Nuevo Metal 3D - Ejemplo Práctico

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

3. Ejemplo prctico Nuevo Metal 3D . . . . . . . . . . . . .5

3.1. Descripcin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2. Generador de prticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

3.2.1. Cargas que genera el programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.2.1.1. Cargas permanentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.2.1.2. Sobrecargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.2.1.3. Hiptesis de viento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.2.1.4. Hiptesis de nieve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.3. Nuevo Metal 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.3.1. Introduccin de nudos y barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

3.3.1.1. Ocultar/visualizar planos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12

3.3.1.2. Introduccin de barras y acotacin . . . . . . . . . . . . . . .12

3.3.2. Descripcin de nudos y barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18

3.3.3. Disposicin de perfiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

3.3.4. Agrupacin de barras iguales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

3.3.5. Asignacin de material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.3.6. Coeficientes de empotramiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.3.7. Hiptesis de cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.3.7.1. Aadir hiptesis de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21

3.3.7.2. Cargas del forjado. Paos y cargas superficiales . . . . .22

3.3.7.3. Cargas de viento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3.3.8. Pandeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24

3.3.9. Pandeo lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25

3.3.10. Clculo y dimensionado de la estructura . . . . . . . . . . . .26

3.3.10.1. Comprobacin de barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26

3.3.10.2. Consulta de esfuerzos y tensiones . . . . . . . . . . . . . .27

Nuevo Metal 3D - Ejemplo prctico 3

3.3.11. Uniones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.3.11.1. Clculo y consulta de uniones . . . . . . . . . . . . . . . . .29

3.3.12. Placas de anclaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3.3.13. Cimentacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3.3.13.1. Introduccin de zapatas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

3.3.13.2. Introduccin de vigas de atado . . . . . . . . . . . . . . . . .32

3.3.13.3. Definicin de datos previos al dimensionamiento . . .33

3.3.13.4. Dimensionamiento y comprobacin

de la cimentacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.3.13.5. Igualacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.3.14. Salida de resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.3.14.1. Planos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

3.3.14.2. Listados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.3.14.2.1. Listado de la estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

3.3.14.2.2. Listado de cimentacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

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Accin del viento: Segn CTE DB SE-AE: Zona B, zona urbana engeneral, industrial o forestal IV.

Sobrecarga de nieve: Segn CTE DB SE-AE: Zona climtica 5, altitudtopogrfica 0 m, exposicin al viento normal.

3.2. Generador de prticos

Para el dimensionamiento de las correas de cubierta y lageneracin de las cargas al Nuevo Metal 3D, se emplearel programaGenerador de prticos de CYPE Ingenieros.

En Generador de prticos cree una obra nueva, llmelaNave_01 e introduzca una descripcin.

Fig. 3.1

A continuacin, complete los campos de la ventana Datosobra como muestra la Fig. 3.2 (el nmero de vanos de queconsta la nave, en este caso 8, la separacin entre ellos de 5m, el peso del material de cubricin y su sobrecarga, la nor-mativa para la generacin de cargas de viento y de nieve).

Para la generacin de las cargas de viento laterales y fron-tales es imprescindible activar cerramiento lateral, en estecaso, el cerramiento lateral ser prefabricado (paneles de

3. Ejemplo prctico Nuevo Metal 3D

3.1. Descripcin

Con este ejemplo se realizar el clculo y dimensiona-miento de una nave industrial de las siguientes caractersti-cas: 40 m de longitud y 20 m de anchura. Se resolvermediante 9 prticos espaciados 5 m entre s, con unasalturas en cumbrera de 10 m y de 8 m en los laterales. Enel interior de la nave se dispondr de un forjado para ofici-nas a 4 m de altura, y en su parte frontal. La nave constarde dos huecos de 65 en el lateral derecho y uno en elizquierdo de las mismas dimensiones.

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

Cargas permanentes: Peso propio de las correas IPE. Material de cubricin (panel sndwich de 80 mm y0.24 kN/m2).

Peso propio del forjado de viguetas de hormign(25+5): 3.7 kN/m2.

Solado: 1.2 kN/m2.

Sobrecargas de uso: Segn la tabla 3.1 del CTE DB SE-AE la sobrecargacorrespondiente a una categora de uso B (zonasadministrativas) es de 2 kN/m2.

Segn CTE DB SE-AE: Sobrecarga de uso encubiertas, categora de uso G1 (cubiertas accesi-bles nicamente para mantenimiento, no concomi-tante con el resto de acciones variables), cuyo valorsegn tabla 3.1, es de 0.4 kN/m2.

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hormign aligerados) y descansar sobre las vigas deatado de la cimentacin, por tanto, se desprecia su pesopropio asignando un valor nulo al peso del cerramiento.

Fig. 3.2

Para la sobrecarga de uso introducida, se debe definir lacategora de uso, en este caso la categora G1, ya que lasobrecarga introducida es la de cubierta.

Complete los datos de la ventana de viento, pulsando elicono que corresponda (Fig. 3.2). Seleccione la zonaelica B, el grado de aspereza IV y especifique los huecosque hay en las fachadas.

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Fig. 3.3

En cada hueco se ha de especificar sus dimensiones enalzado, y la posicin de su centro de gravedad con res-pecto al origen.

Fig. 3.4

Para ello tome la siguiente figura como croquis del sistemade referencia.

