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Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

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Nuevo Metal 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3. Ejemplo práctico Nuevo Metal 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.1. Descripción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2. Generador de pórticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2.1. Cargas que genera el programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

3.3. Nuevo Metal 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.3.1. Introducción de nudos y barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

3.3.2. Descripción de nudos y barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.3.3. Disposición de perfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3.3.4. Agrupación de barras iguales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3.3.5. Asignación de material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23

3.3.6. Coeficientes de empotramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3.3.7. Hipótesis de cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3.3.8. Pandeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3.3.9. Pandeo lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27

3.3.10. Cálculo y dimensionado de la estructura . . . . . . . . . . .28

3.3.11. Placas de anclaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40

3.3.12. Cimentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

3.3.13. Salida de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 3

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4 Estructuras

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Page 5: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 5

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3.2. Generador de pórticos

Para el dimensionamiento de las correas de cubierta y lageneración de las cargas al Nuevo Metal 3D, se emplearáel programaGenerador de pórticos de CYPE Ingenieros.

En Generador de pórticos cree una obra nueva, llámela“Nave_01” e introduzca una descripción.

Fig. 3.1

A continuación, complete los campos de la ventana Datosobra como muestra la Fig. 3.2 (el número de vanos de queconsta la nave, en este caso 8, la separación entre ellos de5 m, el peso del material de cubrición, la normativa para lageneración de cargas de viento y de nieve).

Fig. 3.2

3. Ejemplo práctico Nuevo Metal 3D

3.1. Descripción

Con este ejemplo se realizará el cálculo y dimensiona-miento de una nave industrial de las siguientes característi-cas: 40 m de longitud y 20 m de anchura. Se resolverámediante 9 pórticos espaciados 5 m entre sí, con unasalturas en cumbrera de 10 m y de 8 m en los laterales. Enel interior de la nave se dispondrá de un forjado para ofici-nas a 4 m de altura. La nave constará de dos huecos de6×5 en el lateral derecho y uno en el izquierdo de las mis-mas dimensiones.

El primer paso a seguir es determinar las hipótesis de car-gas actuantes sobre la estructura.

• Cargas permanentes:· Peso propio de las correas IPE.· Material de cubrición (panel sándwich de 80 mm y

0.24 kN/m2).· Peso propio del forjado de viguetas de hormigón

(25+5): 3.7 kN/m2.· Solado: 1.2 kN/m2.

• Sobrecargas de uso:· Según la tabla 3.1 del CTE.DB-SE AE la sobrecarga

correspondiente a una categoría de uso B (zonasadministrativas) es de 2 kN/m2.

• Acción del viento:· Según CTE.DB-SE AE: Zona B, zona urbana en

general, industrial o forestal IV.

• Sobrecarga de nieve:· Según CTE.DB-SE AE: Zona climática 5, altitud

topográfica 0 m, exposición al viento normal.

Nuevo Metal 3D

Page 6: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Complete los datos de la ventana de viento, pulsando elicono que corresponda (Fig. 3.2). Seleccione la zonaeólica B, el grado de aspereza IV y especifique los huecosque hay en las fachadas y la altura del centro geométricode los mismos para determinar la presión interior. Tambiéndebe especificar si estos huecos permanecerán abiertospermanentemente o no; ya que el programa, en el casode que sean huecos que se puedan cerrar, generará dosnuevas hipótesis para cada acción de viento: una combi-nando la presión exterior con la máxima presión interna,en el caso que los huecos de sotavento se cierren; y laotra con la máxima succión en el caso que sean los hue-cos a barlovento los que permanezcan cerrados. En esteejemplo seleccione huecos permanentemente abiertos.

Fig. 3.3

Complete los datos del diálogo de nieve, pulsando elicono correspondiente (Fig. 3.2).

Fig. 3.4

6 Estructuras

Una vez se han definidos los datos generales del proyecto,pase a definir la geometría del pórtico para, posterior-mente, realizar la selección y el dimensionamiento de lascorreas de cubierta. Se creará un pórtico a 2 aguas; com-plete los datos geométricos del mismo pulsando sobre lascotas podrá modificarlas. En el menú desplegable Tipo decubierta deje el pórtico rígido para este ejemplo.

Fig. 3.5

Fig. 3.6

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Page 7: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Una vez aceptado el diálogo, en la pantalla general delprograma aparecerá el pórtico descrito anteriormente.Para cualquier rectificación o cambio, pulse dentro deldibujo del pórtico con el botón principal del ratón (Fig. 3.6).

En esta obra de ejemplo el material de cerramiento lateralserá para paneles de hormigón aligerados, por lo quedebe especificar que hay muro en los laterales, ya que, enel caso contrario, no generará las cargas de viento en loslaterales de la nave. Para ello, pulse fuera del pórtico en ellateral en el que desea añadir el muro, seleccione laopción Muro lateral del menú e indique 8 m para la alturadel muro. A continuación, active la casilla Arriostra elpilar a pandeo, pero no active la casilla Autoequilibrado,con lo que se trasmitirán las cargas de presión del viento alos pilares de la fachada de la nave.

Fig. 3.7

Fig. 3.8

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 7

Realice este proceso de nuevo, pero sobre el lateral dere-cho, con lo que quedarán ambos muros reflejados en pan-talla.

Fig. 3.9

Siga ahora con el dimensionamiento de las correas de lacubierta, para ello seleccione la opción Selección decorreas en cubierta y laterales del menú Datos obra.En la ventana que se muestra especifique el límite de fle-cha que debe verificar, el número de vanos que cubre lacorrea y el tipo de fijación. En el apartado tipo de perfilpulse en el botón con el nombre del perfil y seleccioneLaminado en el desplegable de material; y, como serie deperfiles, IPE. Pulse Aceptar.

Fig. 3.10

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Page 8: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.11

Una vez seleccionado el perfil tipo IPE para las correas decubierta, dispone de tres opciones para su optimización.

Fig. 3.12

8 Estructuras

El primero optimiza el perfil para la separación seleccio-nada, en este caso el programa irá verificando todos losperfiles de la serie para la separación entre correas elegida.

El segundo tipo optimiza las separaciones entre correaspara el perfil seleccionado.

Por último, dispone de la optimización de perfil y separa-ción, en la que debe especificar la separación mínima ymáxima a comprobar, así como el incremento de separa-ción para cada iteración. Como resultado aparecerá un lis-tado en el que se muestra el perfil, el peso superficial delas correas y la separación, y que indica con un símbolo deprohibido aquellas que no cumplen. Para seleccionar unperfil de la lista debe realizar un doble clic de ratón sobre lafila en la que se encuentra, con lo que quedará marcadaen color azul y, al aceptar el diálogo, se incorporará a laobra. A la hora de elegir debe comprobar que la separa-ción seleccionada es válida para el tipo de panel sándwichcon el que se va a ejecutar el proyecto; en este ejemplocambie a 1.40 m.

