Modulo 5 Curso Avanzado Cypecad

MODULO 5 – Introducción de Losas

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1 Introducción de Losas

Objetivos del módulo El objetivo de este modulo es conocer las herramientas para la introducción y modificación de losas, así también para conocer las topologías de losas que acepta el programa. A la finalización el Módulo, usted será capaz de:   

Conocer las herramientas con que cuenta el programa para introducir losas. Editar y modificar las características de las losas. Conocer la discretización que hace el programa de las losas.

Temas en este módulo: 5.1 Introducción de losas. 5.2 Discretización de losas. 5.3 Huecos de paños. 5.4 Losas o forjados inclinados.

5.1 Introducción de losas. Se entiende por paño un espacio encerrado en un contorno de vigas y/o muros. Este espacio puede quedar hueco o cubierto por un elemento resistente plano.

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Las losas son elementos estructurales que se introducen en la obra por medio de el menú Paños de la barra de menús y luego se elige la opción Gestión de paños con lo cual emerge la ventana flotante de la figura 1 cuyas opciones también se visualizan en la Barra de herramientas, a continuación se describen las características de cada opción. 1.

Con esta opción se abre el cuadro de dialogo de la figura 2 Gestión de paños.

2.

Permite borrar losas haciendo clic sobre ellas.

3.

Permite cambiar el punto de paso de losas de viguetas o reticulares.

4.

Modifica la dirección de viguetas o nervios de losas.

5.

Permite hacer una lectura de los datos de losas seleccionadas.

6.

Permite copiar datos entre losas.

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Fig. 1: Gestión de paños.

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7.

Muestra el dibujo real de los nervios de las losas reticulares.

8.

Se puede exigir que las viguetas cubra momentos mínimos.

9.

Permite asignar tipos de ambientes a los que estarán expuestas las losas

MODULO 5 – Introducción de Losas 10. Con esta opción se puede asignar un coeficiente de empotramiento en extremos de losas. 11. Permite asignar el proceso constructivo de cara al correcto cálculo de losas con placas aligeradas. 12. Se puede introducir vigueta doble solo haciendo clic sobre la vigueta simple. 13. Borra la vigueta doble introducida mediante el método anterior. Cuando se selecciona la opción Entrar paño que se muestra en el cuadro de dialogo de la figura 1 se genera la figura 2 en donde se muestran los distintos tipos de losas que permite introducir el programa, a continuación se describen cada una de ellas. 1.

Permite la definición de losas de viguetas las cuales pueden ser: losas de viguetas armadas, losas de viguetas pretensadas, losas de viguetas in situ, losas de viguetas metálicas y losas de viguetas JOIST.

2.

Se pueden definir losas Placas aligeradas, es decir placas prefabricadas pretensadas con aligeramiento.

3.

Permite definir losas mixtas es decir las que están formadas por una chapa metálica en la parte inferior, la que puede trabajar solo como encofrado o como colaborante, y hormigón en la parte superior.

4.

Permite introducir losas reticulares, conocidos en nuestro medio como losas casetonadas o nervuradas, cuyas características pueden importarse de un fabricante y editarlas o pueden ser creadas con datos personalizados.

5.

Se puede introducir losas llenas, como dato solo se necesita introducir el espesor de la misma.

6.

Mediante esta opción se pueden introducir losas de cimentación, como datos se deberá introducir el espesor de la losa, la tensión admisible de el terreno y el modulo de balasto.

7.

Permite asignar un paño sin descripción a un hueco o a un paño de otro tipo de este modo se impedirá el calculo de la obra hasta definir el paño.

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Fig. 2: Gestión de paños.

8.

Se muestra una vista esquemática de la losa a introducir.

9.

En esta sección se introducen los datos del tipo de losa seleccionada.

5.1.1 Forjados de viguetas. Al seleccionar esta opción el cuadro de dialogo Gestión de paños se muestra como en la figura 3, en donde se puede escoger entre 6 tipologías de estos Forjados siendo las mas importantes la tercera y cuarta tipología, es decir Forjado de viguetas de hormigón y Forjado de viguetas in situ. TIPS El forjado de viguetas de hormigón nos sirve para introducir losas alivianadas muy usadas en nuestro medio. El forjado de viguetas in situ pueden sernos muy útil para calcular losas nervuradas armadas en una dirección.

