CURSO METAL3D

8/12/2019 CURSO METAL3D

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MenMen de Programasde Programas

METALMETAL

-Diseo y clculo de estructuras tridimensionales de nudos y barras, condimensionado y optimizacin de perfiles metlicos simples y compuestos.

--GENERADOR DE PGENERADOR DE PRTICOSRTICOS-Generador de geometra de prticos rgidos y cerchas simples ymltiples. Generacin automtica de cargas de viento y nieve.Dimensionado y optimizacin de correas metlicas de cubierta ylaterales de fachada. Exporta la geometra y cargas al programa Metal3D.

METAL 3D / NUEVO METAL 3D (beta)METAL 3D / NUEVO METAL 3D (beta)

-Diseo y clculo de estructuras tridimensionales de nudos y barras, con

dimensionado y optimizacin de perfiles (simples y compuestos) ydimensionado de zapatas, placas de anclaje y encepados.


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Generador de pGenerador de prticosrticos

USOS Para estructuras porticadas de una altura, metlicas o no.

Herramienta de diseo de la estructura primaria (prticos) yclculo de la secundaria (correas)

OBJETIVOS1. Clculo de las correas de cubierta.

2. Clculo de las correas de los laterales.

3. Generacin de una memoria de clculo.

4. Dibujo del prtico tipo junto con las correas.5. Generar la estructura en Metal 3D para el dimensionamiento

de las dems barras.

Generador de pGenerador de prticosrticos

OTRAS CARACTERSTICAS 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.

EL CLCULO Para el clculo de correas el programa usa el modelo de viga

continua con un nmero de tramos variable y definido por el usuario. 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, ypara conformados se incluyen en el clculo de tensiones los efectosde combadura y abolladura contemplados en la normativa.


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Generador de prticos

ETAPAS DEL PROCESO

1. Datos generales de la obra

2. Edicin de correas en cubierta y laterales

3. Visualizacin de cotas, correas y cargas (OPCIONAL)

4. Generacin de datos para exportar a METAL 3D


Se accede a la ltima obra en la que se ha trabajado.Archivo > Gestin de archivos

- Nuevo1. Carpeta donde se guarda

el fichero

2. Nombre del fichero (Nose puede repetir). Tendrextensin gp3

3. Nombre de la obra

(Descripcin de la obra)


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Generador de pGenerador de prticosrticos1. Datos generales de la obra1. Datos generales de la obra

Datos generales de la obra

Separacin entre prticos Cerramiento en cubierta

Peso del cerramiento

Sobrecarga del cerramiento

Cerramiento lateral

Sobrecarga de viento

Sobrecarga de nieve


Datos generales de la obra Separacin entre prticos:

Modulacin del edificio

Cerramiento en cubierta > Peso del cerramiento Peso por m2 del material de cubricin

Ej: Chapa simple de 06 mm: 6 kg/m2

Panel sndwich: 15 kg/m2

Placas de fibrocemento: 17 kg/m2

Sobrecarga del cerramiento Cerramiento lateral:

Forro o peto que deba sujetarse con correas a la estructura

principal. No es el cerramiento de obra de la nave Sobrecarga de viento Sobrecarga de nieve


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CONFIGURACIN

1. NORMAS (EHE-98, CTE DB-SE AE)

2. UNIDADES (S.I.)


Datos generales de la obra

Sobrecarga de viento

Sobrecarga de nieve


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Categora de uso: afecta a la sobrecarga de uso

Cota de nieve: afecta a la sobrecarga de nieve

Muro Lateral:Arriostra el pilar a pandeo:El muro arriostra al pilar frente a pandeo global fuera del

plano del prtico y a pandeo lateral en ambas alas

(Efectos en Metal 3D)Autoequilibrado:El muro soporta la carga de viento y no se transmite en su

altura a los pilares.

Generador de pGenerador de prticosrticosDEFINICIDEFINICIN GEOMN GEOMTRICATRICA

Despus de definir los aspectos generales hay que definir lageometra de la estructura del prtico sobre la que se colocanlas correas.