Fig. 3.13

Una vez seleccionadas las correas de cubierta puedeexportar los datos al Nuevo Metal 3D. Para ello, selec-cione la opción Exportar al Nuevo Metal 3D del menúDatos obra. Debe indicar el número de pórticos y el tipode apoyo a generar, y si la generación de coeficientes depandeo es para pórticos traslacionales o intraslacionales(como en este caso se introducirán cruces de arriostra-

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Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 9

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mientos posteriormente en el Nuevo Metal 3D, seleccionela generación de pandeo para pórticos intraslacionales).En el caso de que la normativa de viento tenga distintaszonificaciones en la cubierta, como el CTE.DB-SE AE, laagrupación de planos en la generación no está habilitada,puesto que las cargas no son simétricas en la nave, y sepodrían cometer errores al agrupar planos con cargas dife-rentes, llegando a quedar del lado de la inseguridad.

Fig. 3.14

3.2.1. Cargas que genera el programa

El programa generará la hipótesis de Cargas permanen-tes, las de viento y las de nieve.

3.2.1.1. Hipótesis de viento

En la nave el viento puede soplar por las cuatro direccio-nes 0º, 90º, 180º y 270º.

Fig. 3.15

Esto significa que como mínimo existirán cuatro hipótesisde viento. La cubierta del presente ejemplo forma unángulo con la horizontal de 11.31º. Entrando en la tabla D4del CTE puede observar que, para esa inclinación, en lacubierta se generan dos situaciones de carga, lo queimplica que las hipótesis Viento a 0º o Viento a 180º seduplican para poder contemplar estas situaciones.

A continuación se analizan las cargas que generará el pro-grama al exportar la estructura.

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10 Estructuras

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Hipótesis de viento a 0º situación 1Para los paramentos verticales tome una z igual a la mediade la altura del paramento.

z = 4 m

Según el grado de aspereza de la tabla D.2. dispone delos siguientes valores:

k = 0.22

L = 0.3

z = 5

Para la cubierta tome la altura media expuesta al viento,en la cubierta.

z = 9 m

Según la tabla D.1 obtendrá los valores del coefi-ciente de presión exterior.

Tabla D.1. Paramentos verticales

Interpolando entre los valores de la tabla para un elementoexpuesto con un área >10m2 y una esbeltez 0.5.

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Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 11

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Presión interior

Cuando el viento sopla en la dirección 0º la relación de loshuecos a sotavento y la totalidad de huecos es de 0.665,interpolando en la tabla 3.5 obtendrá el Cpi.

Con la altura media de todos los huecos de la nave secalcula el coeficiente de exposición (Ce) y se obtiene lapresión interior.

Cuando el viento sopla con en la dirección 180º la relaciónde los huecos a sotavento y la totalidad de huecos es de0.3325.

Para la hipótesis de viento a 90º o 270º se considera quela totalidad de los huecos están a sotavento, con lo que lapresión interior será:

Cargas en cubierta

Interpole en la tabla D.4 para obtener el coeficiente de pre-sión exterior, en cada zona de la cubierta y para cada unade las dos situaciones.

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12 Estructuras

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• 1ª Situación

• 2ª Situación

Las cargas totales que generará el programa para la hipó-tesis de viento corresponderán a la diferencia de la pre-sión exterior (qe) y la presión interior en cada una de laszonas (qi). El programa, al desconocer el número de pila-res que hay en los muros piñón, no genera las cargas enlas zonas que afecten a estos dos muros, por lo que hayque añadirlas manualmente en el programa Nuevo Metal3D. En las siguientes tablas se indican los valores de laspresiones generados por el programa, estos correspondencon los valores sombreados. A partir de la versión 2008.1.hse implementan las cargas superficiales en Nuevo Metal3D, de lo cual se aprovecha el Generador de pórticos paraexportar las cargas superficiales en los muros piñón, con loque la generación de las cargas en la estructura es total, yno es necesario introducir ninguna hipótesis.

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Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 13

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Para determinar las presiones de viento a 90º o 270ºse interpola en la tabla D.4.b en cada una de las zonasde presión en cubierta.

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14 Estructuras

3.2.1.2. Hipótesis de nieve

El programa determinará la sobrecarga de nieve en fun-ción de la altitud y de la zona climática de invierno, interpo-lando los valores que se presentan en la tabla E.2 del CTE.DB-SE AE.

En este ejemplo la carga será 0.2 kN/m2, exportando unacarga en cada pórtico de:

El programa aplica lo expuesto en el punto 4º del apar-tado 3.5.3 del CTE.DB-SE AE, en el que se indica que hayque hacer distribuciones asimétricas de cargas debido altransporte de la misma por el efecto del viento, debiendoconsiderar un lado cargado y el otro con la mitad de lacarga; por esta razón aparecen tres hipótesis de sobre-carga de nieve al exportar al Nuevo Metal 3D.

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3.3. Nuevo Metal 3D

3.3.1. Introducción de nudos y barras

Al aceptar el diálogo solicitará un nombre para la estruc-tura del Nuevo Metal 3D. Tras validar esta ventana apare-cerá la estructura generada con sus cargas en el pro-grama Nuevo Metal 3D.

Fig. 3.16

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 15

3.3.1.2. Ocultar/visualizar planos

Para facilitar el trabajo con el programa es recomendableocultar las líneas de referencia, para ello realice dos opera-ciones.

Primero, con la opción Mostrar/Ocultar planos del menúPlanos, seleccione Ocultar y, tras aceptar el diálogo,seleccione todos lo nudos en los que desea ocultar suslíneas de referencia y, a continuación, pulse con el botónderecho del ratón para validar la selección, si posterior-mente necesitara activar las líneas de referencia de los pla-nos, puede usar la misma opción pero activando Mostrar.

La segunda operación necesaria será desactivar la opciónMostrar/Ocultar planos nuevos, de esta forma, al intro-ducir nudos nuevos en la obra, no se visualizarán los pla-nos asociados al nudo.

3.3.1.3. Introducción de barras y acotación

A continuación se introducirán las barras que sustentan elforjado interior de la nave, así como los pilares de fachadadel muro piñón. Realice los siguientes pasos:

1º Active los planos de aquellos nudos que sirvan deapoyo, en este caso, el apoyo inferior izquierdo y elnudo de cumbrera del muro piñón.

Fig. 3.17

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Page 16: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.18

2º Con la opción Nuevo del menú Nudo introduzca lostres nudos capturando la línea de referencia del nudoinferior izquierdo. Recuerde que para realizar esta ope-ración debe tener activadas Más cercano e Intersec-ción de la opción Referencias a objetos de la partesuperior del menú .

