Huayhua Quispe Ayacucho- Peru 2018
OBJETIVOS
1.1 Objetivo general -
Describir la aplicación del software Autodesk robot structural analysis profesional.
1.2 Objetivos específicos -
Describir brevemente que es la metodología BIM y sus beneficios
-
Describir el software Autodesk robot structural analysis profesional
-
Realizar un caso caso practico de diseño diseño de una estructura, desde la creación creación del modelo geométrico, modelo analítico.
-
Realizar el análisis y revisar sus diferentes tipos de análisis tanto por diagramas y por mapas
-
Realizaremos el diseño del hormigon armado.
MODELADO DE INFORMACIÓN DE CONSTRUCCIÓN El modelado de información de construcción (BIM, Building Information Modeling), también llamado modelado de información para la edificación,1 es el proceso de generación y gestión de datos de un edificio durante su ciclo de vida2 utilizando software dinámico de modelado de edificios en t res dimensiones y en tiempo real, para disminuir la pérdida de tiempo y recursos en el diseño y la construcción.3 Este proceso produce el modelo de información del edificio (también abreviado BIM), que abarca la geometría del edificio, las relaciones espaciales, la información geográfica, así como las cantidades y las propiedades de sus componentes.
OBJETIVOS
1.1 Objetivo general -
Describir la aplicación del software Autodesk robot structural analysis profesional.
1.2 Objetivos específicos -
Describir brevemente que es la metodología BIM y sus beneficios
-
Describir el software Autodesk robot structural analysis profesional
-
Realizar un caso caso practico de diseño diseño de una estructura, desde la creación creación del modelo geométrico, modelo analítico.
-
Realizar el análisis y revisar sus diferentes tipos de análisis tanto por diagramas y por mapas
-
Realizaremos el diseño del hormigon armado.
MODELADO DE INFORMACIÓN DE CONSTRUCCIÓN El modelado de información de construcción (BIM, Building Information Modeling), también llamado modelado de información para la edificación,1 es el proceso de generación y gestión de datos de un edificio durante su ciclo de vida2 utilizando software dinámico de modelado de edificios en t res dimensiones y en tiempo real, para disminuir la pérdida de tiempo y recursos en el diseño y la construcción.3 Este proceso produce el modelo de información del edificio (también abreviado BIM), que abarca la geometría del edificio, las relaciones espaciales, la información geográfica, así como las cantidades y las propiedades de sus componentes.
BIM 3D DATOS PARAMÉTRICOS EN UN MODELO COLABORATIVO Esta dimensión se enfoca en los objetos, como columnas, vigas y muros, que representarán toda la geometría del proyecto. En este modelo los arquitectos, ingenieros,
constructores,
manufacturadores
y
directores,
entre
otros
profesionales, pueden recoger o generar información de acuerdo a sus necesidades. Los participantes no solo pueden ver el edificio en tres dimensiones con anticipación, también puede actualizar las vistas durante todo el ciclo de vida del proyecto. Gracias
a
estas
funciones,
la
comunicación
y
visualización
mejoran
considerablemente, reduciendo la necesidad de iteraciones y correcciones.
BIM 4D INTEGRACIÓN DE CALENDARIOS Y TIEMPOS Esta dimensión permite controlar la eficiencia y duración de las distintas tareas del proyectos, simulando los tiempos de todas las fases y trabajos. Este control posibilita una planificación detallada con estimaciones y la visualización del progreso de todas las actividades. Además, un seguimiento detallado permite una coordinación eficiente de los especialistas y sus actividades, mejorando los tiempos y el uso de recursos.
BIM 5D ESTIMACIONES DE COSTOS Y CONTROL DE GASTOS A través de la estimación y gestión de costos, esta dimensión se orienta en la optimización de la rentabilidad del proyecto. El sistema permite definir l a cantidad de materiales y estimar los gastos de operación para simular los costos de todas las fases.
En combinación con 3D y 4D, es posible calcular la relación entre los costos, los tiempos y los esfuerzos invertidos, para controlar la eficiencia de las decisiones implementadas.
