CALCULO DE ESTRUCTURASMETALICAS

PROGRAMA DE CALCULO CYPE

METAL 3D

MODULOS METALICOS DEL CYPE GENERADOR DE PORTICOS:

Generacin de los prticos de la estructura. Determinacin de las acciones Calculo de correas de cubierta y fachada Exportacin de la geometra y cargas a l programa metal 3D

Calculo de estructuras 3D Comprobacin Autodimensionado Optimizacin de perfiles Clculo de cimentaciones

METAL 3D

CYPE. Generador de prticos UTILIDAD. Calculo de prticos de una o dos aguas Herramienta de prediseo de la estructura principal (prticos) y

clculos de la secundaria (Correas)

OBJETIVOS. Clculo de correas cubierta Clculo de correas fachada Clculo de acciones sobre prtico Generacin de planos del prtico y memoria de clculo Exportacin y generacin de la estructura 3D para dimensionado de

las dems barras.

EL CALCULO Para el clculo de correas el programa usa el modelo de viga continua

con un nmero de tramos variable y definido por nosotros. La comprobacin de las correas se hace frente a tensin y flecha

mximas. El clculo de tensiones y flechas se hace segn la normativa elegida. Para perfiles laminados se hace la comprobacin de pandeo lateral, y

para conformados se incluyen en el clculo de tensiones los efectos de combadura y abolladura contemplados en la normativa.

OTRAS CARACTERISTICAS Generacin de las acciones de viento. Generacin de las acciones de nieve. Biblioteca editable de perfiles conformados, laminados, armados. Clculos segn varias normas. Listado de datos introducidos y calculados. Composicin y dibujo de planos exportables.

PASOS A SEGUIR EN LA CREACION DEL PORTICO Datos generales de la estructura Creacin de la obra Creacin del prtico tipo Comprobacin de datos de entrada Calculo de Correas Exportacin a metal 3D

DATOS GENERALES DE LA ESTRUCTURA DESCRIPCION DE LA ESTRUCTURA Estructura formada por 6 prticos rgidos a dos aguas compuestos, cada uno de

ellos, por dos pilares extremos (unidos rgidamente a la cimentacin) y dos dinteles inclinados (con uniones rgidas entre si y a la parte superior de los pilares)

Los prticos hastales (inicial y final) tendrn tres pilares intermedios para soportar las cargas de viento frontal (con unin articulada en ambos extremos)

Se dispondrn arriostramiento en los vanos externos y en la cubierta.

DIMENSIONES Altura de pilares: 5 m Altura de cumbrera: 6,5 m Luz del prtico: 16 m (prtico simtrico) Separacin entre pilares intermedios de prticos hastales: 4 m Inclinacin de la cubierta: 10,62 (18,75%) Separacin entre prticos: 5 m (5m x 5 vanos = 25 m Longitud de la nave) Longitud del dintel: 8,14 m CERRAMIENTOS LATERALES El cerramiento lateral se formara mediante fabrica de bloque de hormign, la cual

descansara directamente sobre la viga de atado de las zapatas perimetrales (no transmitiendo su peso propio a la estructura). Dicho cerramiento no tendr huecos abiertos

CUBIERTA Cubierta formada mediante panel prefabricado de peso 16 kg/m2 Peso de los accesorios de fijacin: 2 kg/m2 Ser soportada por correas metlicas continuas apoyadas en los dinteles. Se dispondrn 7 correas por aguada de modo que la separacin entre correas es

8,14 / 6 = 1,356 mLa cubierta ser accesible nicamente para conservacin.

PERFLES BARRAS Pilares laterales de todos los prticos: HEB Pilares intermedios de prticos finales: IPE Dinteles: IPE Correas IPE Arriostramiento: Redondos de acero

MATERIALES Acero S 275 (Todas las barras)

SITUACION Valladolid ( Altitud 690 m), en una zona llana con algunos obstculos aislados.