Fig. 3.19

16 Estructuras

Introduzca el primer punto entre las dos líneas de referen-cia del apoyo y de la cumbrera; el segundo, capturando laintersección de la línea de referencia del nudo de la cum-brera con la del apoyo izquierdo; y, el último, entre laslíneas de cumbrera y apoyo derecho.

Fig. 3.20

Para ubicarlos en su coordenada exacta, emplee Añadirde la opción Cotas del menú Planos. Introduzca el valorde la cota a asignar, en este caso, 5 m y vaya marcandolas líneas de referencia del nudo del apoyo y el primernudo nuevo, luego, vuelva a marcar el nudo nuevo queacaba de acotar y siguientes, y así hasta acotarlos todos.

Fig. 3.21 Fig. 3.22

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Page 17: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.23

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 17

Fig. 3.25

La otra forma de introducir los nudos es seleccionar, en laopción Configuración de Capturas , la pestañaAcotación. Allí active el campo Editar la acotación, deesta forma el programa solicitará el valor de la cota cadavez que introduzca una barra o nudos dentro de barras.

Fig. 3.26

Una vez posicionados los nudos, con la opción Nueva delmenú Barra hay que levantar los pilares desde estosnudos. Para facilitar la operación es conveniente que selec-cione una vista 2D del plano que contiene al muro piñón.

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Fig. 3.24

Page 18: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

18 Estructuras

Fig. 3.28

Repita este proceso en los dos muros piñón hasta introdu-cir todos los pilares de ambos muros.

Fig. 3.29

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Creación de vistas nuevas

Para la creación de ventanas con vistas nuevas de laestructura debe emplear la opción Abrir nueva del menúVentana. Seleccione la Vista 2D, y marque tres nudos noalineados que estén contenidos en el plano en el quedesea trabajar.

Al mover el cursor por la ventana de la vista 2D se muestrasombreado el plano de trabajo en la ventana 3D.

Fig. 3.27

Ahora trabajando en la vista 2D comience a levantar lasbarras desde los nudos introducidos anteriormente hastael dintel. Para ello, aproxímese al nudo hasta que cambie acolor cian (elemento capturado), pulse con el botónizquierdo del ratón y acérquese a la intersección de la líneade referencia del nudo con la barra del dintel hasta quesalga el símbolo de captura intersección, y complete laintroducción pulsando de nuevo con el botón izquierdo delratón. Para terminar, pulse con el botón derecho parapoder seleccionar otro nudo origen de la siguiente barra,en el caso contrario siga introduciendo las barras respectoal último nudo marcado.

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A continuación se introducirá la viga sobre la que apoya elforjado. Para ello vuelva a trabajar sobre la vista 2D delmuro piñón, pulse en el menú Ventana y, a continuación,seleccione esta vista. Con la opción Nueva del menúBarra activada, coloque el cursor sobre el pilar izquierdodel pórtico (Fig. 3.30) e introduzca como valor 4 m, con loque el primer nudo quedará introducido. Ahora acérquesecon el cursor al pilar derecho del pórtico y capturando laintersección de la línea de referencia del nudo anterior conel pilar derecho se introducirá el último nudo. Es impor-tante, cuando se introduce una barra que se intersecta conotras, tener activada la opción Generar nudos enpuntos de corte del menú Barra, ya que en caso contra-rio el programa interpreta que la barra introducida no tocalos pilares intermedios.

Fig. 3.30

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 19

Piezas

Vuelva de nuevo a trabajar sobre la vista 3D. Para ello,seleccione dicha vista del menú Ventanas y cree unanueva vista de segundo pórtico para terminar la definiciónde la zona del forjado.

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También es importante, a la hora de introducir barras, hacerlosólo de las barras que realmente se van a ejecutar en obra. Esdecir, si se va a construir la viga del forjado de una sola pieza de20 m que se apoya en los pilares intermedios, se introducirá labarra de pilar extremo a pilar extremo; de esta forma, el pro-grama interpreta que toda esta barra es una pieza, con lo que ala hora de describir la barra, los coeficientes de empotramientodados se aplicarán a la pieza. Si, por el contrario, se van a eje-cutar en obra 4 barras de 5 m, debe introducir 4 barras de pilara pilar.

Si se ha introducido una pieza por error, cuando lo que sedebían introducir eran barras independientes, se puede subsa-nar empleando la opción Crear Pieza del menú Barra. Enton-ces marque nudo inicial y final de una de las barras que compo-nen la pieza creada por error y valide la nueva pieza pulsandocon el botón derecho del ratón; automáticamente, el programaromperá la pieza original en cuatro piezas/barras independien-tes unas de otras.

Fig. 3.31

Page 20: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Introduzca la viga desde el pilar izquierdo al derecho a 4 mde altura.

Fig. 3.32

Introduzca ahora los 3 pilares hasta la viga introducida.

Fig. 3.33

20 Estructuras

De nuevo, trabaje sobre la Vista 3D para la introducciónde las barras que atan transversalmente a las vigas del for-jado con el muro piñón.

Fig. 3.34

Realice el mismo proceso para atar la cubierta de los dosmuros piñones con su pórtico interior más cercano.

Fig. 3.35

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Page 21: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Tirantes

Ahora introduzca diagonales de arriostramiento que aten alos pórticos extremos. Para ello, debe acordarse de desac-tivar la opción Generar nudos en puntos de corte delmenú Barra , ya que lo que se pretende es que segeneren las barras totalmente independientes entre sí.

Fig. 3.36

Por último, introduzca las vigas que forman los huecos enlos pórticos laterales, a 6 m desde el suelo, y la viga quearriostra la cabeza de los pilares.

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 21

Fig. 3.37

3.3.2. Descripción de nudos y barras

Una vez introducidas las barras, pase a describir los apo-yos (vinculaciones exteriores) de los pilares nuevos, elresto ya vienen descritos por el Generador de pórticos.Para ellos, utilice la opción Vinculación exterior del menúNudo: seleccione uno a uno (o con ventana de captura)todos los nudos que faltan por describir su tipo de vincula-ción exterior. Una vez seleccionados todos, pulse con elbotón derecho del ratón y se abrirá el diálogo Vinculaciónexterior donde debe indicar el empotramiento.

Fig. 3.38

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Page 22: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

El siguiente paso es describir el tipo de perfil que se va aasignar a las barras, así como el material de las mismas.Para ello, emplee la opción Describir perfil del menúBarra, primero seleccione los pilares de los pórticos, y unavez seleccionados pulse con el botón derecho para indicarel tipo de perfil.

Fig. 3.39

Seleccione los perfiles de Acero Laminado y pulse en elbotón Perfil para seleccionar de partida un IPE-300.