BIM 6D COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO Y SUSTENTABILIDAD Simula el comportamiento de los sistemas de ahorro energético y la gestión de recursos, entregando información fundamental para la toma de decisiones. Gracias a esto es posible seleccionar las mejores técnicas y tecnologías para cada proyecto, optimizando el consumo de energía y reduciendo lo más posible los daños al medio ambiente.
BIM 7D GESTIÓN DEL CICLO DE VIDA Y FACILITIES MANAGEMENT Entrega un control logístico y operacional para el uso y mantención del edificio. En esta dimensión es posible agendar y monitorear inspecciones, reparaciones y tareas de mantenimiento, además de contar con información valiosa para detectar fallas de funcionamiento y áreas a mejorar. Como resultado, es posible gestionar estas tareas de forma más eficiente, en menos tiempo y antes de que su solución requiera de una inversión mayor de recursos.
ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL DEFINICIÓN Y APORTES El software Robot Structural Analysis Professional proporciona a los ingenieros de estructuras funciones avanzadas de análisis y simulación de construcción para estructuras grandes y complejas. El software ofrece un flujo de trabajo dinámico, lo que permite a los ingenieros realizar simulaciones y análisis de una gran variedad de estructuras más rápidamente. Es considerada una elección factible en plataforma de cálculo. Es un programa de cálculo de estructuras por elementos finitos que incluye una amplia variedad de códigos de diseño para el adecuado dimensionamiento de todo tipo de estructuras metálicas y de hormigón, además recoge la posibilidad de contemplar otros materiales estructurales. El programa Autodesk Robot ofrece distintos tipos de análisis de estructuras tales como estático lineal, no lineal de 2º orden (p delta), pandeo global o análisis sísmico y detalla los resultados obtenidos en el cálculo tanto de forma gráfica como tabular. Existen muchas aplicaciones para el cálculo de estructuras en el mercado integradas más o menos dentro de los procesos de diseño de estructuras y muy localizadas en el cumplimiento del código técnico español pero, ¿qué aporta la utilización de Robot Structural Analysis dentro de mi análisis estructural? Lidera el análisis y diseño de estructuras tipo losa, empleando la tecnología MEF para el análisis estructural. Es posible considerar prácticamente cada forma de placa o esquema de cargas, además que el programa dispone de opciones que ofrecen esquemas automáticos de cargas. El programa automáticamente considera los momentos en la losa para tener en cuenta los efectos de torsión, también genera las secciones de armado indispensables para los estados límites último y de servicio (incluso la fisuración y la flecha). Además el software permite al usuario obtener los resultados para el punzonamiento y un análisis rápido del punzonamiento para capiteles o vigas portantes para cualquier material. Es así que, supera en capacidades a muchos otros programas de su condición y permite al usuario analizar de forma rigurosa el verdadero comportamiento no
lineal de una estructura. Gracias a la aplicación de la carga mediante incrementos de la misma, la actualización de la matriz de rigidez y de la geometría después de cada incremento; y la realización de un análisis simple y eficaz de varios tipos de no linealidad, incluso análisis P-Delta, barras en sólo tracción o compresión y apoyos unidireccionales, cables con o sin pretensado, rótulas plásticas y despegue del apoyo. Además, es posible definir la carga crítica debida al pandeo para las estructuras tipo pórtico o lámina. Otro dato es que aporta capacidades líderes en el mercado para el análisis dinámico de las estructuras. El programa automáticamente convierte cargas en masas añadidas conforme a los requisitos exigidos y realiza a su vez informes relativos a la frecuencia de cada modo. Tras el análisis modal, el usuario puede efectuar el análisis sísmico, espectral o temporal. Es posible llevar a cabo de forma sencilla el análisis dinámico para cualquier tipo de estructura. Las informaciones relevantes respecto de la velocidad, desplazamiento y características de la aceleración bajo el impacto de la carga dinámica son susceptibles de calcularse para estudiar, por ejemplo, la respuesta a asentamientos en una losa o apoyos de un puente.