Clic dentro del prtico Clic fuera prtico

Amplio men de cerchas parauna y dos aguas o pordefecto un prtico rgido,con el que definir las

alturas y pendientes delprtico tipo.


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Generador de pGenerador de prticosrticos2.2. EdiciEdicin de correasn de correas

Lmite flecha: CTE DB-SE Segur idad estructural (4.3.3.1)

4.3.3.1 Flechas

Cuando se considere la integridad de los elementos constructivos, se admite que la

estructura horizontal de un piso o cubierta es suficientemente rgida si, para cualquierade sus piezas, ante cualquier combinacin de acciones caracterstica, considerandoslo las deformaciones que se producen despus de la puesta en obra del elemento, laflecha relativa es menor que:

a) 1/500 en pisos con tabiques frgiles (como los de gran formato, rasillones, o placas) opavimentosrgidos sin juntas;

b) 1/400 en pisos con tabiques ordinarios o pavimentos rgidos con juntas;

c) 1/300 en el resto de los casos.


Nmero de vanos: Para el clculo de correas el programa usa el modelo

de viga continua con un nmero de tramos variable de 1 a 3. Con la

viga contnua reducimos la flecha al reducirse el mximo momento

flector positivo, a costa de que aparezcan momentos negativos en la

zona de los apoyos.

Este nmero afectar al clculo de los esfuerzos y longitudes de pandeo

lateral.


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Tipo de fijacin: Indica al programa lascargas con que se deben comprobar lascorreas.

Cubierta no colaborante (ej: cubierta deamianto-cemento)Correas a solicitacin completa dentroy fuera del plano, incluso torsin Se usan perfiles laminados

Cubierta rgidaFijacin por gancho:

Correas a flexin en el planonormal a la cubierta y torsin porsuccin del viento

Fijacin rgidaImpide el giro de las correasCorreas a flexin y cortante en elplano normal a la cubierta

Fe

F

Fijacin por

gancho

Fijacin rgida


Tipo de perfil:

Laminado

Armado

Conformado (Los perfiles conformados deseccin abierta apenas se tratan en CTE)

Datos del perfil:

Serie de obra Editable


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Dimensionar:

Tres opciones:

1) Optimizacin del perfil para la separaciny acero elegidos2) Optimizacin de la separacin para elperfil y acero elegidos3) Optimizacin del perfil y la separacinpara el acero elegido

Se cubren as todas las opciones al haber placas de cubierta que requieren una separacin decorreas determinada o estructuras con una colocacin especfica de las correas.

Una tabla muestra la validez de los distintos perfiles de la tabla elegida. Con doble clic seselecciona el elegido de la tabla.

Los perfiles conformados requieren un anlisis ms exhaustivo que es el que se refleja en elarticulado de la EA-95. PARTE 4: CLCULO DE LAS PIEZAS DE CHAPA CONFORMADA.


Resultados de la optim izacin:

Perfiles no vlidosPerfiles que cumplen todas lascomprobaciones

Podemos seleccionar un perfilde entre los vlidos.Para ese perfil nos da el % deaprovechamiento y el peso(kg/m).

Ese peso se obtiene de dividir elpeso del perfil por la separacinentre correas. Esta ser la cargaque sobre el prtico ejercen lascorreas.


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Generador de pGenerador de prticosrticos3.3. VisualizaciVisualizacin de cotas, correas y cargasn de cotas, correas y cargas

En este men la opcin ms interesante es la derepresentar las cargas, que permite ver grficamente y conescalas variables las distintas hiptesis de carga

seleccionadas.

Adems de la visualizacin, con el botn Imprimir vistaactual podemos exportar la representacion a un ficheroDXF o DWG o a un fichero BMP, JPG.

Generador de pGenerador de prticosrticos4. E4. Exportarxportar a METAL 3Da METAL 3D

Configuracin de apoyos:Tipo de apoyo de los pilares:

Prticos biarticulados Prticos biempotrados

influye en la determinacin de las longitudes de pandeo.Opciones de pandeo:La longitud de pandeo expresa la distancia entre dos puntos de inflexin consecutivos de la barra,

cuando se deforma al pandear. No generar longitudes de pandeo: =1

Pandeo en prticos traslacionales.