Si se selecciona la opción Forjado de viguetas de hormigón y luego selecciona el icono

Crear se generara el cuadro de dialogo de la figura 4 en donde deberá introducir los datos del forjado como ser: intereje, espesor del complemento, canto de bovedilla, ancho del nervio. También permite definir el tipo de bovedilla así también como definir el peso superficial de forma automática o manual.

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Fig. 3: Forjado de viguetas.

Fig. 4: Creación de Forjado de viguetas.

Si se selecciona la opción Forjado de viguetas in situ y luego selecciona el icono Crear se generara el cuadro de dialogo Crear Forjado de viguetas in situ y si en este cuadro selecciona nuevamente el icono Crear se generara el cuadro de la figura 5 en el cual puede introducir la referencia y el tipo de bovedilla para este tipo de losa. Si lo que quisiéramos fuera introducir una losa nervurada podemos hacerlo con este tipo de forjado dando dimensiones a la bovedilla para darle una forma rectangular, al calcular este tipo de losa podremos obtener el área de armado necesario.

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Fig. 5: Creación de bovedillas.

Al aceptar las opciones del cuadro de la figura 5 se vuelve al cuadro de dialogo Crear Forjado de viguetas in situ en donde deberá introducir la referencia y seleccionar el tipo de bovedilla, así también el espesor de al capa de compresión y el intereje, en la figura 6 se muestra este cuadro de dialogo .

Fig. 6: Creación de bovedillas.

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5.1.2 Forjados reticulares y losas llenas. Si selecciona la opción Forjados reticulares el cuadro de dialogo Gestión de paños se genera el cuadro de dialogo de la figura 7, en donde se puede escoger distintos tipos de estos forjados que vienen con el instalador del programa pero como no nos interesa ninguno de estos por no estar adecuado a nuestro medio, seleccione Cancelar al igual que en el cuadro de dialogo siguiente. Ahora debe seleccionar el icono Añadir nuevo elemento a la lista con lo cual se genera el cuadro de la figura 8 en donde deberá introducir un nombre para el forjado y luego seleccionar la opción Aceptar, hecho esto se genera el cuadro de dialogo de la figura 9.

Fig. 7: Forjados reticulares preinstalados.

Fig. 8: Introducción de nombre de forjado.

Si lo que queremos es introducir una losa nervurada armada en 2 direcciones es en el cuadro de dialogo de la figura 9 en donde podemos introducir los datos para este tipo

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de losas. En dicho cuadro de dialogo se debe introducir el tipo de material del complemento, dimensiones en las direcciones X e Y y opcionalmente el volumen y peso propio del forjado.

Fig. 9: Edición de Forjados reticulares.

En caso de que quisiera es introducir una losa llena simplemente seleccione dicho opción en el cuadro de

dialogo

Gestión de

paños

e introduzca el espesor

correspondiente.

5.1.3 Losas apoyadas sobre el terreno. Al seleccionar esta opción se muestra el cuadro de dialogo Gestión de paños como en la figura 10 en donde deberá introducir el canto de la losa las tenciones admisibles y el Módulo de balasto, si selecciona el icono Importar valores usuales de proyecto se genera el cuadro de la figura 11 en donde se puede escoger algunos de estos valores e importarlos simplemente seleccionando la fila que nos interesa y dar clic en el botón Aceptar.

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Fig. 11: Introducción de losa de fundación.

Fig. 12: Valores usuales de tensión admisible.

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5.2 Discretización de losas. A continuación se describe la forma como el programa discretiza las losas o forjados.

5.2.1 Discretización de forjados de viguetas. Las viguetas son barras que se definen en los paños huecos entre vigas o muros, y que crean nudos en las intersecciones de borde y eje correspondientes de la viga que intersectan. Se puede definir doble y triple vigueta, que se representa por una única barra con alma de mayor ancho. La geometría de la sección en T a la que se asimila cada vigueta se define en la correspondiente ficha de datos del forjado, en la figura 13 se muestra una planta de losas de este tipo.

Fig. 13: planta de forjados de viguetas.