CARACTERÍSTICAS Este software proporciona a los ingenieros herramientas para el análisis y simulación de estructuras grandes y complejas. Algunas de las características son:
Opciones flexibles de resolución: Las opciones flexibles de resolución le permiten simular donde desee en función de sus necesidades. Si va a realizar pruebas con la configuración de un análisis, utilice sus recursos para iterar y optimizar su configuración. Cuando esté listo para lanzar una simulación con más cantidad de recursos, utilice la potencia de la nube y libere los recursos locales para otras tareas. Simulación de cargas de viento: Los resultados de la generación de vientos se pueden usar para realizar un mayor análisis o para comprobar un enfoque basado en códigos.
La predicción de los efectos de las cargas de vientos en una fase temprana puede ayudar a mostrar las respuestas perjudiciales de los edificios inducidas por el viento antes de que los cambios del sistema estructural se conviertan en un problema de rediseño inesperado y costoso.
Método de análisis directo: El método de análisis directo (DAM) es un nuevo enfoque de AISC para el diseño de la estabilidad que se aplica a estructuras de acero y que está compuesto por todos los tipos de sistema estructural.
Este enfoque es riguroso, práctico y personalizable.
La implementación de DAM produce unos resultados fiables y fáciles de usar, y el aumento del tiempo dedicado al análisis y el diseño es prácticamente imperceptible.
Los ingenieros podrán estar seguros de que sus análisis y diseños completados con el software tendrán en cuenta todos los efectos de estabilidad requeridos por el código.
Vínculo bidireccional con Revit: El vínculo entre REVIT y Robot Structural Analysis Professional facilita el proceso de diseño iterativo y el intercambio de datos. Mejora la colaboración entre los diseñadores y los ingenieros y muestra el valor de BUILDING IMFORMATION MODELING (BIM) Para los ingenieros de estructuras. Robot Structural Analysis también ayuda a integrar los análisis en el proceso de BIM y es compatible con las necesidades de flujo de trabajo de los diseñadores de estructuras. Generación automática de mallas y modelado estructural avanzados: Las potentes técnicas de generación automática de mallas permiten a los ingenieros de estructuras trabajar sin esfuerzo, incluso con los modelos más complejos. Puede manipular de forma independiente la generación automática de la malla y la definición manual de los parámetros de mallado para cada panel. Esta función ofrece la posibilidad de crear una malla finita de alta calidad. Localizada para mercados globales: Robot Structural Analysis Professional brinda su ayuda a los equipos de diseño multinacionales con el uso de varios idiomas. Puede realizar análisis estructurales en un idioma y darlos a conocer en otro, incluidos inglés, francés, rumano, español, neerlandés, ruso, polaco, chino y japonés, y puede utilizar una combinación de las unidades imperiales y métricas con el mismo modelo estructural.
Materiales y soporte de códigos de diseño: Disfrute de más de 60 bases de datos de materiales y secciones procedentes de todo el mundo. Con una matriz de 70 códigos de diseño integrados, los ingenieros de estructuras pueden trabajar con formas de sección específicas de cada país, unidades imperiales o métricas, así como con códigos de construcción específicos del país con el mismo modelo integrado. Solución integrada para hormigón y acero: Cree módulos de diseño de hormigón armado y de diseño de acero basados en más de 40 normas sobre acero internacionales y 30 códigos de hormigón armado. API abierta y flexible: Robot Structural Analysis Professional utiliza las tecnologías de modelos de objetos componentes (COM, Component Object Model) de Microsoft, lo que permite una API abierta y flexible. Cargas estructurales y combinaciones de cargas: En función de la duración y del tipo de carga, puede crear cargas definidas de naturalezas diferentes, como muertas, activas, de viento o sísmicas. Aplique diferentes tipos de cargas (por ejemplo, nodales, lineales o planas) a una estructura para los casos de carga definidos. Están disponibles definiciones manuales y automáticas de combinaciones de carga de acuerdo con muchas de las normas nacionales. Gran variedad de funciones de análisis: Investiga tanto el comportamiento lineal como el no lineal de varios tipos de estructuras. Disfrute de análisis sencillos y eficaces de muchos tipos como estáticos, modales, no lineales, sísmicos, temporales, etc. Estos análisis abarcan todos los tipos de análisis que un ingeniero de estructuras necesite realizar durante un proyecto de cualquier tipo. Solucionadores
de
análisis
solucionadores
permiten
de
realizar
ingeniería: análisis
Los
rápidos
dinámicos
y
dinámicos
estructurales
para
estructuras de cualquier tamaño. Los eficaces algoritmos de análisis están diseñados y optimizados para procesadores de equipos multinúcleos y con cuatro núcleos, lo que permite a los ingenieros de estructuras disfrutar de una velocidad de cálculo con la que obtendrán resultados de análisis de ingeniería para estructuras complejas en minutos en lugar de horas. Soporte de generación de informes de resultados de análisis: Robot Structural Analysis Professional proporciona flexibilidad a la hora de obtener los resultados del análisis estructural, así como para crear informes sobre estos resultados. Con diferentes
métodos para acceder y presentar los resultados analíticos, los ingenieros de estructuras pueden preparar muy rápidamente la documentación de estructuras finales.