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Fig. 3.5

Tambin debe especificar si estos huecos permanecernabiertos permanentemente o no; ya que el programa, en elcaso de que sean huecos que se puedan cerrar, generardos nuevas hiptesis para cada accin de viento: una com-binando la presin exterior con la mxima presin interna,en el caso que los huecos de sotavento se cierren; y la otracon la mxima succin en el caso que sean los huecos abarlovento los que permanezcan cerrados. En este ejemploseleccione huecos permanentemente abiertos.

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

Fig. 3.6


Una vez se han definidos los datos generales del proyecto,pase a definir la geometra del prtico para, posterior-mente, realizar la seleccin y el dimensionamiento de lascorreas de cubierta. Se crear un prtico a 2 aguas; com-plete los datos geomtricos del mismo pulsando sobre lascotas podr modificarlas. En el men desplegable Tipo decubierta deje el prtico rgido para este ejemplo.

Fig. 3.7

Una vez aceptado el dilogo, en la pantalla general delprograma aparecer el prtico descrito anteriormente.Para cualquier rectificacin o cambio, pulse dentro deldibujo del prtico con el botn principal del ratn (Fig. 3.6).

En esta obra de ejemplo el material de cerramiento lateralser para paneles de hormign aligerados, por lo quedebe especificar que hay muro en los laterales, ya que, enel caso contrario, no generar las cargas de viento en loslaterales de la nave. Para ello, pulse fuera del prtico en ellateral en el que desea aadir el muro, seleccione laopcinMuro lateral del men e indique 8 m para la alturadel muro. A continuacin, active la casilla Arriostra elpilar a pandeo, pero no active la casilla Autoequilibrado,con lo que se trasmitirn las cargas de presin del viento alos pilares de la fachada de la nave.

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Fig. 3.8

Realice este proceso de nuevo, pero sobre el lateral derecho,con lo que quedarn ambos muros reflejados en pantalla.

Fig. 3.9

Siga ahora con el dimensionamiento de las correas dela cubierta, para ello seleccione la opcin Seleccin decorreas en cubierta y laterales del men Datos obra.En la ventana que se muestra especifique el lmite deflecha que debe verificar, el nmero de vanos que cubrela correa y el tipo de fijacin. En el apartado tipo de per-fil pulse en el botn con el nombre del perfil y seleccione

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Laminado en el desplegable de material; y, comoserie de perfiles, IPE. Pulse Aceptar.

Fig. 3.10

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

Fig. 3.11

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

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

Por ltimo, dispone de la optimizacin de perfil y separa-cin, en la que debe especificar la separacin mnima ymxima a comprobar, as como el incremento de separa-cin para cada iteracin. Como resultado aparecer un lis-tado en el que se muestra el perfil, el peso superficial delas correas y la separacin, y que indica con un smbolo deprohibido aquellas que no cumplen. Para seleccionar unperfil de la lista debe realizar un doble clic de ratn sobrela fila en la que se encuentra, con lo que quedar marcadaen color azul y, al aceptar el dilogo, se incorporar a laobra. A la hora de elegir debe comprobar que la separa-cin seleccionada es vlida para el tipo de panel sndwichcon el que se va a ejecutar el proyecto; en este ejemplocambie a 1.40 m el valor de la separacin y utilice la pri-mera opcin de optimizacin.

Fig. 3.12

Una vez seleccionadas las correas de cubierta puedeexportar los datos al Nuevo Metal 3D. Para ello, selec-cione la opcin Exportar al Nuevo Metal 3D del menDatos obra. Debe indicar el nmero de prticos y el tipode apoyo a generar, y si la generacin de coeficientes depandeo es para prticos traslacionales o intraslacionales(como en este caso se introducirn cruces de arriostra-mientos posteriormente en el Nuevo Metal 3D, seleccionela generacin de pandeo para prticos intraslacionales, yya en Nuevo Metal 3D se modificarn los coeficientes depandeo en la direccin traslacional). En el caso de que lanormativa de viento tenga distintas zonificaciones en lacubierta, como el CTE DB SE-AE, la agrupacin de planosen la generacin no est habilitada, puesto que las cargasno son simtricas en la nave, y se podran cometer errores alagrupar planos con cargas diferentes, llegando a quedardel lado de la inseguridad.

Fig. 3.13

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3.2.1. Cargas que genera el programa

El programa generar la hiptesis de Cargas permanen-tes, Sobrecarga en cubierta, las de viento y las de nieve.

3.2.1.1. Cargas permanentes

El programa generar las cargas permanentes debidas alpeso propio de las correas y del elemento de cubricin.

En Nuevo Metal 3D, se debe crear la carga permanentedel forjado, y aadir dicha carga a la hiptesis de cargapermanente.

3.2.1.2. Sobrecargas

Dado que se ha definido una sobrecarga en la cubierta de0,4 kN/m2, en categora de uso G1 (cubiertas accesiblesnicamente para mantenimiento, no concomitante con elresto de acciones variables), el programa generar talhiptesis y carga.

Posteriormente, en Nuevo Metal 3D, se debe definir lahiptesis de sobrecarga de uso correspondiente a unacategora de uso B (zonas administrativas), para el forjado,con su correspondiente carga.

3.2.1.3. Hiptesis de viento

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

Fig. 3.14

Esto significa que como mnimo existirn cuatro hiptesisde viento. La cubierta del presente ejemplo forma unngulo con la horizontal de 11.31. Entrando en la tabla D4del CTE puede observar que, para esa inclinacin, en lacubierta se generan dos situaciones de carga, lo queimplica que las hiptesis Viento a 0 o Viento a 180 seduplican para poder contemplar estas situaciones.