Fig. 3.40

22 Estructuras

A continuación, describa de la misma manera los dintelesde los pórticos centrales, las vigas de los forjados comoIPE-240 y las vigas de arriostramiento de pórticos IPE-160.Por último, seleccione las cruces de arriostramiento y pulseen la opción Tirante de la descripción de barras. Estáopción es válida siempre y cuando las barras selecciona-das cumplan las siguientes premisas:

• Las barras descritas como tirantes forma parte de unarigidización en forma de cruz de San Andrés, enmar-cada en sus cuatro bordes, o en tres si la rigidizaciónllega a dos apoyos exteriores.

• El programa sólo considerará estas barras trabajandoa tracción, por lo que no permite asignar coeficientesde pandeo ni de empotramiento.

• No se pueden introducir cargas sobre ellas.

En este ejemplo se definirán los tirantes como ø16. Paradiferenciar estas barras del resto, el programa las dibujaen color azul.

Fig. 3.41

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Page 23: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

3.3.3. Disposición de perfiles

El siguiente paso es la descripción de la disposición de lasbarras, es decir, se indica el ángulo y el enrase correctoque van a tener en la obra. Comience por los pilares inter-medios de los muros piñón.

Activada la opción Describir disposición del menú Barraseleccione primero los pilares de los muros, tras pulsarcon el botón derecho del ratón, seleccione en el apartadoÁngulo de giro la opción Giro a 90º.

Fig. 3.42

3.3.4. Agrupación de barras iguales

Las cargas de viento, debido a que los huecos de la naveno son simétricos, dan como resultado unas cargas depresión no simétricas; por lo que el dimensionamiento delas barras tras el cálculo puede no ser simétrico. Para evi-tar esto, es necesario emplear la opción Agrupar delmenú Barra.

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 23

Seleccione todos los pilares IPE-300 de los pórticos ypulse con el botón derecho para validar la agrupación.

Fig. 3.43

De esta forma, se quedarán agrupadas y, cuando se rea-lice alguna acción sobre uno de los pilares de la agrupa-ción, se verá reflejada en todos.

Realice el mismo proceso con las vigas IPE-300 de lospórticos. Agrupe también los pilares IPE-240 del muropiñón así como las vigas IPE-240 y pilares IPE-220 del for-jado de oficinas, y todas las vigas de arriostramiento entrepórticos IPE-160.

3.3.5. Asignación de material

Una vez descritas las barras, se indica el material. Pararealizar esta operación, emplee la opción Describir mate-rial del menú Barra. A continuación, abra una ventana decaptura con todas las barras de la estructura, pulse con elbotón derecho y asígneles el material S-275.

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Page 24: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.44

3.3.6. Coeficientes de empotramiento

El siguiente paso a realizar es articular los extremos de lasbarras de arriostramientos entre pórticos. Para ello empleela opción Coeficientes de empotramiento del menúBarra. Seleccione las barras y, pulsando con el botónderecho, introduzca el coeficiente de empotramiento 0 enambos planos, tanto en el origen como en el extremo delas barras.

Fig. 3.45

24 Estructuras

Fig. 3.46

Las vigas del forjado que se unen al alma de los pilares searticularán también. Las vigas de los extremos del pórticodel muro piñón que contiene al forjado estarán empotra-das a los pilares exteriores y articuladas a los interiores, esdecir, se dará coeficiente de empotramiento 0 en el origeny 1 en el extremo dependiendo de sentido de la barra. Laforma de distinguir el origen de extremo es fijándose enlos ejes de la sección del perfil que se dibuja en cadabarra, el sentido de la flecha del eje X (rojo ) apunta alextremo de la barra.

3.3.7. Hipótesis de cargas

Una vez descrita la geometría, continúe completando lashipótesis de cargas que faltan por añadir a las proporcio-nadas por el Generador de pórticos.

3.3.7.1. Añadir hipótesis de carga

Para añadir o modificar hipótesis debe emplear la opciónAcciones de menú Obra. El Generador de pórticos hagenerado 1 hipótesis de Cargas permanentes, 6 hipótesis

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Page 25: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

de viento y 3 de sobrecarga de Nieve. Como en este ejem-plo se ha añadido un forjado para oficinas, debe crear unanueva hipótesis de Sobrecarga de Uso; para ello, en eldiálogo de acciones pulse sobre el botón Hipótesis adi-cionales y, a continuación, pulse en el botón para editarlas hipótesis de Sobrecarga y añada la hipótesis desobrecarga de uso.

Fig. 3.47

3.3.7.2. Cargas del forjado. Paños y cargas superficiales

Una vez creada la hipótesis de Sobrecarga de uso, seintroducen las cargas de dicha hipótesis, para ello empleela opción Introducir paño del menú Carga.

Tras su selección, aparecerán dibujados los paños envol-ventes a la estructura que ha creado el Generador de pórti-cos. Para introducir el paño del forjado seleccione todoslos puntos que conforman la poligonal del forjado (Fig.3.48), cuando finalice pulse el botón derecho del ratón yseleccione la dirección de reparto de las cargas aplicadassobre el paño, en este ejemplo seleccione la direcciónparalela a la longitudinal de la nave (Fig. 3.49).

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 25

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Fig. 3.48

Fig. 3.49

Tras seleccionar la dirección de reparto de las cargas, sipulsa con el botón derecho del ratón se abrirá una ventanapara la introducción de las cargas asociadas a ese paño.Añada las siguientes cargas asociando cada una a suhipótesis correspondiente. Primero, añada una carga aso-ciada a la hipótesis de Cargas Permanentes correspon-diente al peso propio del forjado, cuyo valor será3.7 kN/m2; añada también otra carga asociada al la hipóte-sis de carga permanente de valor 1.2 kN/m2 del solado delmismo. Por último, introduzca una nueva carga en la lista

Page 26: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

correspondiente a la Sobrecarga de Uso (Q1), seleccionedicha hipótesis y de valor indique 2 kN/m2.

Fig. 3.50

Pulse Aceptar en la ventana Cargas en paño y podráconsultar el reparto de cargas que ha efectuado el pro-grama. Para lo cual seleccione la hipótesis Q1(sobrecargade uso) en la opción Hipótesis Vista del menú Cargas, yautomáticamente se mostrarán las cargas generadassobre las barras en esa hipótesis.

Fig. 3.51

26 Estructuras

3.3.7.3. Cargas de viento

Puede consultar las cargas superficiales que ha generadoel programa para cada una de las hipótesis de viento, paraello seleccione en la opción Hipótesis vista del menúCarga la hipótesis correspondiente. Para este ejemploactive la hipótesis “0 grados. Presión exterior tipo 1”, yautomáticamente se mostrarán visibles las cargas genera-das sobre las barras. Si, además, desea consultar las car-gas superficiales producidas por el Generador de pórti-cos, debe activar la opción Editar carga superficial delmenú Cargas (Fig. 3.52). El programa para cada pañointroducido generará las cargas superficiales correspon-dientes a la presión exterior así como las de presión interiorcomo cargas separadas.