APLICACIÓN El presente trabajo de aplicación tendrá la siguiente estructura: 1. Creación del modelo geométrico a. Configuraremos las normas técnicas, las unidades (m, kg, N, etc) para los elementos b. Definiremos los materiales (vigas, columnas, lozas, muros) c. Definiremos las secciones de los materiales d. Colocaremos las columnas, las columnas, las lozas, muros 2. Creación del modelo analítico a. Agruparemos a los elementos para aplicarles las cargas b. Definiremos varios casos de carga (peso propio, viento, sismos, cargas modales, combinación de cargas), c. Aplicaremos las cargas. d. Crearemos el mallado que será útil para nuestra corrida de análisis e. Ejecutaremos nuestro analisis 3. Resultado de análisis a. Revisaremos el resultado por diagramas b. Resultados por mapas 4. Diseño de hormigon armado a. Diseño de barras de hormigon armado teorico b. Diseño de armadura real de barras c. Armadura de paneles d. Diseño de fundaciones
1. CREACIÓN DEL MODELO GEOMETRICO UNIDADES Y FORMATOS Aquí podemos definir las unidades con las que trabajaremos, las normas , etc.
CONFIGURACION DE LINEAS DE CONSTRUCCION Definiremos las líneas guias sobre el cual construiremos el edificio.
DEFINICION DE MATERIALES Definiremos
los
materiales
tales
como
el
acero,
hormigon
con
sus
características, por ejemplo hormigon H-250, o acero A36, incluso podemos crear nuestro propio perfil.
DEFINICION DE SECCIONES Aquí definiremos los parámetros de las secciones de las columnas y vigas y el material del cual estará compuesto de acuerdo a las normas, pueden ser de acero u hormigón, también definiremos las dimensiones de estas: por ejemplo una viga de hormigon de 0.40x0.40 de base
COLOCACION DE PILARES (COLUMNAS) en esta sección una vez definido los materiales, las normas, las líneas de construcción, definido las secciones de las vigas, columnas y losas pasaremos a colocarlos en el área de trabajo en este caso colocaremos las columnas ya creadas de 0.70x0.70
COLOCACION DE VIGAS Ahora colocaremos las vigas de acuerdo al plano, en este caso colocaremos las vigas de 0.40x0.40 en sus respectivas ubicaciones.
CREACION DE ESPESORES (PLANTAS Y MUROS ESTRUCTURALES) En este apartado definiremos las dimensiones, parametros y los materiales con las cuales estarán compuestas las lozas.
ESPESORES NERVADOS(ORTOTROPOS) También podemos elegir lozas de espesores nervados, nervados, en este caso solo solo lo ilustraremos porque nuestras lozas serán uniformes.
COLOCACION DE LOSAS DE PLANTA Una vez definido las losas y sus parámetros colocamos en los pisos correspondientes
COLOCACION DE MUROS Como en el plano también nos indican que necesitamos colocar muros, entonces también definiremos las características de los muros y sus parámetros para luego colocarlos en sus respectivas ubicaciones.
COPIAR PLANTAS Como las plantas desde el primer piso al ultimo son iguales entonces copiaremos las plantas.