Cada paño puede ser un tipo de forjado diferente, y su posición en planta puede ser perpendicular a vigas, paralela a vigas o pasando por dos puntos determinados. Se puede conseguir la existencia o ausencia de continuidad entre las viguetas de paños adyacentes (excepto en metálicas y Joist, que siempre son biapoyadas). Copiando paños se obtiene continuidad entre ellos. Variando el punto de paso entre las viguetas se puede eliminar la continuidad entre paños contiguos, siempre que la distancia entre los extremos de viguetas de paños adyacentes, sea mayor que la longitud de barra

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MODULO 5 – Introducción de Losas corta (valor por defecto 0.20 m, que se puede variar en la opción de Coeficientes reductores de rigidez a torsión). El mismo efecto de continuidad se produce si en prolongación de alguna vigueta se encuentra una viga o brochal, con una separación entre ejes menores que la longitud de barra corta. Después de definir un grupo, se puede copiar otro de los anteriores y hacer las modificaciones precisas.

5.2.2 Discretización de losas llenas y reticulares. En losas llenas o macizas maciza se realiza en mallas de elementos tipo barra de tamaño máximo de 25 cm y se efectúa una condensación estática (método exacto) de todos los grados de libertad. Se tiene en cuenta la deformación por cortante y se mantiene la hipótesis de diafragma rígido. Se considera la rigidez a torsión de los elementos. La discretización de los paños de forjado reticular se realiza en mallas de elementos tipo barra cuyo tamaño es de un tercio del intereje definido entre nervios de la zona aligerada, y cuya inercia a flexión es (tanto en la zona maciza como en la aligerada) la mitad de la zona maciza, y la inercia a torsión el doble de la de flexión. En la figura 14 se muestra una planta con losas macizas y reticulares, en la parte superior se muestra las losas sin mallado y en la parte inferior activado dicho mallado. La dimensión de la malla se mantiene constante tanto en la zona aligerada como en la maciza, adoptando en cada zona las inercias medias antes indicadas. Se tiene en cuenta la deformación por cortante y se mantiene la hipótesis de diafragma rígido. Se considera la rigidez a torsión de los elementos. Si considera armadura base para estas losas, recuerde que existe una opción de cálculo que se llama Detallar armadura base. Si no la activa, no se visualiza la armadura base y sólo verá los refuerzos. Por tanto, ni se medirá en listados ni en cuadros de medición de planos. Debe prestar especial atención al lanzar los planos, de manera que quede constancia de su existencia y consideración en el cálculo y que, por tanto, debe colocarse. Revise los planos y ponga los detalles necesarios para indicar las longitudes de solape y las zonas donde pueden realizarse. Si activa la opción, podrá ver la armadura base como un refuerzo más, editándolo y modificándolo. La armadura base inferior es siempre continua; solapándose en las zonas de máximo negativo. La armadura base superior no es continua, sólo se coloca donde es necesaria, como si de un negativo más se tratara.

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Fig. 14: Losas macizas y llenas.

Cuando se generan ábacos de manera automática, las dimensiones en cada dirección se ajustan a 1/6 de la distancia de la columna considerada a la columna más próxima, según un ángulo de visión de 40º. En caso de no 'ver' ninguna otra columna (por ejemplo, en las columnas de borde) toma el mismo valor que el obtenido en el sentido opuesto de la misma dirección.

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MODULO 5 – Introducción de Losas Los límites del ábaco son como mínimo 2.5 veces el canto, y como máximo 5. Existe una opción para configurar de forma automática los ábacos, pudiendo variar los parámetros. Si se generan de forma manual se pueden introducir zonas macizas, ajustándose siempre al número de piezas del aligeramiento. No lo utilice para simular vigas. En ese caso defina vigas. Además, hágalo siempre en los bordes libres. Los ábacos siempre tienen una armadura base entre nervios que se considera y descuenta en el cálculo del refuerzo de nervios. No se mide ni es posible indicarlo, por lo que debe extremar la revisión de planos, incluir la leyenda que indique su existencia y los detalles constructivos pertinentes para su colocación en obra. En el cuadro que siempre se genera en el plano de planta (Replanteo), se indica la armadura base en nervios y ábacos, aunque las barras no se dibujen ni se detallen. De forma opcional, se pueden dibujar los aligeramientos y las piezas de casetones.

