Introducción De Vigas Y Muros: Objetivos Del Módulo

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

4

1 Introducción de vigas y muros Objetivos del módulo El objetivo de este modulo es conocer las herramientas para la introducción de vigas, muros de hormigón armado en la estructura, así también conocer la discretización que hace el programa de estos elementos. A la finalización el Módulo, usted será capaz de:    

Canecer el entorno de trabajo de la pestaña Entrada de vigas. Introducir y modificar distintos tipos de vigas y muros en la obra. Introducir y modificar distintos muros de hormigón armado. Editar muros y vigas.

Temas en este módulo: 4.1 Entorno de trabajo de la pestaña Entrada de vigas. 4.2 Introducción de vigas. 4.3 Introducción de muros. 4.4 Introducción de ménsulas cortas. 4.5 Discretización de vigas. 4.6 Discretización de vigas inclinadas. 4.7 Discretización muros. 4.8 Discretización ménsulas cortas.

1

4.1 Entorno de trabajo de la pestaña Entrada de vigas. En esta pestaña se puede introducir el resto de los elementos de la estructura, además de vigas cimentación y losas, así también como comprobar la geometría de los elementos introducidos realizar vistas tridimensionales de la estructura cortes de la misma y hacer el cálculo de la misma. El entrono de trabajo se muestra en la figura 1.

Fig. 1: Pantalla principal de la Pestaña entrada de vigas

Como se observa presenta características comunes a la pestaña de Entrada de pilares, en la Barra de herramientas se muestran los iconos de comandos que también son accesibles desde los menús, ubicados en la Barra de menús, los cuales se muestran en la figura 2 y que describimos a continuación. 1.

Abre la ventana de Datos generales.

2.

Activa el modulo para la importación y edición de estructura 3Dintegradas.

3.

Activa el modulo para la creación, edición y calculo de escaleras.

4.

Activa el modulo para la comprobación de la estructura frente a la acción del fuego.

2

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros 5.

Abre la ventana de dialogo Referencias visibles en el que se puede definir que referencias de los elementos serán visibles.

6.

Crea una vista tridimensional del edificio.

7.

Permite introducir cargas, lineales superficiales o puntuales, en las distintas hipótesis de cargas.

2 1

4 3

6 5

10

8 7

9

26

28 27

12 11

30 29

14 13

34

32 31

16 15

33

18 17

36 35

20 19

22 21

24 23

25

38 37

39

Fig. 2: Iconos de la Barra de herramientas

8.

Se puede introducir cargas lineales sobre vigas solo haciendo clic sobre estas.

9.

Permite introducir cargas superficiales sobre losas.

10. Se puede especificar el tipo de carga que se visualiza en pantalla así como las hipótesis de cargas visibles. 11. Oculta o muestra todas las cargas seleccionadas con el icono anterior. 12. Permite introducir nuevas vigas. 13. Introduce huecos de puertas y ventanas en muros. 14. Ajusta o mueve la viga para que coincida con una columna o también con una plantilla DXF importada. 15. Elimina una viga, solo basta hacer clic sobre la viga a eliminar. 16. Prolonga la viga seleccionada a lo largo de su eje 17. Prolonga el muro previamente seleccionado a lo largo de su eje y en todas las plantas en el que esta definido. 18. Asigna el tipo de viga que se muestra en la ventana de dialogo Viga actual a la viga que se selecciona en la pantalla principal. 19. Lo mismo que lo anterior pero para muros. 20. Permite editar las características de vigas y muros.

3

21. Con esta opción se puede desplazar una distancia predefinida una cara de viga o muro. 22. Se consigue información de vigas o muros seleccionados. 23. Permite asignar el tipo de empotramiento en una viga metálica. 24. Se puede articular o desconectar una viga. 25. Permite articular parcial o total mente losas con las caras de vigas en las que se conectan. 26. Permite añadir distintos tipos de losa 27. Con este icono se eliminan las losas seleccionadas 28. Cambia punto de paso de nervio de losas 29. Modifica la dirección de vigueta o nervios de losa. 30. Permite editar datos de la losa seleccionada. 31. Copia características entre losas. 32. Permite borrar viguetas doble si es que las hubiera. 33. Con este icono se puede introducir huecos en losas. 34. Genera ábacos automáticamente en la planta actual. 35. Permite introducir ábacos manualmente. 36. Mueve esquinas de ábacos seleccionados. 37. Borra un ábaco haciendo clic sobre el ábaco a borrar. 38. Borra todos los ábacos de la planta actual. 39. Permite asignar armadura base sobre losas. Estos iconos se pueden borrar o añadir otras opciones de acuerdo a nuestra necesidad para ello se debe seleccionar el icono Configuración de la barra de herramientas que se encuentra en la parte superior derecha, ver figura 3, de la ventan de trabajo.