CREACION DE LA OBRA Abrimos el programa y este nos manda automticamente a la carpeta donde se

guardan los ficheros. Pinchamos en archivos y seleccionamos uno nuevo, aparecer la siguiente

ventana

Nombre del fichero. Le damos un nombre a la obra (no se pueden repetir)

Nombre de la obra. Haremos una breve descripcin de la obra.

Una vez hecho esto pinchamos en aceptar.

Se abrir una ventana para introducir los datos generales de la obra.

DATOS GENERALES DE LA OBRA.

Introduciremos la separacin entre prticos Definiremos el cerramiento (Peso), tanto de

la cubierta como de los laterales. Definiremos si queremos que se tenga en

cuenta o no la sobrecarga de viento y de nieve as como la norma que se utilizara para el clculo de las mismas.

Definiremos las combinaciones de carga- Acero Laminado- Acero conformado

SOBRECARGA DE VIENTO. Pinchamos en el icono que aparece al lado de donde hemos seleccionado la

norma a utilizar y se abrir la siguiente pantalla.

DEFINIMOS Zona Elica segn el mapa Grado de aspereza Longitud de la nave. La presencia y ausencia de huecos

en los laterales. Area media Alturas medias

SOBRECARGA DE NIEVE. Pinchamos en el icono que aparece al lado de donde hemos seleccionado la

norma a utilizar y se abrir la siguiente pantalla.

DEFINIMOS Presencia o no de resaltos Zona climtica segn el mapa Altitud topogrfica Exposicin al viento de la nave

COMBINACIONES DE CARGA.

DEFINIMOS Tipo de uso que se le va a dar a la nave Altitud topogrfica. Pinchamos aceptar y nos saldr la ventana de creacin del prtico tipo.

CREACION DEL PORTICO TIPO.

DEFINIMOS La topologa del prtico

A un agua A dos aguas

Tipo de cubierta. Prticos rgidos Distintos topologas de cerchas

Una vez hemos definido el prtico pasamos a dibujarlo y acotarlo.

PREDISEO DEL PORTICO TIPO.

El programa nos dar un prediseo en el que tendremos que poner las medidas de la nave a calcular . Para ello pinchamos sobre las medidas e introducimos los valores de la nave a calcular

DEFINIMOS EL MURO LATERAL: Se pincha fuera del prtico y aparece la

ventana. Pinchamos sobre Muro Lateral y aparece la siguiente ventana.

Definimos si tiene muro lateralSi es afirmativo deberemos de definir los siguientes parmetros:

Altura del muro (nuestro caso 5m)

Arriostra el pilar.Si es afirmativo, se supone que ata al pilar en el plano perpendicular.

Autoequilibrado.Afirmativo: el muro soporta los empujes del viento.Negativo: Transmite la carga de viento al pilar

COMPROBACION DE DATOS DE ENTRADA. Pinchamos en uno de los icono que aparece en el men superior para

poder realizar una revisin de las cargas que se han ido generando y se abrir la siguiente pantalla.

Se muestran las cargas por cada hiptesis Puede modificarse la escala de visualizacin

para poder ver mejor las cargas. Vemos las acciones por cada hiptesis.

Se puede generar un fichero para guardar la hiptesis vista. Pinchamos en el icono Se puede guardar en distintos formatos:

Grficos (EMF, JGB, BMP)Auto Cad (dxf, dwg)

Ejemplo de la vista que se genera para la comprobacin.

CALCULO DE CORREAS. Pinchamos en el icono y aparecer la siguiente ventana

DEFINIREMOS: Limite de Flecha segn C.T.E. Numero de vanos

Calculo como viga continua.Se aconseja seleccionar 1 o 2 vanos

Tipo de fijacin.Cubierta no colaboranteFijacin por ganchoFijacin rgida

Dimensionamiento.