Existen huecos, pero se han definido como permanente-mente abiertos, esto hace que no se dupliquen las hipte-sis de carga en los lados en los que se sitan los huecos.

3.2.1.4. Hiptesis de nieve

El programa determinar la sobrecarga de nieve en fun-cin de la altitud y de la zona climtica de invierno, interpo-lando los valores que se presentan en la tabla E.2 del CTEDB SE-AE.

El programa aplica lo expuesto en el punto 4 del apartado3.5.3 del CTE DB SE-AE, en el que se indica que hay quehacer distribuciones asimtricas de cargas debido al trans-porte de la misma por el efecto del viento, debiendo consi-derar un lado cargado y el otro con la mitad de la carga;por esta razn aparecen tres hiptesis de sobrecarga denieve al exportar al Nuevo Metal 3D.

3.3. Nuevo Metal 3D

3.3.1. Introduccin de nudos y barras

Al aceptar el dilogo, se recorre un asistente para la crea-cin de obre de Nuevo Metal 3D, cuyas ventanas puedeaceptar, ya que posteriormente se pueden modificar desdeel men Obra.


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Fig. 3.15

Fig. 3.16

Fig. 3.17

Fig. 3.18

Despus del asistente, se solicitar un nombre para laestructura del Nuevo Metal 3D. Tras validar esta ventanaaparecer la estructura generada con sus cargas en el pro-grama Nuevo Metal 3D.

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Fig. 3.19

3.3.1.1. Ocultar/visualizar planos

Para facilitar el trabajo con el programa es recomendable ocul-tar las lneas de referencia, para ello realice dos operaciones.

Primero, con la opcin Mostrar/Ocultar planos del menPlanos, seleccione Ocultar y, tras aceptar el dilogo,seleccione todos lo nudos en los que desea ocultar suslneas de referencia y, a continuacin, pulse con el botnderecho del ratn para validar la seleccin, si posterior-mente necesitara activar las lneas de referencia de los pla-nos, puede usar la misma opcin pero activandoMostrar.

La segunda operacin necesaria ser desactivar la opcinMostrar/Ocultar planos nuevos, de esta forma, al intro-ducir nudos nuevos en la obra, no se visualizarn los pla-nos asociados al nudo.

3.3.1.2. Introduccin de barras y acotacin

A continuacin se introducirn las barras que sustentan elforjado interior de la nave, as como los pilares de fachadadel muro pin. Realice los siguientes pasos:

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

Fig. 3.20

Fig. 3.21

2 Con la opcin Nuevo del men Nudo introduzca lostres nudos capturando la lnea de referencia del nudoinferior izquierdo. Recuerde que para realizar esta ope-racin debe tener activadas Ms cercano e Intersec-cin de la opcin Referencias a objetos de la partesuperior del men .

Fig. 3.22


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Introduzca el primer punto entre las dos lneas de referen-cia del apoyo y de la cumbrera; el segundo, capturando lainterseccin de la lnea de referencia del nudo de la cum-brera con la del apoyo izquierdo; y, el ltimo, entre laslneas de cumbrera y apoyo derecho.

Fig. 3.23

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

Fig. 3.24 Fig. 3.25

De esta manera, se van acotando los nudos introducidos.

Fig. 3.26

Fig. 3.27

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Fig. 3.29

Seleccione la primera opcin para la vista nueva (Vista 2Dde un plano ortogonal al eje X, Y o Z), y marque, por ejem-plo, los dos pilares extremos del muro pin, llmele Muropin. Si coloca las ventanas en modo mosaico vertical(men Ventana y seleccione Mosaico vertical), puedeobservar, al mover el cursor por la ventana de la vista 2D,que se muestra sombreado el plano de trabajo en la ven-tana 3D.

Fig. 3.30

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Fig. 3.28

La otra forma de introducir los nudos es activarla opcin Permite acotar al introducir cadaelemento en la barra de herramientas, de estaforma el programa solicitar el valor de la cotacada vez que introduzca una barra o nudosdentro de barras.

Una vez posicionados los nudos, con la opcinNueva del men Barra hay que levantar lospilares desde estos nudos. Para facilitar la ope-racin es conveniente que seleccione una vista2D del plano que contiene al muro pin.

Creacin de vistas nuevas

Para la creacin de ventanas con vistas nuevasde la estructura debe emplear la opcin Abrir nueva delmen Ventana.

Ahora trabajando en la vista 2D comience a levantar lasbarras desde los nudos introducidos anteriormente hastael dintel. Para ello, aproxmese al nudo hasta que cambie acolor cian (elemento capturado), pulse con el botnizquierdo del ratn y acrquese a la interseccin de la lneade referencia del nudo con la barra del dintel hasta quesalga el smbolo de captura interseccin, y complete laintroduccin pulsando de nuevo con el botn izquierdo delratn. Para terminar, pulse con el botn derecho parapoder seleccionar otro nudo origen de la siguiente barra,en el caso contrario siga introduciendo las barras respectoal ltimo nudo marcado.