5.2.3 Discretización de losas de cimentación. El programa discretiza las losas de cimentación como una Malla de elementos tipo barra de tamaño 0.25 × 0.25 m (emparrillado con muelles en los nudos). Se considera la cimentación apoyada sobre un suelo elástico (método del coeficiente de balasto), de acuerdo al modelo de Winkler, basado en una constante de proporcionalidad entre fuerzas y desplazamientos, cuyo valor es el coeficiente de balasto. Se recuerda que este método no puede estudiar la interacción entre cimientos próximos. A continuación se muestra la formula general para este tipo de losa

Siendo: p: tensión (T/m2) k: Coeficiente de balasto (T/m3) y: Desplazamiento (m) vertical La validez de esta hipótesis es aplicable a suelos homogéneos. Es un hecho que el asiento de una cimentación pequeña y una grande es diferente para la misma tensión transmitida al terreno, por lo que se debe aplicar con prudencia.

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También es sabido que el comportamiento de suelos granulares y cohesivos es diferente. Si se dispone del módulo edométrico del terreno Eo, determinado en laboratorio, y se conoce el ancho de la zapata, losa, ancho de viga o placa de ensayo de carga, se puede determinar el coeficiente de balasto K, suponiendo infinita y homogénea la capa compresible del terreno :

Siendo: EO: Modulo edométrico b: Dimensión de la cimentación. En algún caso se verá que se proporciona el coeficiente de balasto de un terreno en función de un ensayo de placa de carga de un tamaño dado. El módulo o coeficiente de balasto es un dato a introducir en el programa. Su determinación se realiza mediante métodos empíricos con ensayo de placa de carga. Si el estudio ha sido realizado pero lo que se le proporciona es el módulo de balasto para placa de 30×30 cm (u otro tamaño de placa) y no para la dimensión total de la losa, tenga en cuenta que:

es decir, que los módulos de balasto K1 y K2 determinados con placas de diámetro d1 y d2 cumplen la relación anterior. Por tanto, de forma aproximada se puede admitir que en suelos arenosos:

Siendo: K1: Modulo balasto de la losa o viga de cimentación. K1: Modulo balasto de la placa de 30x30. b: lado menor (ancho) de la zapata o viga (en cm).

En zapatas rectangulares se puede utilizar:

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MODULO 5 – Introducción de Losas

En suelos arcillosos:

siendo: K1: Módulo balasto de la losa o viga de cimentación. Kp: Módulo balasto de la placa de 30 × 30. b: Lado menor (ancho) de la losa, zapata o viga (en cm). n: Relación del largo al ancho de la losa. En el caso de losas de cimentación se aconseja lo indicado por el Profesor Rodríguez Ortiz, tomando como ancho b el lado del área tributaria equivalente media de las columnas, que viene a ser de forma aproximada 0.70 L, siendo L la luz cuadrática media de las distancias entre columnas, en ambas direcciones de la losa de cimentación. Para zapatas y vigas en particular sobre suelos arcillosos se puede utilizar:

con idéntico significado que en las fórmulas anteriores. En las figura 15 se muestra unos coeficientes de balasto propuesto por el programa y en la figura 16 se muestran otros coeficiente propuestos por distintos autores.

Fig. 15: Coeficiente de balasto.

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Fig. 16: Coeficiente de balasto.

TIPS Una utilidad importante que se puede dar a este tipo de losas es para definir los asientos en zapatas para lo cual se podría reemplazar dicha zapatas por losas de cimentación, obviamente hay que configurar todos los soportes que llegan a ella como sin vinculación exterior.

5.3 Huecos en paños. Los paños en los que no se introducen paños de forjado quedan vacíos y muestran un signo de interrogación; por tanto, el usuario debe borrar el paño lo que equivale a entrar hueco, que queda simbolizado por dos líneas discontinuas cruzadas

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MODULO 5 – Introducción de Losas Además, se pueden introducir huecos rectangulares en paños de losa maciza o reticular existente. Las vigas que se encuentran entre dos huecos o entre un hueco y el contorno exterior, en el caso de haber sido definido como planas y no tener forjado lateral, no tienen definido el canto, y por tanto se deben cambiar por un tipo de vigas de canto, indicando sus dimensiones. Si el tipo de viga considerada tiene bovedilla rebajada en el lado donde se encuentra el hueco, no se tendrá en cuenta, y el programa advertirá que los datos son incorrectos.