Cubierta no colaborante:Ej. Fibrocemento sin amiantoCorreas a solicitacin completa, dentro y fuera del plano.Se incluye el efecto de torsin.Solo pueden usarse perfiles laminados

Fijacin por gancho:Cubierta infinitamente rgida en su planoCorrea solicitada slo a flexin en el plano correaSe incluye el efecto de torsin debido a succin viento

Fijacin rgida:Correa solicitada slo en plano correa (flexin y cortante)La cubierta impide el giro (no hay momento torsor)

DEFINICION DE LOS TIPOS DE CUBIERTA.

SELECCIN DEL TIPO DE PERFIL DE LAS CORREAS. Pinchamos en el icono que aparece despus de tipo de perfil

Una vez que escojamos la disposicin del perfil que vamos a utilizar nos aparecer la siguiente ventana

Escogemos si el material es Laminado, Armado o ConformadoDe la serie de perfiles escogemos el tipoDel perfil seleccionado escogemos las dimensiones dentro de la serie

escogida.

METODO DE DIMENSIONAMIENTO.

Se fijan dos parmetros y se selecciona dimensionar el tercero.

Lo ms habitual es fijar la separacin entre correas, el material (S 275 J) y dimensionar el perfil.

Una vez hemos fijado esos parmetros pinchamos en dimensionar del parmetro no fijado apareciendo una tabla que muestra la validez o no de perfiles dentro de la serie escogida.

EXPORTACION A METAL3D Para realizar la exportacin del

prtico calculado al programa Metal3D debemos pulsar el icono

Opciones que hay que rellenar para realizar la exportacin.Tipos de apoyos (biempotrados)Pandeo (en prticos traslacionales)Tipo de generacin (3D)Opciones agrupacin (Centrales y finales)Numero de vanos (5)

OPCIONES DE PANDEO. Si escogemos no generacin de longitud pandeo

= 1 Si escogemos la generacin de longitud pandeo Consideraciones comunes

Plano longitudinal (perpendicular prtico): Intraslacional (viga atado)Correas arriostran dinteles y pilares fuera plano prticoPrtico Biempotrado: Inercia pilar = Inercia dintelPrtico Biarticulado: Inercia pilar = 0.5Inercia dintel

Op. Traslacional: prtico desplazable en plano prtico (sin arriostramiento)

Opcin Intraslacional: prtico indesplazable en plano prtico

CYPE. Metal3D PASOS A SEGUIR PARA CALCULAR LA

ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL. Configuracin datos generales Completar la estructura Descripcin nudos Descripcin barras Descripcin opciones clculo Calculo de la estructura. Clculo cimentacin: placas anclaje y zapatas

CONFIGURACION DE DATOS GENERALES .

ARCHIVO > Nuevo

Nombre del fichero. Le damos el mismo nombre a la obra que le dimos en el generador de prticos.

Nombre de la obra. Haremos una breve descripcin de la obra.

Una vez hecho esto pinchamos en aceptar.

OBRA > Normas

Escogemos las normas con las que queremos que se calcule la estructura metlica.

OBRA > Acciones

Deberemos de ir introduciendo los datos de la estructura.Control de ejecucinCategora de usoCota de nieve

Mostrar / Ocultar Barra de Herramientas

Mostrar / Ocultar Desplegable de Opciones

Referencias a Objetos

Apuntamos la medida a acotar y se pincha sobre las lneas auxiliares del dibujo.

Acotado Genrico

VENTANA / Nueva. Escogemos el tipo de plano que

queremos crear. Pinchamos sobre lneas que definan el

plano Nombramos el plano

Ejemplo de planos interesantes durante el calculo.

Tambin es muy interesante sacar un plano de cada aguada de la cubierta.

COMPLETAR LA ESTRUCTURA . Aadimos 3 nudos para situar los pilares en los prticos extremos Para ello pinchamos en el men NUDO/Nuevo y pinchamos donde los

queremos colocar (Ver figura)

Acotamos los nudos cada 4 m para fijar bien las separaciones. Para ello pinchamos en el men COTA/distancia entre lneas

4m/acotar y seleccionamos dos lneas paralelas que contengan a los nudos (Ver figura)

Aadimos los dos nudos, que necesitamos en el dintel. Para ello seguimos el mismo procedimiento que antes.