Fig. 3: Iconos de edición de la Barra de herramientas

Tras seleccionar este icono se muestra el cuadro de dialogo Configuración de la barra de herramientas, cuyas opciones se describen continuación. 2

4

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros 3

4

1

Fig. 4: Editor de Iconos de la Barra de herramientas

1.

En esta sección se muestra los menús principales que cuentan con opciones que se puede añadir a la Barra de herramientas.

2.

En este campo se muestran los iconos con el nombre de las respectivas opciones para cada menú seleccionado en el primer campo.

3.

Estos iconos sirven para eliminar, subir una posición, bajar una posición y añadir un separador entre iconos de la barra.

4.

En este sector se muestran los iconos que se mostrara en la barra de herramientas.

A otras opciones importantes se pude acceder desde la barra de menús las cuales se describen a continuación.

(1)

Accede a las opciones generales de dibujo y suficientes de momento y de torsión. (2) Accede a las opciones generales de vigas como opciones de flecha, coeficientes de pandeo, limites de figuración. (3) Se pude modificar las opciones de cálculo de losas como limites de flecha cuantías mínimas, longitudes mínimas de losas. Las demás opciones fueron descritas anteriormente

1 2 3

5

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10

6

(1) (2) (3)

Permite crear forjados inclinados Crea una sección bidimensional del edificio. Copia las características de otra planta en la planta actual como cargas y vigas. (4) Permite recuperar los datos de la planta actual después de la última grabación. (5) Se puede consultar las cotas de las plantas de la estructura. (6) Permite mover las referencias de elementos arrastrándolas con el ratón. (7) Crea secciones de la planta actual y se muestra en ella. (8) Se puede crear una vista tridimensional de ciertas plantas de la estructura. (9) Muestra datos de superficie de la planta actual. (10) Permite la visualización de contornos definidos en la pestaña Entrada de pilares. Las demás opciones fueron descritas anteriormente.

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

(1) (2) 1 2 3

4 5 6 7 8 9 10 11

7

Permite editar polivigas. Con esta opción se puede definir armaduras con secciones de vigas predefinidas. (3) Permite gestionar el comportamiento de las vigas que no están en contacto con losas. (4) Se puede materializar el apoyo de una viga sobre una columna. (5) Con esta opción se pude predefinir momentos mínimos que tendrá que cubrir las armaduras de vigas. (6) Permite dividir una viga en secciones. (7) Con esta opción se puede definir cambios de sección de vigas. (8) Permite introducir un borde de vigas a una planta. (9) Permite generar consultar y modificar alineaciones de pórticos. (10) Con esta opción se pude definir vigas inclinadas (11) Permite definir una viga que sea común a distintas plantas de la estructura. Las demás opciones fueron descritas anteriormente

1 2 3 4 5

1 2 3

Permite crear editar distintos tipos de losas. (12) Esta opción permite la agrupación de losas y la modificación de sus rótulos. (13) Permite la introducción, generación, y edición de ábacos. (14) Se puede igualar armaduras después del cálculo de losas. (15) Permite introducir armaduras predeterminadas en losas. Las demás opciones fueron descritas anteriormente

(1) (2)

4 5 6 7

(3) (4)

8 9

(5) (6)

(7) (8) (9)

8

Permite editar placas de anclaje de columnas metálicas. Esta opción permite el ingreso y edición de elementos de cimentación, zapatas y encepados. Permite la introducción y edición de vigas centradoras y de atado. Con esta opción se generan zapatas y vigas en la base de las columnas. Dimensiona automáticamente los elementos de cimentación ya introducidos. Permite consultar los errores de dimensionado de los elementos de cimentación. Esta opción permite eliminar solapes en zapatas. Permite introducir y editar limites perimetral de zapatas poligonales. Con esta opción se genera una vista tridimensional de los elementos de cimentación

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

(1)