Pandeo en prticos intraslacionales.

Condiciones de clculo:Prticos biempotrados: Inercia dintel = Inercia pilar

Prticos biarticulados: Inercia dintel = 2 Inercia pilarLas correas arriostran dinteles y pilares fuera del plano del prtico

El edificio es longitudinalmente intraslacional

Prticos traslacionales (genrico)- Prticos intraslacionales:

Se diferencian en el clculo de la longitud de pandeo (pilares) en el plano del prtico.


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Generador de pGenerador de prticosrticos4. E4. Exportarxportar a METAL 3Da METAL 3D

Tipo de generacin:

Prtico central: Prtico 2D en el plano YZcon cargas y longitudes de pandeo.Prtico final: Prtico 2D en el plano YZ conla mitad de las cargas y longitudes depandeo.Generacin prticos 3D: Generacin 3D detodos los prticos de la nave.

Informacin sobre paredes finales.Cuando se genera un prtico de pared final se asignan las mismas longitudes de pandeo que a

un prtico central. Sin embargo, en el caso de pandeo en el plano del prtico, hay que teneren cuenta que los dinteles y pilares de las paredes finales estn arriostrados por loscerramientos y pilares intermedios frente a dicho pandeo, por lo que las longitudes de pandeoen el plano del prtico generadas por el programa podrn reducirse sensiblemente sin disminuirla seguridad de la estructura.

Generador de pGenerador de prticosrticosConsideraciones adicionalesConsideraciones adicionales

Consideraciones sobre las cargas de viento:

Con el generador de prticos es posible ver todas las hiptesis de viento. En cualquier situacin contempla, siempre dos posibles direcciones (0-180 y 90-

270) aunque el edificio sea simtrico. El viento en los laterales solo se consideranen el caso de haber elegido la opcin Cerramiento lateral en el men Datos de laobra.

Matizaciones sobre el clculo y la presentacin de resultados.Mtodo de clculo (discutible en sus resultados)No calcula el viento frontal


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Generador de pGenerador de prticosrticosFINFIN

Nuevo Metal 3D (beta)Nuevo Metal 3D (beta)

ARCHIVO > Nuevo


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CONFIGURACIN

OBRA > NORMAS

2 Botn de configuracin, en elextremo derecho de la pantalla


CONFIGURACIN ENTORNO DE TRABAJO

PLANOS > REFERENCIAS


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CONFIGURACIN ENTORNO DE TRABAJO

MOSTRAR / OCULTAR barra de herramientas

CONFIGURAR botones de la barra de herramientas

MOSTRAR / OCULTAR

barra desplegable de opciones

COTROLES DE VISUALIZACIN

Deshacer / Rehacer


1. ENTRADA DE DATOS (GEOMETRA)

a) Desde el Generador de Prticos: La estructura est completamente definida Las barras pueden tener su coeficiente de pandeo Se importan las cargas de las hiptesis consideradas (Puede ser

necesario definir algunas nuevas y/o modificar las importadas) Si no hay un tipo de cercha vlido es posible introducir modificaciones

sobre otra existente o un prtico rgido.

b) Ficheros DXF o DWG (OBRA > IMPORTAR DXF o DWG) Es posible seleccionar las capas a importar Las lneas deben estar en 3D (el prtico en el plano YZ o XZ) Puede importarse una serie de prticos

c) Dibujando nudos y barras y acotando en METAL 3D

1. Crear una vista 2D ortogonal2. Colocacin esquemtica de nudos3. Acotado genrico4. Introducir barras


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2. SISTEMAS DE REFERENCIA

Existen cuatro sistemas de referencia: Ejes generales o ejes globales

Ejes locales de la barra o eje x en la barra Ejes locales del plano de la barra o eje x horizontal Ejes locales de la seccin

Los tres primeros sistemas se utilizan para introducir cargas.El ltimo, para la descripcin de pandeos y consultas de resultados de una seccin

determinada.Para la mayor parte de las estructuras basta con tener claro cules son los ejes

generales y cules son los ejes locales de la seccin, que son los que aparecendibujados una vez definidas las barras.

