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INTRODUCCIN A CYPE METAL 3D

PRCTICA 6. BASADA EN PRCTICA 3.

El edificio de la figura, destinado a oficinas p-blicas y a viviendas, est situado en Ayamonte(Huelva), en primera lnea de playa. La cubiertaes accesible solo privadamente. No existen es-caleras, ya que el acceso a las distintas plan-tas se realiza a travs de un pasillo exterior.

En las fachadas exteriores se disponen cerra-mientos tradicionales. Las medianeras y lospretiles son de citara de ladrillo perforado. No

existe ningn cerramiento interior signifi

cativo.

En planta baja se coloca una solera que transmitelas cargas de esa planta directamente al terreno.Los forjados (22+5 / 70cms) de las tres plantasrestantes son unidireccionales de viguetas semi-

1.- ENTRADA AL PROGRAMA CYPE METAL 3D

La realizacin del presente tutorial est basadoen la versin Cype Metal 3D 2007 1.j.

La figura representa la ventana de inicio del pro-grama, sobre ella haremos click sobre el icono/Metal/Metal 3D.

Dicho programa permite el clculo de esfuerzosde uns estructura de barras utilizando el mtodomatricial general, tambin permite el dimensiona-do y comprobacin de estructuras metlicas di-seadas con perfiles normalizados. En este casoque nos ocupa, lo utilizaremos exclusivamentepara el anlisis de esfuerzos, desplazamientos ydeformaciones.

rresistentes de hormign y bovedillas de mortero,que apoyan de forma continua sobre 3 prticos decarga, resueltos con pilares y vigas de hormign.Se dispone asimismo 3 prticos trasversales. Loscuatro pilares de esquina van disminuyendo su sec-cin a medida que subimos: PB 30x50, P1 30x40y P2 30x30 cms; el resto de los pilares son cons-tantes de 30x30 cms en todas las plantas. Todaslas vigas son de 30x45 cms, excepto las del pr-tico transversal central, que sern de 30x35 cms.

El terreno es cohesivo de compacidadmedia. La cimentacin se resuelve me-diante pilotes y encepados, dnde pue-de considerarse que empotran los pilares.

Cype/Metal 3D

Archivo/Selecc. obra

En primer lugar, creamos una obra nueva, guar-dando el fichero en el directorio correspondiente.

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2.- DEFINICIN GEOMTRICA DE LA ESTRUCTURA

2.1.- DEFINICIN DE GEOMTRICA DE NUDOS Y BARRAS.

El modelo lo vamos a dibujar en el plano ZXdel sistema global de coordenadas que tienesituado el programa por defecto,. Podemosapoyarnos en las lneas de referencia paraasegurar la perpendicularidad de las barras.

Realizamos la definicin geomtrica de nuestromodelo, prtico de carga 1 (PC1), creando lasvigas y pilares segn la definicin geomtricaadjunta. La realizacin de dicha geometra serealiza sin acotar, dibujando el prtico de manera

aproximada, para acotarlo en un paso posterior.

/Barra/Nueva

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/Plano/Cotas

Una vez dibujado el prtico procedemos a su aco-tado, considerando la acotacin segn una direc-cin del sistema de coordenadas global, o realizarun acotado genrico. Dicha opcin me permiteacotar en cualquiera de las tres direcciones delsistema global de coordenadas, simplemente pi-cando sobre las lneas de referencia.

El modelo debe estar perfectamente acotado,para poder realizar su clculo.

La definicin geomtrica del modelo utilizando lasherramientas de introduccin de datos del progra-ma se adapta bien si las barras del modelo formanngulos de 90. Para poder definir estructuras es-paciales ms compleja, resulta ms aconsejableutilizar programas vectoriales o paramtricos quesean compatibles con la extensin DXF. En Cype

podemos importar dicho modelo sin necesidad derealizar el acotado posterior, teniendo por tanto,perfectamente definida la geometra de nuestromodelo estructural.

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Una vez acotado el prtico, procedemos a definirel tipo de nudo.

Seleccionamos los nudos con coaccin internay los definimos como unin empotrada, al igualque los nudos con vinculacin externa, segn las

siguientes figuras. /Nudo/Describe

Tambin podemos definir cualquier tipo de co-nexin entre barras, ya sea de tipo empotrada, ar-ticulada o conexiones semirgidas, dependiendode la configuracin del nudo deseada, haciendoclick en el icono de la interrogacin.