Fig. 3.52

3.3.8. Pandeo

Una vez completados los estados de cargas de la nave,pase a definir los coeficientes de pandeo de las barras queha introducido en el programa, ya que las proporcionadaspor el Generador de pórticos tienen definidos los coefi-cientes de pandeo.

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Page 27: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Para la asignación de los coeficientes de pandeo, selec-cione la opción Pandeo del menú Barra, y, en una primeraselección, marque las vigas IPE-160 que arriostran los pór-ticos. Como la estructura tiene las correas IPE-100 espa-ciadas cada 1400 mm unidas al panel de cobertura confijación rígida, y a su vez en la nave se empleará comocerramiento placas de hormigón de 150 mm de espesor,puede considerarse que estas barras no pandearán, yaque debería entrar en carga toda la estructura para que sepudiera producir dicho fenómeno. Por tanto, en estas vigasse asignará como coeficiente β de pandeo el valor 0 en elplano XY y se mantendrá el valor 1 en el otro plano.

Fig. 3.53

Para las vigas IPE-200 que unen los dos pórticos quesoportan el forjado de oficinas, se hará exactamente igualque en el caso anterior, ya que se dispone del forjado queimpide el pandeo del perfil en el plano XY del perfil.

En los pilares IPE-220 que soportan al pórtico interior delforjado se considerará un β=0.7 empotrado en su base yarticulado en la cabeza en ambos planos.

Por último, los pilares IPE-240 de ambos muros piñón vana tener impedido el pandeo en el plano XY debido al cerra-miento lateral que queda embebido en ellos.

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 27

3.3.9. Pandeo lateral

En los dinteles de los pórticos centrales de la nave, debidoa las hipótesis de succión de viento en la cubierta, puedellegar a producirse el pandeo lateral del ala inferior. Esto seevita disponiendo en el proyecto de tornapuntas quearriostren el ala inferior frente a este fenómeno; para reali-zarlo en el programa, utilice la opción Pandeo lateral delmenú Barra y seleccione las vigas IPE-300 que forman lacubierta, a continuación, pulse con el botón derecho delratón para editar los coeficientes de pandeo lateral de lasbarras seleccionadas. En el ala inferior de éstas coloqueun tornapuntas cada 4 correas con una longitud libre depandeo de Lb=4.2 m.

Fig. 3.54

Para los pilares IPE-300 de los pórticos centrales coloquearriostrado el pandeo lateral.

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Page 28: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

3.3.10. Cálculo y dimensionado de la estructura

Una vez realizados todos los pasos anteriores puede calcu-lar la estructura y comenzar la fase de dimensionamientode la misma. Para calcular la estructura seleccione laopción Calcular del menú Cálculo, aparecerá una ven-tana en la que se permite seleccionar entre No dimensio-nar perfiles, Dimensionamiento rápido de perfiles oDimensionamiento óptimo de perfiles. Para seguir conel ejemplo de este manual seleccione la primera opciónNo dimensionar perfiles.

Fig. 3.55

3.3.10.1. Dimensionamiento de tirantes

El hecho de que los tirantes o tensores sean barras de ejerecto que sólo admiten esfuerzos de tracción en la direc-ción de su eje, implica que su modelización sólo seríaestrictamente exacta si se hiciese un análisis no lineal de laestructura para cada combinación de hipótesis, en el quedeberían suprimirse, en cada cálculo, todos aquellos tiran-tes cuyos axiles sean de compresión.

28 Estructuras

Además, para realizar un análisis dinámico sin considerarlos tirantes comprimidos, sería necesario realizar un análi-sis en el dominio del tiempo con acelerogramas.

Como aproximación al método exacto, proponemos unmétodo alternativo cuyos resultados, en los casos quecumplen con las condiciones que se detallan a continua-ción, son suficientemente aceptables para la práctica habi-tual del diseño de estructuras con elementos tirantes.

El método tiene las siguientes limitaciones, cuyo cumpli-miento comprueba el programa:

1. El elemento tirante forma parte de una rigidización enforma de cruz de San Andrés enmarcada en sus cuatrobordes, o en tres si la rigidización llega a dos vínculosexteriores. Además, cada recuadro rigidizado debe for-mar un rectángulo (los cuatro ángulos interiores rectos).

Fig. 3.56

2. La rigidez axil de los tirantes (AE/L) es menor que el10% de la rigidez axil de los elementos que enmarcandicha cruz de San Andrés.

3. Cada diagonal de un mismo recuadro rigidizado debetener la misma sección transversal, es decir, el mismoperfil.

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Page 29: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Aplicación del método

El método de cálculo es lineal y elástico con formulaciónmatricial. Cada tirante se introduce en la matriz de rigidezcon sólo el término de rigidez axil (AE/L), donde la mismaes igual a la mitad de la rigidez axil real del tirante. De estamanera, se logran desplazamientos en el plano de la rigidi-zación, similares a los que se obtendrían si la diagonalcomprimida se hubiese suprimido del análisis matricialconsiderando el área real de la sección del tirante traccio-nado.

Para cada combinación de hipótesis, se obtienen losesfuerzos finales en cada tirante, y en aquellos en los queel axil resulte de compresión se procede de la siguientemanera:

A. Se anula el axil del tirante comprimido.

B. Dicho axil se suma al axil del otro tirante queforma parte del recuadro rigidizado.

C. Con la nueva configuración de axiles en los tenso-res, se procede a restituir el equilibrio de nudos.

Dado que el método compatibiliza esfuerzos y no despla-zamientos, es importante considerar la restricción de rigi-deces axiles de las secciones que forman el recuadro rigi-dizado indicado en el apartado 2 anterior, ya que elmétodo gana mayor exactitud cuanto menores sean losacortamientos y los alargamientos relativos de las barrasque enmarcan la cruz de San Andrés. En todos los casosanalizados por CYPE Ingenieros, S.A., las discrepancias,entre los resultados obtenidos por este método y los obte-nidos por análisis no lineal, han sido despreciables.

En las siguientes figuras se esquematiza el proceso antesdescrito.

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 29

Esfuerzos provenientes de cada una de las combina-ciones en estudio:

Fig. 3.57

T: esfuerzo axil en el tirante traccionadoC: esfuerzo axil en el tirante comprimido

A. Anulación del esfuerzo en el tirante comprimido.Asignación del valor de la compresión al tirantetraccionado.Se elimina el axil en el tirante comprimido (C=0) y se lesuma al tirante traccionado (T*=T+|C|).