Ejes generales: Son los que estn dibujados en el ngulo inferior izquierdo de

la pantalla. (Nombrados en maysculas X,Y,Z) Ejes locales de la barra: En este caso, el eje X coincide con la direccin de la

barra. (Nombrados en minsculas x,y,z)

Ejes locales de la seccin: Estos ejes existen cuando se definen las barras.


3. SELECCIN DE ELEMENTOS

Captura: Ventana generada de derecha a izquierda (trazo discontinuo del

permetro)Ventana: Rectngulo generado de izquierda a derecha (trazo continuo del

permetro)


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4. ENTRADA DE DATOS Dibujando nudos y barras y acotando

VISTA 2D ORTOGONAL

VENTANA > NUEVA Lneas de captura que definan el plano Nombre Intercambio de vista con el men VENTANA

COLOCACIN ESQUEMTICA DE NUDOS Y/O BARRASNUDO > NUEVO

BARRA > NUEVA

PLANO > COTAS

Acotado genrico Acotar en lnea con algn eje (Z o Y)


5. GENERACIN DE PRTICOS CENTRALES

GENERACIN > PLANOSGeneraremos planos paralelos al que ya tenemos definido.

Sealamos dos lneas de referencia que definen el plano.

Generaremos todos los prticos de la nave.

Agrupamos planos para que stos sean idnticos entre s.


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6. GENERACIN DE PRTICOS HASTIALES

PLANOS > DESAGRUPAR

Desagrupamos los planos extremos, que son paralelos a YZ

PLANOS > AGRUPAR

Agrupamos los dos prticos extremos de la nave


5. GENERACIN DE PRTICOS HASTIALES (cont.)

VENTANA > NUEVA 2D (Prticos hastiales)

NUDO > NUEVO

Nudos de la base utilizando lneas de referencia e interseccionesPLANOS > COTAS > GENRICO

BARRA > NUEVA

Uniendo nudos e intersecciones de lneas de referencia

Podemos generar un plano que no sea paralelo a los anteriores:

VISTA EN PLANTA - 3 NUDOS - DEFINICIN DEL PLANO -

- NUEVOS NUDOS - BARRAS


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6. NUDOSNUDOS > VINCULACIN

Estas opciones se utilizan para indicar las relaciones que hay

entre las barras que conforman el nudo y las relaciones del nudocon el exterior.

VINCULACIN EXTERIOR: Es la relacin del nudo con elexterior, es decir el tipo de apoyo. Es lo que impide queexteriormente un nudo se mueva.

VINCULACIN INTERIOR: Es la relacin entre las barras queconforman el nudo. Todos los nudos tienen vnculos internos,incluso los que tienen una sola barra. Los vnculos internos

indican si la barra en un determinado nudo est empotrada,articulada o semiempotrada con otra u otras barras del nudo.

** La versin anterior permita en un nudo barras rgidas y articuladas

7. BARRAS

VISTA 2D

Barra > Agrupar

Obliga a que las barras de una agrupacin sean del mismo perfil.Agrupacin de las barras por posiciones.

Facilita el trabajo de descripcin de los perfiles

AGRUPAR en los PLANOS: cualquier acto en un elemento del plano afecta a todos losplanos agrupados.

AGRUPAR en las BARRAS: Van a tener el mismo perfil. (ej: podemos poner una carga enuna barra y no afectar a otra barra agrupada con ella).



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7. BARRAS

Barra > Describir perfil

Predimensionado para plantear la matrizde rigideces.

Definir el tipo de seccin a emplear encada barra.

El tipo de seccin y sus atributos (ej:cartelas, cajones,) se pueden girar paramodificar su colocacin.