Fig. 3.31

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


Fig. 3.32

A continuacin se introducir la viga sobre la queapoya el forjado. Para ello vuelva a trabajar sobre lavista 2D del muro pin, pulse en el men Ventanay, a continuacin, seleccione esta vista. Con laopcin Nueva del men Barra activada, coloque elcursor sobre el pilar izquierdo del prtico (Fig. 3.33)e introduzca como valor 4 m, con lo que el primernudo quedar introducido. Ahora acrquese con elcursor al pilar derecho del prtico y capturando lainterseccin de la lnea de referencia del nudo ante-

rior con el pilar derecho se introducir el ltimo nudo. Esimportante, cuando se introduce una barra que se inter-secta con otras, tener activada la opcin Generarnudos en puntos de corte del men Barra, ya que encaso contrario el programa interpreta que la barra introdu-cida no toca los pilares intermedios.

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Fig. 3.33

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Piezas

Tambin es importante, a la hora de introducir barras,hacerlo slo de las barras que realmente se van a ejecutaren obra. Es decir, si se va a construir la viga del forjado deuna sola pieza de 20 m que se apoya en los pilares inter-medios, se introducir la barra de pilar extremo a pilarextremo; de esta forma, el programa interpretaque toda esta barra es una pieza, con lo que a lahora de describir la barra, los coeficientes deempotramiento dados se aplicarn a la pieza. Si,por el contrario, se van a ejecutar en obra 4 barrasde 5 m, debe introducir 4 barras de pilar a pilar.

Si se ha introducido una pieza por error, cuando loque se deban introducir eran barras independien-tes, se puede subsanar empleando la opcinCrear Pieza del men Barra, marcando entoncesel punto inicial y final de la pieza que desea crear,pudiendo as dividir una pieza en varias, o unirvarias piezas en una. El programa representa laspiezas a trazo grueso cuando entre los dos nudosextremos de una pieza hay algn nudo intermedio.

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

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

Fig. 3.34

Introduzca ahora los 3 pilares hasta la viga introducida.

Fig. 3.35

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

Fig. 3.36


Realice el mismo proceso para atar la cubierta de los dosmuros piones con su prtico interior ms cercano.

Fig. 3.37

Tirantes

Ahora introduzca diagonales de arriostra-miento que aten a los prticos extremos. Paraello, debe acordarse de desactivar la opcinGenerar nudos en puntos de corte delmen Barra , ya que lo que se pretende esque se generen las barras totalmente inde-pendientes entre s.

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3.3.2. Descripcin 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 prticos.Para ellos, utilice la opcin Vinculacin exterior del menNudo: seleccione uno a uno (o con ventana de captura)todos los nudos que faltan por describir su tipo de vincula-cin exterior. Una vez seleccionados todos, pulse con elbotn derecho del ratn y se abrir el dilogo Vinculacinexterior donde debe indicar el empotramiento.

Fig. 3.40

El siguiente paso es describir el tipo de perfil que se va aasignar a las barras, as como el material de las mismas.Para ello, emplee la opcin Describir perfil del menBarra, primero seleccione los pilares de los prticos, y unavez seleccionados pulse con el botn derecho para indicarel tipo de perfil.

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Fig. 3.38

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

Fig. 3.39

Fig. 3.41

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

Fig. 3.42

A continuacin, describa de la misma manera los dintelesde los prticos centrales, las vigas de los forjados comoIPE-240, los pilares del forjado de oficinas y los dinteles delos huecos como IPE-220, y las vigas de arriostramiento deprticos como IPE-160. Por ltimo, seleccione las crucesde arriostramiento y pulse en la opcin Tirante de la des-cripcin de barras.


Fig. 3.43

Est opcin es vlida siempre y cuando las barras selec-cionadas cumplan las siguientes premisas:

Las barras descritas como tirantes forma parte de unarigidizacin en forma de cruz de San Andrs, enmar-cada en sus cuatro bordes, o en tres si la rigidizacinllega a dos apoyos exteriores.

El programa slo considerar estas barras trabajandoa traccin, por lo que no permite asignar coeficientesde pandeo ni de empotramiento.

No se pueden introducir cargas sobre ellas.

En este ejemplo se definirn los tirantes como 16. Paradiferenciar estas barras del resto, el programa las dibujaen color azul.

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Fig. 3.44

3.3.3. Disposicin de perfiles

El siguiente paso es la descripcin de la disposicin de lasbarras, es decir, se indica el ngulo y el enrase correctoque van a tener en la obra. Comience por los pilares inter-medios de los muros pin.

Activada la opcin Describir disposicin del men Barraseleccione primero los pilares de los muros, tras pulsarcon el botn derecho del ratn, seleccione en el apartadongulo de giro la opcin Giro a 90.

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Fig. 3.45

3.3.4. Agrupacin de barras iguales

Las cargas de viento, debido a que los huecos de la nave noson simtricos, dan como resultado unas cargas de presinno simtricas; por lo que el dimensionamiento de las barrastras el clculo puede no ser simtrico. Para evitar esto, esnecesario emplear la opcin Agrupar del men Barra.

Seleccione todos los pilares IPE-300 de los prticos ypulse con el botn derecho para validar la agrupacin.

Fig. 3.46

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De esta forma, se quedarn agrupados y, cuando se rea-lice alguna accin sobre uno de los pilares de la agrupa-cin, se ver reflejada en todos.

Realice el mismo proceso con las vigas IPE-300 de losprticos. Agrupe tambin los pilares IPE-240 del muropin as como las vigas IPE-240 y pilares IPE-220 del for-jado de oficinas, y todas las vigas de arriostramiento entreprticos IPE-160. Tambin es posible hacer lo mismo conlos tirantes, haciendo grupos de ellos.