Fig. 3.58

B. Distribución (por descomposición de fuerzas) delincremento de axil en el tirante traccionado (C*)El incremento de axil (C*) en el tirante se descomponeen la dirección de las barras (o reacciones de vínculo)que acometen a los nudos.

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Page 30: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

N1, N2, N3, R1h, R1v, R2h, R2v,: esfuerzos y reaccionesen los elementos que enmarcan la rigidización sin consi-derar el incremento de tracción en el tirante traccionado.

Fig. 3.59

C. Restitución del equilibrio en los nudos extremosde los tirantes. Equilibrio de fuerzasEn cada barra y vínculo externo del recuadro se hace lasuma vectorial de las componentes del incremento detracción (de igual valor absoluto que la compresión deltirante comprimido).El estado final de esfuerzos y reacciones resulta comose indica en la siguiente figura:

Fig. 3.60

Dichos valores se pueden consultar en cada barra o nudopor hipótesis y por combinaciones. Cada hipótesis es tra-tada como una combinación unitaria.

30 Estructuras

3.3.10.2. Dimensionamiento de uniones

El Nuevo Metal 3D, en la versión 2008, incorpora el cálculoy dimensionamiento de los siguientes tipos de uniones deperfiles “doble T”, para la normativa CTE.DB SE-A.

Tipologías de uniones implementadas

• Unión de pilar con dintel empotrado.

Fig. 3.61

• Unión de pilar con dintel empotrado, y con una vigaortogonal articulada.

Fig. 3.62

• Unión de pilar con dintel empotrado, y con dos vigasortogonales articuladas.

Fig. 3.63

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Page 31: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

• Unión de pilar con dintel empotrado con cartela.

Fig. 3.64

• Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y conuna viga ortogonal articulada.

Fig. 3.65

• Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y condos vigas ortogonales articuladas.

Fig. 3.66

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 31

• Unión de pilar con dintel empotrado (pilar pasante).

Fig. 3.67

• Unión de pilar con dintel empotrado, y con una vigaortogonal articulada (pilar pasante).

Fig. 3.68

• Unión de pilar con dintel empotrado, y con dos vigasortogonales articuladas (pilar pasante).

Fig. 3.69

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Page 32: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

• Unión de pilar con dintel empotrado con cartela (pilarpasante).

Fig. 3.70

• Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y conuna viga ortogonal articulada (pilar pasante).

Fig. 3.71

• Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y condos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante).

Fig. 3.72

32 Estructuras

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados.

Fig. 3.73

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con unaviga ortogonal articulada.

Fig. 3.74

• Unión de pilar con dos dinteles emportrados, y con dosvigas ortogonales articuladas.

Fig. 3.75

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas.

Fig. 3.76

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Page 33: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados con carte-las, y con una viga ortogonal articulada.

Fig. 3.77

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados con carte-las, y con dos vigas ortogonales articuladas.

Fig. 3.78

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados (pilarpasante).

Fig. 3.79

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados y con unaviga ortogonal articulada (pilar pasante).

Fig. 3.80

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 33

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados y con dosvigas ortogonales articuladas (pilar pasante).

Fig. 3.81

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados con carte-las (pilar pasante).

Fig. 3.82

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados con carte-las, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante).

Fig. 3.83

• Unión de pilar con dos dinteles empotrados con carte-las, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilarpasante).

Fig. 3.84

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Page 34: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

• Unión de pilar con dintel articulado (almas coplana-rias).

Fig. 3.85

• Unión de pilar con dintel articulado (almas coplana-rias), y con una viga ortogonal articulada.

Fig. 3.86

• Unión de pilar con dintel articulado (almas coplanariasy pilar pasante).

Fig. 3.87

34 Estructuras

• Unión de pilar con dintel articulado (almas coplana-rias), y con una viga ortogonal articulada (pilarpasante).

Fig. 3.88

• Unión de pilar con dintel articulado al alma del pilar.

Fig. 3.89

• Unión de pilar con dintel articulado al alma del pilar(pilar pasante).

Fig. 3.90

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Page 35: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

• Dintel pasante apoyado sobre pilar.

Fig. 3.91

• Apoyo en cumbrera de las vigas de formación de pen-dientes.

Fig. 3.92

• Unión en cumbrera.

Fig. 3.93

• Unión en cumbrera con cartelas.

Fig. 3.94

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 35

• Unión de una viga articulada a otra.

Fig. 3.95

• Unión de dos vigas articuladas a otra.

Fig. 3.96

• Empalme de piezas de igual perfil en prolongaciónrecta mediante chpa divisoria.

Fig. 3.97

• Detalle de tirante.

Fig. 3.98

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Page 36: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Dimensionamiento de uniones

Si durante el proceso de cálculo de la estructura se detec-tan nudos cuya unión está resuelta en el programa, éstedimensionará las uniones y dará como resultado un planode detalle de la misma.

El programa dimensionará en las uniones los espesoresde garganta de las soldaduras y longitud de las mismas, eincorporará rigidizadores en el caso de que sean necesa-rios para la transmisión de tensiones en la unión.

Los esfuerzos transmitidos al cordón de soldadura por uni-dad de longitud se descomponen en cada una de lascomponentes de tensión normal y tangencial al plano de lagarganta, suponiendo que la distribución de tensiones esuniforme a lo largo de él.

Fig. 3.99

Según el CTE DB SE-A en su art. 8.6.2, la soldadura essuficiente si cumple:

Donde:σ⊥ : Tensión normal perpendicular al plano de la garganta.τ⊥ : Tensión tangencial perpendicular al eje del cordón.τII: Tensión tangencial paralela al cordón.fu: Resistencia última a tracción de la pieza más débil de launión.βw : Coeficiente de correlación.γM2 : Coeficiente de seguridad parcial (1.25).

36 Estructuras

El espesor de las soldaduras en ángulo será como mínimo4 mm. Y no será mayor que 0.7 veces el espesor menor delas piezas a unir.

El programa descompondrá los esfuerzos del nudo, deter-minando las tensiones en cada uno de los cordones desoldadura de la unión, debiendo verificarse en cada unode ellos la relación anterior. En el caso de una unión empo-trada se obtienen tres tipos de cordones distintos.

Fig. 3.100

Fig. 3.101

El programa determinará las características mecánicas delos cordones de soldadura.

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Page 37: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

El cálculo de las tensiones normales actuantes sobre loscordones de soldadura será:

• En los cordones de soldadura 1 las tensiones normalesmáximas se obtendrán para:

• En los cordones de soldadura 2:

• En los cordones de soldadura 3:

Para el cálculo de las tensiones tangenciales debido a losesfuerzos cortantes, el programa, en el caso del cortantehorizontal, lo distribuirá entre los cordones 1 y 2 de formaproporcional a su área resistente. En cambio, el cortantevertical lo deben resistir los cordones 3.