Aadimos los tres pilares de los hastales (Prticos extremos). Para ello pinchamos en el men BARRA / nueva y se pincha en los

dos nudos sin soltar el botn izquierdo del ratn. Una vez que tenemos hecha una barra se sale de la opcin pulsando el botn derecho y se repite la accin.

En los prticos laterales Siguiendo el mismo sistema se aadimos las vigas de atado (vigas

que van de cabeza de pilar a cabeza de pilar) y los arriostramientos de cabeza de pilar a pie de pilar siguiente o anterior (Ver figura)

Aadimos los arriostramientos en la cubierta Siguiendo el mismo sistema aadimos los arriostramientos de

cubierta, tambin aadiremos los nudos en los puntos de apoyo de las correas.

La figura muestra solamente una aguada, este procedimiento deberemos de realizarle en las dos aguadas

Aadimos las cargas frontales sobre los pilares de los hastales El signo negativo significa una accin de succin del viento Se tienen que aadir las cargas para las 4 hiptesis de viento.

A continuacin se muestra una tabla de los valores que deberemos de aadir.

Para ello pinchamos en el men CARGAS / Hiptesis vista y seleccionamos la hiptesis vista sobre la que vamos a trabajar para aadir las cargas de viento en los pilares de los hastales.

Definimos las cargas nuevas, para ello pinchamos en el menCARGAS / Nueva y seleccionamos las barras, con el botn izquierdo, sobre la que vamos a trabajar. A continuacin nos aparecer una ventana en la que definiremos el valor de dichas cargas.

Una vez que hemos aadido todas las cargas de viento en los pilares de los hastales y en todas las hiptesis de calculo cada hiptesis de calculo debiera de verse similar a la de la figura.

DESCRIPCION DE LOS NUDOS . Todos los nudos que hemos ido creando para completar la estructura

han de ser descritos ahora para que el programa sepa como tratarlos a la hora del calculo.

NUDOS NUEVOS DEL DINTEL. Los nudos nuevos del dintel que hemos creado son vinculaciones

internas.Las vinculaciones internas pueden ser Articuladas o Rgidas. Son rgidas cuando el perfil ha de transmitir las acciones y articuladas cuando ha de absorber las acciones que llegan a l. Es decir, es la relacin entre las barras que conforman el nudo.

En nuestro caso los nudos que hemos introducido en los dinteles sern articulaciones. Los pilares solo han de soportar las cargas de viento frontal y no han de transmitrsela a los dinteles.

Para definirlos los seleccionamos pinchndolos y en el menNUDO/Vinculacin/vinculacin externa escogemos la opcin adecuada y pulsamos aceptar

NUDOS NUEVOS DE LOS APOYOS. Los nudos nuevos para los pilares de los hastales que hemos creado

son vinculaciones externas.

Las vinculaciones externas pueden ser Libres (mnsulas), Empotramientos, Apoyos (articulacin) o cabe la posibilidad de definirlo. Son empotramientos cuando el perfil ha de transmitir las acciones y articuladas cuando ha de absorber las acciones que llegan a l. Es decir, es la relacin del nudo con el exterior.

En nuestro caso los nudos que hemos introducido en los dinteles sern Empotramientos. Los pilares han de transmitir las cargas al terreno (suponemos que tenemos un terreno con suficiente resistencia).

Para definirlos los seleccionamos pinchndolos y en el menNUDO/Vinculacin/vinculacin interna escogemos la opcin adecuada y pulsamos aceptar.

Cuando hablamos de la posibilidad de definir los nudo nos estamos refiriendo a la posibilidad de que el nudo gire o se desplace.

NUDOS NUEVOS DE LA CUBIERTA. Los nudos nuevos de la cubierta para los arriostramientos y los puntos

de apoyo de las correas se debern de definir como articulados para los arriostramientos y rgidos o empotrados para los puntos de apoyo de las correas.