3.3.5. Asignacin de material

Una vez descritas las barras, se indica el material. Pararealizar esta operacin, emplee la opcin Describir mate-rial del men Barra.

A continuacin, al seleccionar una barra, el programa pro-pone utilizar el material definido en los datos generales (alos que se puede acceder pinchando en Perfiles deAcero dentro del men Obra), o bien utilizar un materialpara esta barra.

Fig. 3.47

Para este ejemplo, deje para todas las barras la opcinMaterial seleccionado en datos generales, verificando enObra>Perfiles de Acero que el material seleccionado esS275.

3.3.6. Coeficientes de empotramiento

El siguiente paso a realizar es articular los extremos de lasbarras de arriostramientos entre prticos. Para ello emplee


la opcin Articular extremos del men Barra. Pinchandoen el centro de cada barra se articularn ambos extremos,en el caso de querer articular slo uno de ellos se pinchasobre dicho extremo. Las vigas del forjado que se unen alalma de los pilares se articularn tambin. Las vigas delos extremos del prtico del muro pin que contiene alforjado estarn empotradas a los pilares exteriores y articu-ladas a los interiores, es decir, debemos pinchar sobre elextremo que da al pilar interior del forjado. Articule tambinlas cabezas de los pilares centrales de los muros pin.

3.3.7. Hiptesis de cargas

Una vez descrita la geometra, contine completando lashiptesis de cargas que faltan por aadir a las proporcio-nadas por el Generador de prticos.

3.3.7.1. Aadir hiptesis de carga

Para aadir o modificar hiptesis debe emplear la opcinAcciones de men Obra. El Generador de prticos hagenerado 1 hiptesis de Cargas permanentes, 6 hiptesisde viento y 3 de sobrecarga de Nieve.

La hiptesis de Sobrecarga de uso que se ha generadopor medio del Generador de prticos permanece a la cate-gora de uso G1 (cubiertas accesibles nicamente paramantenimiento, no concomitante con el resto de accionesvariables), porque as se haba definido antes de la expor-tacin. Como en este ejemplo se ha aadido un forjadopara oficinas, debe crear una nueva hiptesis de sobre-carga de uso, pero en la categora de uso B (Zonas admi-nistrativas), para ello pinche en Obra>Acciones.

Fig. 3.48

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Haga clic en Hiptesis adicionales y, a continuacin, enCategoras de uso para activar la categora de uso B.

Fig. 3.49

Fig. 3.50

Una vez activada la categora de uso B, la ventana Hipte-sis adicionales tendr activas dos categoras de uso, y secrea una nueva hiptesis adicional de sobrecarga de uso,en la categora de uso B.

Fig. 3.51

22 Estructuras

Fig. 3.52

3.3.7.2. Cargas del forjado. Paos y cargas superficiales

Una vez creada la hiptesis de Sobrecarga de uso, seintroducen las cargas de dicha hiptesis, para ello empleela opcin Introducir pao del men Carga.

Tras su seleccin, aparecern dibujados los paos envol-ventes a la estructura que ha creado el Generador de prti-cos. Para introducir el pao del forjado seleccione todoslos puntos que conforman la poligonal del forjado (Fig.3.53), cuando finalice pulse el botn derecho del ratn yseleccione la direccin de reparto de las cargas aplicadassobre el pao, en este ejemplo seleccione la direccinparalela a la longitudinal de la nave (Fig. 3.54).

Fig. 3.53

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Fig. 3.54

Tras seleccionar la direccin de reparto de las cargas, sipulsa con el botn derecho del ratn se abrir una ventanapara la introduccin de las cargas asociadas a ese pao.Aada las siguientes cargas asociando cada una a suhiptesis correspondiente. Primero, aada una carga aso-ciada a la hiptesis de Cargas Permanentes correspon-diente al peso propio del forjado, cuyo valor ser3.7 kN/m2; aada tambin otra carga asociada al la hipte-sis de carga permanente de valor 1.2 kN/m2 del solado delmismo. Por ltimo, introduzca una nueva carga en la listacorrespondiente a la hiptesis de Sobrecarga de uso (Q1),seleccione dicha hiptesis y de valor indique 2 kN/m2.


Fig. 3.55

Pulse Aceptar en la ventana Cargas en pao y podrconsultar el reparto de cargas que ha efectuado el pro-grama. Para lo cual seleccione la hiptesis Q1 (sobrecargade uso) en la opcin Hiptesis Vista del men Cargas, yautomticamente se mostrarn las cargas generadassobre las barras en esa hiptesis.

Fig. 3.56

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Los dinteles de los huecos tendrn que soportar el cerra-miento superior, por tanto, mediante la opcin Introducircargas sobre barras del men Carga, introduzca unacarga uniforme de 7.5 kN/m perteneciente a la hiptesisde carga permanente, en cada uno de los tres dinteles.

3.3.7.3. Cargas de viento

Puede consultar las cargas superficiales que ha generadoel programa para cada una de las hiptesis de viento, paraello seleccione en la opcin Hiptesis vista del menCarga la hiptesis correspondiente. Para este ejemploactive la hiptesis 0 grados. Presin exterior tipo 1, yautomticamente se mostrarn visibles las cargas genera-das sobre las barras. Si, adems, desea consultar las car-gas superficiales producidas por el Generador de prti-cos, debe activar la opcin Editar carga superficial delmen Cargas (Fig. 3.57). El programa para cada paointroducido generar las cargas superficiales correspon-dientes a la presin exterior as como las de presin interiorcomo cargas separadas.