2. CREACIÓN DEL MODELO ANALÍTICO CREACION DE GRUPOS Para efectos de aplicarles algunas propiedades a los elementos que hemos creado (vigas, columnas, muros, losas), necesitamos agruparlos ya que son una gran cantidad de elementos.
CREAMOS EL TIPO DE ARMADURA DE PLETINAS Antes de aplicar las características por ejemplo en las losas, determinaremos los parámetros de acuerdo al catalogo de las normas, por ejemplo el tipo de acero para la norma ACI 318-11 (grado 60) y otras características que la norma nos permita,
CREAMOS EL TIPO DE ARMADURA DE VIGAS Igual que definimos lar características de las vigas de acuerdo al catalogo de la norma con la que estamos trabajando en este caso es la ACI- 318-11
CREAMOS LOS GRUPOS Una ves realizada las características de los elementos de nuestro diseño, creamos los grupos y luego aplicamos estas características a estos grupos.
APLICO LAS PROPIEDADES DE LAS COLUMNAS CREADAS
APLICACIÓN DE APOYOS En este apartado aplicaremos los apoyos, en este caso podemos seleccionar entre apoyos nodales, lineales, superficiales, dentro de ellos podemos seleccionar otras características de estos apoyos de acuerdo a la naturaleza del suelo de fundación..
Hacemos doble click en base
CREACION DE CASOS DE CARGA Una vez ya creado nuestra estructura es momento de crear los casos de carga, tales como la carga permamente (carga propia), cargas variables, cargas, de viento, cargas de nieve, cargas modales, cargas sísmicas y otros. Para aplicarlas a nuestra estructura
CREAMOS LA CARGA MODAL PARA CREAR LA CARGA DE SISMO
CARGAS DE VIENTO Aquí aplicaremos la carga de viento, indicaremos la velocidad del viento, su dirección para que el robot se encargue de realizar el análisis.
APLICACIÓN DE CARGAS Ahora aplicaremos la carga permanente que es el peso propio de la estructura y algunos adicionales de acuerdo a como lo requiera el proyecto.
CARGA PERMANENTE Aplicaremos la carga permanente que es la carga propia de la estructura.
COMBINACION DE CARGAS También podemos realizar una combinación de cargas de acuerdo a los que hemos creado
CREACION DE MALLADO Ahora crearemos el mallado de elementos finitos para que nuestros cálculos en el análisis sean mas precisos.
Gererar el modelo de mallado
CORRIDA DE ANALISIS Una vez generado el mallado corremos el análisis de toda la estructura.
VERIFICACION DE RESULTADOS Ahora evaluaremos los resultado, esto se puede ver mediante tablas, mediante mapas o diagramas
3. RESULTADO DE ANÁLISIS RESULTADOS POR DIAGRAMAS Aquí podemos escoger que tipo de resultados queremos ver
RESULTADOS POR MAPAS En el resultado por mapas la diferencia se ven en los colores y su leyenda
4. DISEÑO DE HORMIGON ARMADO DISEÑO DE ELEMENTOS Una vez realizado el análisis y obtenido todos los resultados, diseñaremos mas a profundidad los elementos de nuestro proyecto de acuerdo a la norma con la cual estamos trabajando, para tener nuestra armadura teorica.
Verificación de la armadura
Ahora realizaremos los cálculos para encontrar el acero de acuerdo a los requerimientos y según la norma
Una vez calculado la armadura teorica, pero existe muchos mas parámetros que se tienen que tomar en cuenta tales como la separación entre los estribos, las secciones internas de esos estribos, el tipo de acero longitudinal, los ganchos y la longitud del solape, todos esos parámetro también podemos calcular con el robot pero lo haremos con el la opción de la armadura real. Modificamos algunos parámetro y ejecutamos para crear nuestra armadura real.
Modificaremos algunos parámetros Con la opciónes de calculo y disposiciones de armadura OPCIONES DE CALCULO
Ahora modificaremos con la opción disposición de las armaduras
Y le damos en calcular
Afinamos los errores y finalmente generamos nuestro plano de ejecución