Los desplazamientos de los nudos de la cubierta se ligan, es decir, se mueven todos como un plano no como vigas independientes. En el men NUDO/ligar desplazamientos se realiza esta opcin ligando el movimiento longitudinal de los mismos.

DESCRIPCION DE LAS BARRAS . Vamos a agrupar las barras que hemos ido creando para completar la

estructura en grupos que comparten el tipo de seccin y sus atributos.

AGRUPACION BARRAS Seleccionamos todas las barras que queremos que compartan el tipo

de seccin y sus atributos y pinchamos el men BARRA / Agrupar.La agrupacin que vamos a realizar en nuestro caso es el siguiente:

Pilares externos Prticos hastales Pilares interiores Prticos hastales Pilares Prticos Tipo Dinteles Prticos Hastales Dinteles Prticos Tipo Cruces arriostramiento cubierta Cruces arriostramiento prticos laterales

DESCRIPCION DE LOS TIPOS DE PERFILES. Seleccionamos una barra de cada grupo y pinchamos el men BARRA

/ Describe y se selecciona el tipo de perfil que queremos utilizar en el calculo de nuestra estructura metlica.

Escogemos entre Laminado, Conformado, Armado o MaderaLuego escogeremos la disposicin necesaria de los perfiles de las distintas opciones que se nos presentan.Luego pinchamos sobre el botn que aparece debajo de perfil

Luego decimos la disposicin que queremos que tenga el perfil metlicoLuego pinchamos sobre el botn que aparece debajo de perfil y aparecer otra ventana en la que escogemos la familia de perfiles que vamos a utilizar.

Escogemos la serie de perfiles a utilizar y las dimensiones. Bien en serie de obra (perfiles comerciales) bien editando perfil (habr que aadir datos de momentos de torsin, inercias, etc...)

En nuestro caso colocaremos los siguientes tipos de perfiles: Pilares externos: Perfil laminado tipo HEA Pilares interiores de los prticos hastales: Perfil laminado tipo IPE Dinteles: Perfil laminado tipo IPE Cruces arriostramiento cubierta: Perfil laminado L Cruces arriostramiento cubierta: Tensores de Perfil laminado O

COMPROBACION DE LA COLOCACION ESPACIAL . Pinchamos en el men VISTA/ vista 3D estructura

Si no lo hemos realizado antes deberemos girar los pilares interiores de los hastales. Pinchamos en el men BARRA / Describir disposicin y se giran 90

DESCRIPCION DEL MATERIAL . Seleccionamos todas las barras de la obra y en el men BARRA /

Describir material escogemos el S 275 J

Pinchamos en aceptar y nos aparecer la figura.

DESCRIPCION DE OPCIONES DE CALCULO . PANDEO. Es necesario definir el coeficiente de pandeo. Para ello en el men BARRA / Pandeo aparecer una ventana para

definirlo.Por defecto las barras tienen un = 1 salvo si se han importado del generador de prticos con las opciones de calcular estos coeficientes. En el momento de calcular la estructura el programa nos avisara si se ha importado con los coeficientes o no.

En los valores de los coeficientes de pandeo influyen aspectos como: Seccin de las barras Numero de barras que concurren en un nudo Existencia de correas o no.

El coeficiente de pandeo pude asignarse manualmente a cada barra y en cada plano de la seccin (xy o xz) o dejar que el programa haga el calculo aproximado en cada uno de los planos y para las barras seleccionadas.

Por norma general:Pilares: xy = 1 si no hay correas y no soporta entreplantas.

xy = 0,7 si hay correasxy = 1,3 si hay entreplanta

Dinteles: xy = 1/n correas, pero no menor de 0,3Mnsulas: xy = 2

Vigas de atado xy = 0,6Para todos estos elemento en el plano xz lo podemos dejar con el valor 1 por defecto que pone el programa.Arriostramientos xy = xz = 0

En el caso del clculo aproximado habr que indicar si se considera un plano traslacional o intraslacional, igual que en el Generador de Prticos. Para ello podemos mantener las suposiciones que se establecen all:

Efecto de arriostramiento de las correas Estructuras longitudinalmente indesplazable Estructura desplazable en el plano del prtico.