Fig. 3.57

24 Estructuras

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 y a modificar los coeficien-tes de pandeo de los prticos principales en los planos delos mismos, ya que el Generador de prticos ha proporcio-nado coeficientes de pandeo para prticos instraslaciona-les, como se explic en la figura 3.13, lo que es cierto parala direccin longitudinal de la nave gracias a los arriostra-mientos, pero no lo es (al menos mientras no se com-pruebe), para la otra direccin.

Para la asignacin de los coeficientes de pandeo, selec-cione la opcin Pandeo del men Barra, y, en una primeraseleccin, marque las vigas IPE-160 que arriostran los pr-ticos. Como la estructura tiene las correas IPE-100 espa-ciadas cada 1400 mm unidas al panel de cobertura confijacin rgida, y a su vez en la nave se emplear comocerramiento placas de hormign de 150 mm de espesor,puede considerarse que estas barras no pandearn, yaque debera entrar en carga toda la estructura para que sepudiera producir dicho fenmeno. Por tanto, en estas vigasse asignar como coeficiente de pandeo el valor 0 en elplano XY y se mantendr el valor 1 en el otro plano.

Fig. 3.58

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

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

En los pilares IPE-240 de ambos muros pin van a tenerimpedido el pandeo en el plano XY debido al cerramientolateral que queda embebido en ellos. Para el plano XZ sepuede considerar un = 0.7 (empotrado en su base y arti-culado en su cabeza). No se debe olvidar que, al existirnudos intermedios, se tiene que modificar el valor, comoes el caso del muro pin de la zona del forjado; en estostres pilares se deber asignar un = 0.7 para toda la lon-gitud, o lo que es lo mismo, asignar la longitud equivalentede pandeo (Fig. 3.59), que es 10 0.7 = 7 m para el cen-tral y 9 0.7 = 6.3 m para los otros dos pilares.

Fig. 3.59

Para los dinteles de los tres huecos, coloque un coeficientede pandeo igual a la unidad (pieza biapoyada) en losdos planos.

Como ya se coment, la consideracin de intraslacionali-dad es correcta para la direccin longitudinal de la navepero no para la transversal mientras no se compruebe. Portanto, modifique los coeficientes de pandeo en los prticoscentrales en dicho plano.


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Si realiza otra exportacin del Generador prticos, perodefiniendo la estructura como traslacional, se observa quelos coeficientes de pandeo que se exportan en el plano delos prticos son de = 1.20 para los pilares y de = 1.135 para los dinteles; para este ejemplo tome estosvalores en los prticos centrales. Realice las modificacio-nes pertinentes en las barras en las que hay nudos inter-medios, o bien asigne a todos los prticos centrales lascorrespondientes Longitudes de pandeo en el plano XZ,es decir:

Para los pilares lk=1.20 8 = 9.6 m

Para los dinteles lk=1.135 10.198 = 11.575 m

3.3.9. Pandeo lateral

En los dinteles de los prticos centrales de la nave, debidoa las hiptesis de succin 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 fenmeno; para reali-zarlo en el programa, utilice la opcin Pandeo lateral delmen Barra y seleccione las vigas IPE-300 que forman lacubierta, a continuacin, pulse con el botn derecho delratn para editar los coeficientes de pandeo lateral de lasbarras seleccionadas. En el ala inferior de stas coloque untornapuntas cada 4 correas con una longitud libre de pan-deo de Lb=4.2 m.

Fig. 3.60

Para los pilares IPE-300 de los prticos centrales coloquearriostrado el pandeo lateral en ambos planos.

Para los dinteles de los tres huecos, coloque un coeficientede pandeo v igual a la unidad (pieza biapoyada) para elala superior, que es la que se comprime.

3.3.10. Clculo 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 laopcin Calcular del men Clculo, aparecer una ven-tana en la que se permite seleccionar entre No dimensio-nar perfiles, Dimensionamiento rpido de perfiles oDimensionamiento ptimo de perfiles. Para seguir conel ejemplo de este manual seleccione la primera opcinNo dimensionar perfiles.

26 Estructuras

Fig. 3.61

3.3.10.1. Comprobacin de barras

Tras el proceso de clculo seleccione la opcin Compro-bacin de barras del men Clculo, para verificar si elpredimensionamiento inicial es vlido, o por el contrario hade modificarse alguna barra y volver a calcular.

Al seleccionar esta opcin, se dibujan en rojo todas aque-llas barras que no verifican para el estado de hiptesis decargas actuales. Pinchando sobre una de las vigas IPE-300 de los prticos centrales aparece un dilogo en el quese indica que perfiles cumplen de la serie IPE para la vigaseleccionada, e indica en sombreado azul el que estcolocado en la obra. Si deseara modificar el perfil, simple-mente tiene que hacer doble clic sobre la fila del perfil quequiere colocar (el sombreado azul seala dicha fila). Eneste caso, no modifique el perfil inicial, ya que el siguienteque se verifica es el IPE-360, y en este caso es mejor revi-sar el estado tensional de la barra, para poder elegir entreaumentar dos perfiles de la serie, o aumentar menos, acar-telando la viga en su unin al pilar.