5.4 Losas o forjados inclinados. Los forjados inclinados se pueden introducir en CYPECAD para simular distintas opciones de losas con pendientes, distintas a la horizontal, que son definidas requeridas por el proyecto, conviene dejar claro que tienen las mismas propiedades que los horizontales, y el modelo estructural que se genera al inclinar un plano es que, lógicamente, varían las dimensiones de las barras en ese plano, y los soportes que le acometen tendrán diferentes longitudes. Todo ello lo puede visualizar y consultar cuando active la opción de Modelo 3D en el menú Envolventes, de la última obra calculada. Para introducir un forjado inclinado se debe dibujar su proyección horizontal. Dicha proyección podrá ser sobre un grupo superior (hacia arriba) o al contrario, dependiendo de si se encuentra en alguno de los casos que se explican más adelante. Es imprescindible el conocimiento exacto del alzado del edificio para una adecuada definición de grupos de plantas. Se dan 4 casos de forjados inclinados que se describen a continuación: En el Primer caso no existe forjado horizontal en las vigas de borde del forjado inclinado. En este caso se define un grupo a nivel de la columna más baja de la cubierta y se dan cotas positivas a los planos inclinados, en la figura 17 se muestra este caso.

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Fig. 17: Primer caso de losas inclinadas.

En el Segundo caso existe forjado horizontal en un solo extremo del forjado inclinado. Al proyectar verticalmente hacia abajo sobre el grupo de plantas donde termina la columna más bajo de la cubierta existe superposición con un forjado horizontal, en la figura 18 se muestra esta tipología. En este caso debe definir un grupo de plantas para el forjado horizontal y otro más arriba para el inclinado, a nivel de su cota más alta. Todas las cotas de los planos inclinados en el segundo grupo serán negativas. Sin embargo las vigas de borde de ambos grupos son comunes (viga común) y, por tanto, sólo deben introducirse una vez, por ejemplo, en el grupo inferior. Antes de pasar al grupo superior se les asigna la propiedad de ser comunes, con lo que automáticamente se crearán en el grupo superior.

Fig. 18: Segundo caso de losas inclinadas.

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MODULO 5 – Introducción de Losas Para el Tercer caso Existen forjados horizontales en ambos extremos del forjado inclinado, como en la figura 19. Éste puede ser el caso de una rampa, donde existen varias vigas comunes correspondientes a los extremos. Se debe definir un grupo intermedio entre forjados para la rampa, y situarlo a media altura entre las plantas horizontales

Fig. 19: Tercer caso de losas inclinadas.

En

el

Cuarto

caso

existen

vigas

que

proyectadas

verticalmente

producen

solapamiento. Al proyectar verticalmente hacia abajo sobre el grupo de plantas donde termina la columna más baja de la cubierta existe superposición de vigas o de forjados. En este caso debe definir un grupo de plantas a nivel de cada viga o forjado que produzcan dicha superposición, este caso se grafica en la figura 20.

Fig. 20: Cuarto caso de losas inclinadas.

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Ejercicio Paso a Paso: Introducción losas. En este ejercicio se vera la forma de introducir losas continuando con el ejercicio del modulo anterior. Se usara el archivo OBRA_03 que viene con el CD del curso que es la continuación del ejercicio visto en el Modulo anterior. Para la realización de este ejercicio se usara los métodos de introducción de elementos explicados en este modulo. El procedimiento para este ejercicio es el siguiente.

(1) Abra el programa como se vio anteriormente. (2) En el menú Archivo seleccione la opción Gestión de archivos, y a continuación abra la carpeta PROYECTOS EN CYPE que se ve en el árbol de directorios que se muestra en el cuadro de dialogo de la figura 20 y luego haga doble clic en el archivo OBRA_03 tras lo cual se abrirá este archivo en la ventana principal de el programa.