El men es igual que en GENERADORDE PRTICOS


PERFIL LAMINADO

PERFIL ARMADO PERFIL CONFORMADO

PERFIL DE MADERA

7. BARRAS (cont.)

En las vistas 3D o 2D se representan losejes de la seccin, con los mismoscolores que los ejes generales.

Barra > Describir disposicin



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7. BARRAS (cont.)

Pandeo.

Es necesario definir el coeficiente de pandeo en todas las piezas y en sus dos planosprincipales.

Por defecto las barras tienen un =1 salvo si se han importado del generador de prticoscon las opciones de calcular estos coeficientes. En el momento de calcular la estructura,el programa advierte de esta circunstancia.

En pantalla aparecen los coeficientes de pandeo en ambos planos y el coeficientemomento.


7. BARRAS (cont.)

Pandeo.

En la estructura solo se consideran los prticos de la nave y no los elementoslongitudinales que arriostran eso prticos y que modifican estos coeficientes (paredes,cubierta, correas, cruces de San Andrs,)

Ej: En el plano longitudinal:

- pilares si hay un cerramiento de alma a alma =0.

- efecto de las correas en el arriostramiento de los dinteles del prtico (=01 -02)

Ej: en el plano del prtico; estructura traslacional.

- El pilar est empotrado en la base, pero en la unin con el dintel puededesplazarse. Un coeficiente mayor que 05 y menor que 1 (biarticulada) =07.

- El dintel lo consideraremos biempotrado y traslacional (=1).



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7. BARRAS > Pandeo (cont .).En los valores de los coeficientes de pandeo influyen

aspectos tales como:

- Seccin de las barras- Nmero de barras que concurren en los nudos


El coeficiente de pandeo puede asignarse manualmente acada barra y en cada plano de la seccin (xy o xz) o dejarque el programa haga un clculo aproximado en cada unode los planos y para las barras seleccionadas.

En el caso del clculo aproximado habr que indicar si seconsidera un plano traslacional o intraslacional, igual queen el Generador de prticos. Para ello podemos mantenerlas suposiciones que se establecan all:

Efecto de arriostramiento de las correas

Estructura longitudinalmente indesplazable

Estructura desplazable en el plano del prtico


7. BARRAS (cont.)

Pandeo lateral

Es un problema de estabilidad en el plano horizontal, de lasalas comprimidas en las vigas a flexin.

Hay que indicar las longitudes posibles de este efecto lateral ycomo el signo de la flexin puede cambiar segn lascombinaciones estudiadas, hay que indicarlas en la carasuperior e inferior de las barras.

Se puede considerar el efecto de las correas para inmovilizar

transversalmente .

Ej: Cordn superior del dintel:

Longitud de pandeo lateral L = Separacin correas

Cordn inferior: L (la longitud total de la barra): No haycorreas


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7. BARRAS (cont.)

BARRAS > Flecha lmite

Es posible limitar el valor de la flecha en cualquiera delos dos planos.

Podemos limitar la flecha en el plano fuerte de laspiezas a flexin, en el que van a dominar las cargas.

(Flecha mxima relativa xz de L/300).

Flecha mxima: Distancia mxima de la deformada msdesfavorable a l posicin inicial.

Flecha activa: Mxima distancia entre las deformadasmxima y mnima.

Limitacin absoluta / relativa: limitacin absoluta en mm orealtiva en % de longitud de barra


8. CARGAS

Tan importante como disear correctamente, describir los nudos, predimensionarla,limitar sus flechas o asignar los coeficientes de pandeo, es cargarla consecuentementesegn la normativa y las solicitaciones previstas para la estructura.