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Fig. 3.62


3.3.10.2. Consulta de esfuerzos y tensiones

Active la opcin Envolventes del men Clculo, y selec-cione el apartado Tensin/Aprov.(Ten), con Slo lasbarras seleccionadas marcado. A continuacin, pulsesobre la viga que haba seleccionado anteriormente con laopcin Comprobar barras, y se dibujar sobre el planoXZ de cada barra, en color verde la zona que verifique latensin y en rojo la que no.

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Fig. 3.63

Como puede observar en la zona del empotra-miento con el pilar, se presenta un coeficiente deaprovechamiento mayor a la unidad. Si desea sabersu valor, active la casilla Dibujar valores mximosy mnimos, y observe el valor del coeficiente deaprovechamiento de la barra, comprobando el por-centaje excedido de la resistencia del perfil.

Fig. 3.64

Es posible visualizar tambin para cualquier barra el lis-tado de Comprobaciones E.L.U., para as ver con quesfuerzos y en qu combinacin de acciones falla unadeterminada barra. Para ello seleccione ComprobacionesE.L.U. en el men Clculo, y teniendo activada la opcinEn el punto ms desfavorable pinche en el dintel;podr ver un listado con todas las comprobaciones reali-zadas sobre la barra, y as tomar decisiones para las posi-bles soluciones.

28 Estructuras

Fig. 3.65

El siguiente paso sera proceder a la optimizacin deperfiles, cmo se proceda en estos casos dependede las soluciones prcticas que cada tcnico tengapor costumbre realizar. En este ejemplo los cambiosrealizados para la optimizacin son los siguientes.

Los dos pilares de esquina, en la zona en la que noexiste forjado se incrementan a IPE-400.

Los dinteles de los prticos centrales se incrementan aIPE-330, con cartela inicial inferior de 1 m.

Los pilares centrales de los muros pin se incremen-tan a IPE-270.

Los dinteles de los huecos se incrementan a IPE-270

Los arriostramientos de cubierta, pasan a ser redon-dos de 20.

Los dinteles del prtico interior del forjado se reducen aIPE-220.

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3.3.11. Uniones

El Nuevo Metal 3D, a partir de la versin 2008, se incor-pora el clculo y dimensionamiento de uniones, paravarias normativas, entre ellas el CTE DB SE-A, Eurocdi-gos, y recientemente la EAE.

En las siguientes direcciones puede consultar los tipos deuniones que se van incorporando en las actualizaciones:

http://uniones.cype.es/uniones_soldadas.htm

http://uniones.cype.es/uniones_atornilladas.htm

http://uniones.cype.es/uniones_soldadas_edificacion.htm

http://uniones.cype.es/uniones_atornilladas_edificacion.htm

http://uniones.cype.es/uniones_celosias_planas_perfiles_tubulares.htm

3.3.11.1. Clculo y consulta de uniones

Seleccione del men Uniones la opcin Calcular, dejeseleccionado para este ejemplo Resolver todos losnudos con uniones soldadas, entonces; si durante elproceso de clculo de la estructura se detectan nudoscuya unin est resuelta en el programa, ste dimensio-nar las uniones y dar como resultado un plano de detallede las mismas.

Fig. 3.66


Para consultarlas puede emplear la opcin Consultar delmen Uniones. Al activar esta opcin, se marcarn con uncrculo de color verde aquellas uniones que el programaha podido dimensionar. Las uniones que el programa noha podido resolver, o tienen algn error de dimensiona-miento, se marcarn en color rojo. Se marcarn en colornaranja aquellos nudos en los que se han resuelto parte delos uniones.

Fig. 3.67

Al pinchar sobre un nudo en el que hay uniones dimensio-nadas, se muestra un bocadillo informativo en el que seindican los tipos de uniones dimensionadas asociadas adicho nudo, pulsando sobre la unin se mostrarn los pla-nos de detalles de las uniones asociados a ese nudo.

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Fig. 3.68

Al consultar las uniones aparecen algunos problemas, quese describen a continuacin para su resolucin. Las solu-ciones que se proponen a continuacin no deben sertomadas como referencia, ya que se indican a modo deejemplo, y pueden existir otras alternativas que aqu no semencionan ni se tienen en cuenta.

La unin entre el pilar y el dintel no se resuelve porque elala del dintel sobresale del ala del pilar, para solucionarlosin cambiar de tipo de perfil, habra que aumentar el pilar aIPE-330. Por otro lado, el axil de las barras perpendicularesde arriostramiento le provocan al alma del pilar una ten-sin excesiva. Si cambia los pilares por HEB-200, solu-ciona ambos problemas, con la ventaja de que ste ocupamenos centmetros en planta frente a los 30 cm que ocu-paba el IPE. Modifique el resto de pilares tambin a HEB,optimizndolos junto con el resto de perfiles (se obtieneun incremento de cuanta de acero un 10 % aproximada-mente). A continuacin, consulte las uniones.

30 Estructuras

Fig. 3.69

Al consultar el detalle de la unin, se puede ver la vista 3Dde la misma, en la que se aprecia el detall de los cordonesde soldadura.

Fig. 3.70

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3.3.12. Placas de anclaje

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

Fig. 3.71

Una vez dimensionadas las placas, con Editar puede con-sultar y modificar los resultados del dimensionamiento.