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 37

El torsor se descompone en un par de fuerzas que incre-mentan o disminuyen las tensiones tangenciales en loscordones 1 y 2, en función del signo de este.

Una vez obtenidas las tensiones normales y tangencialesen cada cordón deberá verificarse en cada uno de ellos lasiguiente relación:

Consulta de uniones

Tras el cálculo pueden dimensionarse las unionesempleando la opción Calcular del menú Uniones. Paraconsultarlas puede emplear la opción Consultar del menúUniones. Al activar esta opción, se marcarán con un cír-culo de color verde aquellas uniones que el programa hapodido dimensionar. Las uniones que el programa no hapodido resolver se dibujarán en color rojo.

Fig. 3.102

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Page 38: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Si se acerca a un nudo en el que hay uniones dimensiona-das se mostrará un bocadillo informativo en el que se indi-can los tipos de uniones dimensionadas asociadas adicho nudo, pulsando sobre la unión se mostrarán los pla-nos de detalles de las uniones asociados a ese nudo.

Fig. 3.103

38 Estructuras

Si el cursor se acerca a un nudo en el que hay uniones nodimensionadas, pero que pertenecen a alguno de los tiposde uniones reconocidas por el programa, se muestra unbocadillo en el que hay información sobre las causas quehan impedido el dimensionamiento de una unión.

Causas por las que no se ha dimensionado una unión

Si el programa no dimensiona una unión de las que en unprincipio parece que esta implementada en el programa,puede deberse a que se producen algunas de las circuns-tancias explicadas a continuación.

a. Empotramiento de un perfil en el alma de otroEn el caso de que se intente empotrar un perfil en elalma de otro, no se podrá resolver la unión. Siempre sedebe articular los extremos de las barras que estén uni-dos al alma de otra.

b. Interferencia entre perfilesSi las alas del perfil que se van a uniral alma de otro interfieren con las deeste último, el programa no podráresolver la unión, ya que en esta ver-sión no están implementados losrecortes de barras.

c. Interferencia entre perfiles y rigi-dizadoresEn el caso de que el perfil que se uneal alma de otro intersecta con los rigi-dizadores que el programa ha colo-cado para garantizar el empotra-miento de barras que acometen por elplano ortogonal.d. Espesor de la piezaEn el caso de que el espesor de gar-ganta del cordón de soldadura nece-sario sea mayor que 0.7 veces el

espesor de la pieza que une.

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Page 39: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

e. OrtogonalidadEn el caso en el que los planos que contienen el almade las barras no sean los mismos, o no sean perpendi-culares entre sí, el programa no resolverá la unión.

f. ÁnguloSi se cumple el punto anterior, el ángulo que forman lascaras de las barras a soldar debe ser mayor o igual de60º, en caso contrario, no se dimensiona la unión.

Fig. 3.104

3.3.10.3. Comprobación de barras

Tras el proceso de cálculo seleccione la opción Compro-bar barras del menú Cálculo, para verificar si el predi-mensionado inicial es válido, o por el contrario ha de modi-ficarse alguna barra y volver a calcular.

Al seleccionar esta opción, se dibujan en color rojo todasaquellas barras que no verifican para el estado de hipóte-sis de cargas actuales. Pinchando sobre una de las vigasIPE-300 de los pórticos centrales aparece un diálogo en elque se indica qué perfiles cumplen de la serie del perfil, eindica con sombreado azul el que está colocado en laobra. Si deseara modificar el perfil, simplemente tendríaque hacer doble clic sobre la fila del perfil que quiere colo-car (el sombreado azul señala dicha fila). En este caso, no

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 39

modifique el perfil inicial, ya que el siguiente que verifica esel IPE-330, y en este caso es mejor revisar el estado ten-sional de la barra, para poder elegir entre cambiar a unperfil superior o acartelar la viga en su unión al pilar.

Fig. 3.105

3.3.10.4. Consulta de esfuerzos y tensiones

Active la opción Envolventes del menú Cálculo, y selec-cione el apartado Tensión/Aprov.(Ten), con Sólo lasbarras seleccionadas marcado. A continuación, pulsesobre la viga que había seleccionado anteriormente con laopción Comprobar barras, y se dibujará sobre el plano XZde la barra la ley del estado tensional de la barra, en colorverde la zona que verifique la tensión y en rojo la que no.

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Page 40: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.106

Como puede observar en la zona del empotramiento conel pilar, se presenta un coeficiente de aprovechamientomayor a la unidad. Si desea saber su valor, active la casillaVer valores máximos y mínimos, y observe que el valordel coeficiente de aprovechamiento de la barra es 1.1, conlo que se está excediendo un 10% la resistencia del perfil.

Fig. 3.107

40 Estructuras

Si se realiza el mismo proceso en los pilares que no verifi-can, se puede ver que el coeficiente de aprovechamientose supera un 24% en la base del perfil.

Fig. 3.108

Cómo se proceda en estos casos depende de las solucio-nes prácticas que cada técnico tenga por costumbre reali-zar. En este ejemplo, cambie los perfiles a un IPE-330 yvuelva a calcular, verificando de nuevo que todas lasbarras de la estructura cumplan.

3.3.11. Placas de anclaje

Una vez ha encajado los perfiles de la nave, pase a laintroducción de las placas de anclaje para su posteriordimensionamiento. Seleccione del menú Placas deanclaje la opción Generar y, una vez que las placas hansido obtenidas en el proyecto, emplee la opción Dimen-sionar del mismo menú para su dimensionamiento.

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Page 41: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.109

Una vez dimensionadas las placas, con la opción Editarpuede consultar y modificar los resultados del dimensiona-miento.

Fig. 3.110

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 41

Con la opción Igualar puede ir agrupando todas las pla-cas de anclaje de los pilares, los pórticos principales en unmismo tipo, las de los pilares de los muros piñón en otrotipo y las de los pilares del pórtico del forjado en otro. Paraemplear esta opción, marque previamente sobre la placaque desea como tipo de la igualación, una vez seleccio-nada, se dibujarán en color marrón todas las placas igua-les a la tipo y, en amarillo, las diferentes. Pulse sobre estasúltimas para igualarlas, y, una vez finalizada la igualación,pulse con el botón derecho para validar la acción; se dibu-jarán en color rojo aquéllas que no verifiquen.

3.3.12. Cimentación

3.3.12.1. Introducción de zapatas

Ya dimensionadas las placas, puede pasar a la carpetaCimentación para la definición de la misma. Al entrar en lapestaña se dibujarán en una proyección en planta todoslos perfiles de las barras cuyos nudos han sido definidoscomo vinculación exterior. Las placas de anclaje se dibuja-rán en el caso de haber sido definidas previamente.