1 Decidir el nmero de hiptesis de carga a considerar2 Determinar su compatibilidad

OBRA > Acciones


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8. CARGAS

OBRA > Acciones


8. CARGAS

CARGA > Hiptesis vista

Elegir la carga a mostrar o a introducir(Nueva o Modificar)

CARGA > Introducir cargas en Barras

Editar cargas en Barras

Introducir cargas en Nudos


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8. CARGAS

OBRA > Estados lmite


8. CARGAS

CARGA > Hiptesis vista

Elegir la carga a mostrar o a introducir (Nueva oModificar)

CARGA > Introduci r cargas sobre barras


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9. CLCULOCALCULO > Calcular

El programa comprueba y dimensiona las barras de laestructura segn criterios lmite:

- Tensin- Esbeltez

- Flecha

- Otras comprobaciones (abolladura, pandeo lateral)

No dimensionar perfiles: Anlisis de la estructura sin cambiar los perfiles elegidos inicialmente

Dimensionar perfiles: Para barras con perfiles de una serie

Rpido: Seleccin del siguiente perfil de la serie cuando no cumple

ptimo: Cambio de perfil no vlido y reclculo inicial. Siempre que se modifica un perfil habrcambiado la matriz de rigidez y debe volver a calcular y comprobar las barras.


9. CLCULO (cont.)No dimensionar perfiles

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 ellosvlido 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 serieque 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.) sepuede 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 loscoeficientes de pandeo son correctos, etc.

Dimensionamiento rpido de perfiles

Proceso automtico de seleccin de perfiles de una serie. No aporta informacin del motivo de

no validez. Si en la obra existen muchas barras, el proceso de dimensionamiento puedeconsumir mucho tiempo.

Otras opciones del men clculo

El resto de opciones del men Clculo ayudan a comprender el funcionamiento de laestructura y, por lo tanto, a tomar decisiones que optimicen su diseo.


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9. CLCULO (cont.)

CLCULO > Comprobar las barras

Destaca en rojo los perfiles no vlidos. Seleccionndolos podemos ver el primero de ellosvlido 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 serieque si cumpla, calcular de nuevo y volver a comprobar.

CLCULO > Envolventes


10. PLACAS DE ANCLAJEGenerar y Dimensionar todas.

Editar para modificar

Igualar

Acartelamiento de un pilar a su placa de anclaje


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11. CIMENTACINCARPETA ------- CIMENTACIN

Configuracin :

OBRA > ..... Materiales

Opciones

Tablas de armado

Ver

OBRA > TERRENO


11. CIMENTACIN (Cont.)ELEMENTOS DE CIMENTACIN > ELEMENTO DE CIMENTACIN AISLADO

Hormignen masaHormign

armadoEncepado

Podemos optar por una zapataque soporte ms de un pilar

Al elegir un tipo de zapata el cursorse convierte temporalmente en una zapata

EDITAR: para definir, dimensionar y comprobar la zapata y su armado.


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11. CIMENTACIN (Cont .)Las zapatas pueden ir cosidas con vigas oriostras

VIGAS > ENTRAR VIGA

Vigas de atado: Para impedir que semueva la zapata en el plano de lacimentacin (amarillas)

Vigas centradoras: Para combatir elmomento producido por un apoyoexcntrico sobre la zapata. La zapatasiguiente, en el sentido del momento, actade contrapeso contrarrestando dichomomento. La viga deber disponer dearmadura superior para soportar losesfuerzos de traccin.

Viga inteligente: Centra automticamentelos momentos cuando es posible

Viga inteligente


11. CIMENTACIN (Cont .)

CLCULO > DIMENSIONAR

(CLCULO > Generar zapatas y vigas)

Para poder optimizar: (Editar zapata)

OPCIONES

- En zapatas rectangulares: crecimiento enla direccin de mayor momento


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11. CIMENTACIN (Cont .)Editar > comprobacin > ver listado de comprobaciones

1 Comprobacin de las tensiones en el terreno

(La tensin media no debe superar la del terreno >>> punzonamiento)2 Flexin de la zapata: Viga biapoyada con carga puntual centrada que produce traccin enla cara inferior ( el valor sirve para calcular la armadura inferior). Tambin se disponearmadura superior por si trabaja al revs)

3 Vuelco: Criterio fundamental de clculo. Nos indica el porcentaje de reserva. (Podemosoptimizar intentando reducir ese valor)


12. PLANOS y LISTADOS

Configuracin anloga a CYPECAD con posibilidad de incorporar detalles ya diseadosEj: EAC-001 Placa de anclaje

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