Fig. 3.72


Con la opcin Igualar puede ir agrupando todas las pla-cas de anclaje de los pilares, los prticos principales en unmismo tipo, las de los pilares de los muros pin en otrotipo y las de los pilares del prtico del forjado en otro. Paraemplear esta opcin, marque previamente sobre la placaque desea como tipo de la igualacin, una vez seleccio-nada, se dibujarn en color marrn todas las placas igua-les a la tipo y, en amarillo, las diferentes. Pulse sobre estasltimas para igualarlas, y, una vez finalizada la igualacin,pulse con el botn derecho para validar la accin; se dibu-jarn en color rojo aqullas que no verifiquen.

3.3.13. Cimentacin

3.3.13.1. Introduccin de zapatas

Ya dimensionadas las placas, puede pasar a la carpetaCimentacin para la definicin de la misma. Al entrar en lapestaa se dibujarn en una proyeccin en planta todoslos perfiles de las barras cuyos nudos han sido definidoscomo vinculacin exterior. Las placas de anclaje se dibuja-rn en el caso de haber sido definidas previamente.

Fig. 3.73

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Para introducir las zapatas y las correas de atado entreellas emplee la opcin Nuevo del men Elementos decimentacin.

Fig. 3.74

Seleccione la opcin Zapata de hormign armado, en laventana que aparece pinche sobre Zapata rectangularexcntrica (tercera opcin comenzando desde laizquierda).

Fig. 3.75

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

32 Estructuras

Fig. 3.76

3.3.13.2. Introduccin de vigas de atado

Proceda ahora a introducir las vigas de atado. Para elloemplee la opcin Viga automtica, y pinchando de unarranque de la zapata a otro se irn introduciendo lasvigas.

Fig. 3.77

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3.3.13.3. Definicin de datos previos al dimensionamiento

Una vez definida la geometra de la cimentacin de lanave, debe introducir la tensin admisible del terreno y lostipos de hormign y de acero de la cimentacin, con laopcin Datos generales del men Obra.

Fig. 3.78

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

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

Fig. 3.79


Por ltimo, cuando se dimensiona una cimentacin parauna nave industrial, el principal problema estriba, no ya enlas tensiones transmitidas al terreno, sino en el peso delelemento en s; ya que, debido la succin a la que se vensometidas las naves durante la accin del viento y puestoque las cargas que descienden por los pilares son peque-as, 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 opcin Zapatas aisladas coloque 50 cmpara el canto mnimo. Es conveniente tambin, para evitareste fenmeno, volver a la estructura e introducir la cargaque transmite las vigas de atado de las zapatas a estasmismas, es decir, se introducir en el arranque de cadapilar de fachada una carga puntual en la hiptesis 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. 3.80

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3.3.13.4. Dimensionamiento y comprobacin de la cimentacin

Una vez realizados los pasos anteriores, puede dimensionarla cimentacin. Para ello, pulse en la opcin Dimensionardel men Clculo. Tras el proceso de clculo, se dibujarnen 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 clculo de la zapata (dimensiones, armado, ten-sin y esfuerzos) o de la viga.

Fig. 3.81

El programa permite la edicin, comprobacin y dimensio-namiento de cada elemento, para ello se emplea la opcinEditar del men Elementos de cimentacin.

3.3.13.5. Igualacin

En las zapatas, al igual que se procedi con las placas deanclaje, debe igualar la cimentacin para obtener un resul-

34 Estructuras

tado ms homogneo de las zapatas. Para ello, emplee laopcin Igualar del men Elementos de cimentacin.

Una vez activada la opcin seleccione la zapata tipo(arranque N18), se dibujarn en color marrn la zapataseleccionada y todas las que sean iguales, y en color ama-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 igualacin, pulse con elbotn derecho para validarla.

Fig. 3.82

3.3.14. Salida de resultados

3.3.14.1. Planos

Una vez dimensionada la estructura y su cimentacin,podr obtener los planos del proyecto. Para dibujar los pla-nos pulse en el botn , que puede encontrar tanto en lapestaa Cimentacin como en la pestaa Estructura.Tras pulsar este botn, aparece la ventana de Seleccinde planos.

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Fig. 3.83

En esta ventana vaya aadiendo los planos del proyectoque desea dibujar, para ello pulse en el botn y selec-cione el tipo de plano del dilogo Edicin de plano. Eneste caso elija un plano de la Estructura 3D, y seleccionepara visualizar el eje de perfil, las cotas, el tipo de perfil y lareferencia de las uniones.

Vuelva a aadir tres nuevos planos. En uno seleccione lasUniones; en otro, el plano de Cimentacin, y, por ltimo,el plano de Replanteo de la cimentacin.

Fig. 3.84

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


3.3.14.2. Listados

3.3.14.2.1. 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 slo los elementos previamente seleccionados.

Listado de toda la estructura

La opcin para el listado de toda la estructura seencuentra a la izquierda de la de planos. Al pulsar sobreeste botn se abre una ventana en la que aparece unesquema de rbol con una casilla en cada una de lasramas, que activadas indican qu elementos aparecernen el listado.

Fig. 3.85

Listados sobre una seleccin de elementos

Esta opcin est disponible dentro del men Obra, trasactivarla debe seleccionar aquellas barras o nudos sobrelos que desea efectuar el listado. Seguidamente, pulse conel botn derecho para validar la seleccin, y aparecer laventana en la que debe indicar los captulos y apartadosque se van a listar.

3.3.14.2.2. Listado de cimentacin

Para efectuar el listado de cimentacin debe encontrarsedentro de la pestaa Cimentacin y pulsar el botn .

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