Fig. 3.111

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Page 42: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Para introducir las zapatas y las correas de atado entreellas emplee la opción Nuevo del menú Elementos decimentación.

Fig. 3.112

Seleccione la opción Zapata de hormigón armado, en laventana que aparece pinche sobre Zapata rectangularexcéntrica (tercera opción comenzando desde la izquierda).

Fig. 3.113

Al aceptar esta ventana el cursor se convierte en unazapata. Dependiendo de la zona del pilar donde se posi-cione, el cursor se convertirá en una zapata de esquina,medianera, o centrada en el caso de colocarnos encimade ella. De esta manera vaya pinchando con el botónizquierdo del ratón sobre cada uno de los arranques de laobra hasta tener todas las zapatas introducidas.

Fig. 3.114

42 Estructuras

3.3.12.2. Introducción de vigas de atado

Proceda ahora a introducir las vigas de atado. Para elloemplee la opción Viga automática, y pinchando de unarranque de la zapata a otro se irán introduciendo lasvigas.

Fig. 3.115

3.3.12.3. Definición de datos previos al dimensionamiento

Una vez definida la geometría de la cimentación de lanave, debe introducir la tensión admisible del terreno y lostipos de hormigón y de acero de la cimentación, con laopción Datos generales del menú Obra.

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Page 43: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.116

Previamente al cálculo, es necesario definir en el apartadoOpciones de vigas de atado del menú Obra la sobre-carga de compactación, debido al cerramiento que apoyaen ellas.

En este ejemplo, el peso de la placa de hormigón es de2.7 kN/m2, por lo que debe introducir una sobrecarga decompactación mayorada de:

Fig. 3.117

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 43

Por último, cuando se dimensiona una cimentación parauna nave industrial, el principal problema estriba, no ya enlas tensiones transmitidas al terreno, sino en el peso delelemento en sí; ya que, debido la succión a la que se vensometidas las naves durante la acción del viento y puestoque las cargas que descienden por los pilares son peque-ñas, puede producirse el despegue de la zapata, lo que dacomo resultado del dimensionamiento unas zapatas muygrandes.

Debido a esto es preferible, en este tipo de cimentaciones,partir con unas dimensiones iniciales del canto grandes.Para ello, en la opción Zapatas aisladas coloque 50 cmpara el canto mínimo. Es conveniente también, para evitareste fenómeno, volver a la estructura e introducir la cargaque transmite las vigas de atado de las zapatas a estasmismas, es decir, se introducirá en el arranque de cadapilar de fachada una carga puntual en la hipótesis decarga permanente, con sentido contrario al eje Z y de valorigual al peso de cerramiento que soportan las vigas queatan a las zapatas, y volver a calcular la obra.

Fig. 3.118

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Page 44: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

3.3.12.4. Dimensionamiento y comprobación de la cimenta-ción

Una vez realizados los pasos anteriores, puede dimensionarla cimentación. Para ello, pulse en la opción Dimensionardel menú Cálculo. Tras el proceso de cálculo, se dibujaránen rojo aquellos elementos que tienen errores del dimensio-namiento. Moviendo el cursor sobre una zapata o viga de laobra se muestra un bocadillo informativo en el que se indicalos datos de cálculo de la zapata (dimensiones, armado, ten-sión y esfuerzos) o de la viga.

Fig. 3.119

El programa permite la edición, comprobación y dimensio-namiento de cada elemento, para ello se emplea la opciónEditar del menú Elementos de cimentación.

3.3.12.5. Igualación

En las zapatas, al igual que se procedió con las placas deanclaje, debe igualar la cimentación para obtener un resul-tado más homogéneo de las zapatas. Para ello, emplee laopción Igualar del menú Elementos de cimentación.

Una vez activada la opción seleccione la zapata tipo(arranque N18), se dibujarán en color marrón la zapataseleccionada y todas las que sean iguales, y en color ama-

44 Estructuras

rillo las que son distintas. Debe ir pulsando sobre las zapa-tas a igualar (N6, N8,N11, N13, N16, N21, N23, N26, N28,N31y N33); una vez finalizada la igualación, pulse con elbotón derecho para validarla.

Realice los mismos pasos igualando las zapatas de losarranques (N3, N1) y (N36, N38, N41, N43) que correspon-den a los exteriores del muro piñón trasero y a los cuatroexteriores de los pórticos que contienen al pilar.

Fig. 3.120

3.3.13. Salida de resultados

3.3.13.1. Planos

Una vez dimensionada la estructura y su cimentación,podrá obtener los planos del proyecto. Para dibujar los pla-nos pulse en el botón , que puede encontrar tanto enla pestaña Cimentación como en la pestaña Estructura.Tras pulsar este botón, aparece la ventana de Selecciónde planos.

En esta ventana vaya añadiendo los planos del proyectoque desea dibujar, para ello pulse en el botón y selec-cione el tipo de plano del diálogo Edición de plano.

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Page 45: Ejemplo Calculo Estructura Metal 3d

Fig. 3.121

En este caso elija un plano de la Estructura 3D, y selec-cione para visualizar el eje de perfil, las cotas, el tipo deperfil y la referencia de las uniones.

Vuelva a añadir tres nuevos planos. En uno seleccione lasUniones; en otro, el plano de Cimentación, y, por último,el plano de Replanteo de la cimentación.

Fig. 3.122

Especifique el periférico al que desea lanzar los planos ypulse Imprimir.

Nuevo Metal 3D - Ejemplo práctico 45

3.3.13.2. Listados

3.3.13.2.1. Listado de la estructura

En el programa dispone de dos opciones para realizar ellistado de la estructura: una, con la que puede efectuar ellistado de toda la estructura, y, otra, para efectuar el lis-tado de sólo los elementos previamente seleccionados.

Listado de toda la estructura

La opción para el listado de toda la estructura seencuentra a la izquierda de la de planos. Al pulsar sobreeste botón se abre una ventana en la que aparece unesquema de árbol con una casilla en cada una de lasramas, que activadas indican qué elementos apareceránen el listado.

Fig. 3.123

Listados sobre una selección de elementos

Esta opción está disponible dentro del menú Obra, trasactivarla debe seleccionar aquellas barras o nudos sobrelos que desea efectuar el listado. Seguidamente, pulse conel botón derecho para validar la selección, y aparecerá laventana en la que debe indicar los capítulos y apartadosque se van a listar.

3.3.13.2.2. Listado de cimentación

Para efectuar el listado de cimentación debe encontrarsedentro de la pestaña Cimentación y pulsar el botón .

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