/Barra/Desc. perfil2.2.- CONDICIONES DE CONTORNO. 3.- DEFINICIN DEL TIPO DE PERFIL.

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En el menu de Descripcin de perfiles, podemosseleccionar tanto secciones de hormign, genri-cas como metlicas, solamente en stas ltimasel programa es capaz de realizar comprobacionesde resistencia, estabilidad, etc... segn la norma

utilizada, tanto EA-95, ya derogada, como el CTDB SE-A, EHE...

En el resto de casos, el programa slo nos va aproporcionar como resultado las distintas leyesde esfuerzos, deformacines y desplazamientos,como podremos comprobar en el apartado deanlisis de resultados.

El tipo de material viene implicito al tipo de sec-cin seleccionada, en este caso al ser una sec-cin de hormign utiliza segn la norma EHE elhormign HA-25./Barra/Desc. perfil

4.- DEFINICIN DE LAS HIPTESIS SIMPLES DE CARGAS

Antes de proceder a la definicin de las distin-

tas hiptesis simples y las condiciones de cargade nuestra estructura, deberamos comprobarque norma va a utilizar para realizar las distintascombinaciones de carga, as como, el sistema deunidades.

En nuestro caso vamos a utilizar las normas EHEpara hormign y el CTE DB SE-A para el acerolaminado y conformado.

El sistema por defecto es el MKS, ste va a sercambiado para utilizar el sistema internacional.

Una vez realizados dichas modificaciones, nosencontramos en condiciones para abordar la defi-nicin de las hiptesis de carga.

El programa solo permite introducir UNA SOLAhiptesis de acciones permanentes (peso propio)Por ello, debemos incluir todas las acciones per-

manentes en UNA SOLA HIPTESIS SIMPLE.El resto de acciones, tanto variables como acci-dentales, pueden definirse tantas como creamosoportunas.

A continuacin procedemos a crear las distintashiptesis simples que vamos a necesitar.

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/Cargas/N. Hiptesis

/Cargas/Hiptesis vista

Una vez creadas las hiptesis simples, podemosproceder a la introduccin de las diferentes car-gas que van a afectar a nuestro modelo.

Hemos creado una hiptesis simple de accin

permanente (peso propio) sin generar automti-camente el peso de la estructura, dos hiptesis deaccines variables (sobrecarga de uso y viento).Acontinuacin pasamos a selecionar la hiptesisde accin permanente.

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/Cargas/Nueva

A continuacin vamos a introducir el resto de ac-ciones permanentes segn el siguiente esquemade cargas.

Debemos prestar atencin en la direccin de la

carga, en nuestro caso el eje Z del Sistema Globalde Coordenadas. Para introducir cargas en barrasinclinadas puede ser interesante introducirlas enel Sistema Local de Coordenadas, activando laopcin Eje X en la barra.

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La modificacin de las escalas de las cargas soloafecta a la representacin en pantalla. Podemosmodificarla segn hiptesis simples o dependien-do del tipo de carga. En nuestro caso hemos mo-dificado las acciones permanentes (carga perma-nente), segn puede verse en la figura.

El programa nos permite introducir tanto cargasen barras como cargas en nudos, el tipo de cargadepende de la primera seleccin que realizemos

sobre la estructura. Si seleccionamos primero unnudo introduciremos cargas en nudos como po-demos comprobar en las siguientes figuras.

/Cargas/Escalas

A continuacin representamos las cargas varia-bles, tanto de sobrecarga como de viento.

En este caso solo hemos introducido las cargasde viento en una sola direccin y sentido, paraun clculo ms completo deberamos tener encuenta la accin del viento en ambos sentidos,Qwi, Qwd, segn los datos del enunciado de laprctica III.

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/Carga/Hiptesis Vista/Vista/Transformada 3D

Una vez hallamos terminado con la introduccinde las cargas permanentes, procedemos a incor-porar las cargas de viento.