PANDEO LATERAL: El pandeo lateral es un problema de estabilidad en el plano horizontal, de las alas

comprimidas en las vigas a flexin. Hay que indicar las longitudes posibles de este

efecto lateral y como el signo de la flexin puede cambiar segn las combinaciones estudiadas hay que indicrselas en la cara superior e inferior de las barras.

Se puede considerar el efecto de las correas para inmovilizar transversalmente.

Por norma general optaremos por 2 como valor del coeficiente de momentos en el ala superior y por 1 como valor del coeficiente de valores de momentos en el ala inferior, como separacin de arriostramiento se coloca la separacin entre correas.

LIMITE DE FLECHA. Para comprobar si una barra cumple con el valor limite de las flechas

de la norma habr que indicrselo al programa. Es posible limitar el valor de la flecha en cualquiera de los planos. Por defecto es cero.

Para ello en el men BARRA / Flecha limite aparecer una ventana para definirlo.

Por norma general optaremos por restringir las flechas mximas relativas en lo planos que mas trabajan de las barras.Pilares L / 300 en xy, xzDinteles L / 300 en xzSuelos de entreplanta:

Tabiques frgiles L / 500Tabiques ordinarios L / 400Resto de casos L / 300Mnsulas L / 300 en la punta

CALCULO DE LA ESTRUCTURA. Para calcular la estructura en el men CALCULO aparecer una

ventana en la que podremos escoger las siguientes opciones de calculo:

El programa comprueba y dimensiona las barras de la estructura segn criterios limite:

Tensin Esbeltez Flecha Otras comprobaciones (abolladura, pandeo)

No dimensionar perfiles: Analiza la estructura sin cambiar los perfiles que hemos elegido.

Dimensionar perfiles: Para barras con perfiles de una serie:

Rpido: Seleccin del siguiente perfil de la serie cuando no cumple.Optimo: Cambio de perfil no valido y recalculo inicial. Siempre que se modifica un perfil habr cambiado la matriz de rigidez y debe volver a calcular y comprobar las barra.

NO DIMENSIONAR PERFIL Analiza la estructura con los perfiles indicados al describir perfil del

men barra. Destaca en rojo los perfiles no vlidos. Seleccionndolos podemos ver

el primero de ellos vlido si lo hay, y los motivos de invalidacin de los anteriores.

De esta forma, podemos cambiar el perfil de la barra que no cumpla por otro de la misma serie que si cumpla, calcular de nuevo y volver a comprobar.

Cuando un perfil no cumple, existen otras soluciones diferentes a aumentar su seccin. Dependiendo de cul sea la razn por la que no cumpla (tensin, flecha, esbeltez, etc) se puede optar por colocar cartelas, cambiar las condiciones de empotramiento en los extremos, arriostrar el perfil de otro modo, cambiar de serie de perfiles, revisar si los coeficientes de pandeo son correctos, etc.

CALCULO DE CIMENTACION. Pinchamos en el men CIMENTACION / Cimentacin y obtenemos la

siguiente ventana:Pinchamos en Generacin zapatas y nos saldr otra ventana para seleccionar el tipo de zapata a calcular.Pinchando en Dimensionar todas el ordenador las calculara del lado de la seguridad, estas luego se pueden modificar pinchando en editar

Pinchamos en el men CIMENTACION / Placas de anclaje y obtenemos la siguiente ventana:

Pinchamos en Generar y nos generara las placas sin dimensionar..Pinchando en Dimensionar todas el ordenador las calculara del lado de la seguridad, estas luego se pueden modificar pinchando en editar