(3) Desplácese por las planta con el icono desplazamiento de la Barra de Herramientas Estándar, hasta posicionarse en la planta en la losa 1ER PISO, la ventana de el programa se vera como en la figura 21.

Fig. 21: Vista general d el programa.

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MODULO 5 – Introducción de Losas

(4) Seleccione el incono Entrar paño de la Barra de Herramientas y en el cuadro de dialogo seleccione el tipo Forjados de vigueta, en la sección derecha de dicho cuadro seleccione la opción Forjado de viguetas de

hormigón, e, tal como se ve en la figura 22 luego seleccione el icono Crear.

Fig. 22: Gestión de losas.

(5) Realizado el paso anterior se genera el cuadro de dialogo Crear y configúrelo como se muestra en la figura 23, haga clic en el botón Aceptar y nuevamente en el botón Aceptar.

Fig. 23: Edición de losa de viguetas.

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(6) Para introducir una losa necesita seleccionar un hueco formado por vigas o muros, por ejemplo selecciones el que forman las columnas 10, 11, 13 y 14, luego se haga clic en una viga que tenga la orientación que se desea para las viguetas, por ejemplo seleccione la viga que va desde la columna 10 a 11, hecho esto la losa introducida se vera como en la figura 24.

Fig. 24: Creación de losas de viguetas.

(7) Ahora introduzca la losa para el balcón superior para ello seleccione el hueco formado dicho balcón y luego seleccione la viga que va desde la columna 12 a 15, el resultado final se ve como en la figura 25.

Fig. 25: Creación de losas de viguetas.

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MODULO 5 – Introducción de Losas

(8) Introduzca una losa o forjado reticular en el cuadro de dialogo Gestión de paño

seleccione la opción Forjados

reticulares, a continuación

seleccione cancelar en los cuadros de dialogo que surgen, luego seleccione la opción Perdido en el cuadro de dialogo Gestión

de

paño, y

seleccione la opción añadir nuevo elemento a la lista.

(9) Al concluir la opción anterior se genera el cuadro de dialogo de la figura 26 y configúrela como se muestra allí y seleccione Aceptar.

Fig. 26: Definición de forjado reticular.

(10) Ahora se muestra en pantalla el cuadro de dialogo para configurar las características del forjado reticular, el cual deberá configurar como se muestra en de la figura 27, seleccione Aceptar, el cuadro de dialogo

Gestión de paño seleccione deberá mostrarse como en la figura 28 en la cual también deberá seleccionar Aceptar.

Fig. 27: Creación de forjado reticular.

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Fig. 28: Creación de forjado reticular.

(11) Solo resta que haga clic dentro del paño del área de oficinas y sobre cualquier viga con los que tendrá introducido dicho forjado, el resultado final se ve como en la figura 29.

Fig. 29: Introducción de forjado reticular.

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(12) Ahora se creara los ábacos de forma automática para ello seleccione el icono Generar ábacos que se encuentra en la Barra de herramientas tras lo cual se genera los ábacos para la planta que se esta visualizando, el resultado final se muestra en la figura 30.

Fig. 30: Forjado reticular completo.

(13) A continuación vera la forma de introducir una losa en sala de maquinas de ascensor, para esto desplácese hasta la planta LOSA MAQUINA, una vez se posicione abra el cuadro de dialogo Gestión de paño y seleccione la opción Losas macizas, en el campo Canto introduzca un valor de 20 cm, y a continuación seleccione Aceptar.

(14) Luego seleccione el hueco formado por los muros del ascensor después seleccione uno de los muros, tras lo cual ya tendrá generado la losa llena que soporta la maquina del ascensor, vea el resultado final en la figura 31.

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Fig. 31: Forjado reticular completo.

Resultado del Ejercicio: En todo este ejercicio se vio de forma práctica los métodos para la introducción de losas y forjados, hay que tomar en cuenta que la introducción de ábacos de forma automática tiene el inconveniente que son añadidos de forma genérica y que si se ve conveniente de deben modificar. En la introducción de forjados de viguetas se introducen con un coeficiente de empotramiento perfecto por lo que se debe considerar si es así como se quiere que trabaje, o directamente se puede calcularlos como articulados. En el siguiente modulo se continuara con la introducción de los otros elementos de la estructura como escaleras y cargas especiales.

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