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/Cargas/Nueva

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5.- ANLISIS DE RESULTADOS

Una de las primeras comprobaciones que debe-mos realizar es el estudio de la deformada, en ellapodemos confirmar la introduccin correcta de lascargas y estudiar los desplazamientos tantos ho-rizontales como verticales, segn los lmites queestablece la norma.

El resultado de la deformada debemos compro-barlas en los estados lmite de servicio, comoestablece la norma CT DB SE, sin coeficientesde mayoracin o minoracin de cargas, comopodemos comprobar en la imagn anterior, se haseleccionado la hiptesis de carga PP1+SC1+V1.

Donde podemos estudiar la deformada debido alas cargas verticales y las cargas debidas al vien-to.

/Clculo/Leyes

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Cuando pedimos que nos representen las leyesde momentos flectores, nos encontramos conuna peculiaridad del programa, si pedimos losmomentos en el plano, solo nos representa lasleyes de las vigas y si les pedimos las leyes de

momentos flectores en el plano transversal nosrepresenta los momentos flectores solo en lospilares. sto se debe a la orientacin del siste-ma local de coordenadas en cada barra, resultaque representa dichas leyes en el plano ZX delsistema local de coordenadas. El sistema de co-ordenadas locales de los pilares est girado 90,respecto al de las vigas, por ello debemos pedirlas leyes de momentos flectores de los pilares en

el plano transversal, como podemos ver en las fi-guras siguientes.

Cype permite pedir las leyes de esfuerzos en lacombinacin deseada, como la leyes respecto ala envolvente de combinaciones de carga, comose puede comprobar en las figuras siguientes.Tambin permite conseguir el valor nmerico que

deseemos tanto de una combinacin de hiptesiscomo de la envolvente de stas.

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Otro de los valores que podemos estudiar son losdesplazamientos de los nudos de la estructura.En nuestro caso los desplazamientos represen-tados corresponden a la combinacin de cargasPP1+SC1+V1, sin mayorar las cargas o acciones,segn lo estable los Estados lmite de Serviciodel CT DB SE.

Los desplazamientos estn representados en elsistema global de coordenadas.

Si deseamos estudiar un punto concreto de nues-tra estructura, debemos crear un nudo en dichopunto, para poder estudiar con posterioridad susdesplazamientos.

Otro valor importante de nuestra estructura son

los esfuerzos trasmitidos a cimentacin. En lasfiguras siguientes podemos estudiar dichas reac-

ciones. En este caso debemos estudiar las reac-ciones con las cargas mayoradas, segn estable-ce la norma vigente.

/Clculo/Desplazamientos

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/Clculo/Reacciones

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A continuacin podemos observar como pedir alprograma las envolventes en un punto de cual-quier ley de esfuerzo, flecha o el estado de ten-sin sobre una seccin de cualquier viga. En estecaso representamos las leyes de esfuerzos.

Podemos comprobar, tambin, como nos posicio-na en la viga el lugar donde se produce el mximomomento flector en el plano y a que distancia seproduce, segn el sistema de coordenadas loca-les de la viga.

Si recordamos bien, la direccin del eje X del sis-tema de coordenadas locales de la viga est so-

bre la viga y el sentido positivo va desde el nudoi al nudo j de la viga. Como podemos ver en lasiguiente figura. El eje Y es perpendicular al X y

el sentido positivo segn el sentido del sistemaglobal de coordenadas.

La decisin de la situacin del nudo i y el nudo jde cada barra la realiza el programa de maneraautomtica con el siguiente criterio.

El nudo i de una viga es aquel nudo que tiene me-nor valor de la coordenada X, si los dos nudos dedicha viga tienen el mismo valor de dicha coorde-nadas, entonces el criterios es el menor valor dela coordenada Y, y si X eY son iguales, entoncesel criterio es el menor valor de la coordenada Z delos dos nudos de la viga.

/Clculo/Envol. un pto

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Tenemos que tener claro la diferencia entre des-plazamientos y flechas, los desplazamientos es-tn asociados a los nudos de la estructura, mien-tras que la flecha est asociado a las vigas.

La flecha es la deformacin mxima de una vigaconsiderando que sus nudos no se mueven, comopodemos ver en la figuras siguientes.

En este manual se ha realizado una breve guade uso del Cype Metal 3D, si se desea tener unmayor conocimiento de ste programa me remitoa los manuales oficiales publicados.