Realiza el cálculo de la estructura incluyendo los elementos de cimentación introducidos. (2) Realiza el cálculo de la estructura sin incluir los elementos de cimentación. (3) Hace un recalculo de las armaduras de las vigas cuya geometría ha sido modificada. (4) Hace un recalculo de las vigas cuando se modifican las opciones o tablas de armado y así obtener las nuevas armaduras con los esfuerzos del último cálculo. (5) Hace un recalculo de las columnas cuando se modifican las opciones o tablas de armado y así obtener las nuevas armaduras con los esfuerzos del último cálculo. (6) Comprueba si la geometría de la planta actual es la correcta, previa al cálculo de la estructura. (7) Comprueba si la geometría de la planta actual y de los superiores es la correcta, previa al cálculo de la estructura. (8) Permite comprobar la correcta introducción de la geometría de todas las plantas. (9) Permite introducir, con la geometría actual de la obra, armaduras en losas y reticulares sin tener que hacer un cálculo completo de la estructura. (10) Presenta el informe del último cálculo realizado.

1 2 3 4

5

6 7 8 9 10

9

4.2 Introducción de vigas. Las vigas son elementos unidimensionales, para la introducción de vigas se hace uso del menú Vigas/Muros de la barra de menús y luego en la opción Entrar Viga o en el icono Entrar Viga de la Barra de herramientas al seleccionar cualquiera de estas dos opciones se mostrara el cuadro de dialogo de la figura 5.

1

2

3

4

5

6

7

8

Fig. 5: Cuadro de dialogo Viga actual

Para la introducción de vigas el programa trabaja con ocho topologías distintas de vigas, siendo las más comunes las vigas descolgadas y las planas. Estas ocho topologías se describen a continuación, según la figura 3. 1.

Vigas planas que pueden ser rectangulares y con bovedilla rebajada.

2.

Vigas descolgadas pueden ser rectangulares y T las cuales pueden configurarse normales o invertidas.

10

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros 3.

Vigas en celosía de tipo rebajada o rectangular, estas vigas son vigas prefabricadas y su uso no es común en nuestro medio.

4.

Vigas pretensadas pueden ser con alas o rectangulares, para hacer uso de estas vigas deberá crearse una biblioteca de dichas vigas.

5.

Vigas de vinculación exterior se usan para idealizar apoyos de elementos de la estructura de tal forma que tendrán impedidos los desplazamientos y/o deformación.

6.

Zuncho no estructural o límite se usa para limitar losas pero el programa no dimensiona este elemento.

7.

Vigas de cimentación pueden ser rectangulares, en L o T y viga planas de cimentación, aparate de la geometría de estas vigas se deberá introducir la tensión admisible y el modulo de balasto del terreno.

8.

Viga metálica pueden ser solo metálica o mixta es decir con cabeza de hormigón colaborarte.

Si desea introducir una nueva viga con los datos de otra previamente introducida en pantalla pulse Copiar a Viga. A continuación pulse sobre la viga que desea copiar y se abrirá nuevamente el diálogo Viga Actual con los datos de la viga seleccionada. Viga bajo forjado permite situar la viga con el forjado apoyando sobre su cara superior. Esta posición afecta aumentando la rigidez de las columnas del tramo inferior y disminuyendo los del tramo superior. Si selecciona la opción de entrada de vigas con Empotramiento en muro y si los muros coinciden en su trazado con columnas deberá desconectarlos de las columnas con la opción Articular/Desconectar que se encuentran en el menú Vigas/Muros para que el movimiento vertical de las columnas no se encuentre impedido por los muros. Ahora bien, la desconexión del muro con la columna sólo es efectiva en forjados unidireccionales, pues en el caso de forjados reticulares o de losa maciza es posible que parte de la carga de las columnas de las plantas superiores se bifurque hasta la mureta y no baje en su totalidad. Si se encuentra con este problema, lo aconsejable es eliminar el apoyo en muro e introducirlo con la opción Entrar muro. Luego de introducir los datos para cualquier tipo de viga descrita se selecciona el botón Aceptar se podrá introducir la viga seleccionada ya se mediante el uso de capturas o

11

por coordenadas, también aparece la ventana flotante de la figura 6 para facilitar la introducción de vigas.

1

2

3

4

5

Fig. 6: Cuadro de dialogo Viga actual

Cada uno de estos iconos se describen a continuación. 1.

Al hacer clic en este icono se vuelve al cuadro de dialogo de la figura 3.

2.

Se puede variar entre tres tipos de vigas a introducir ya sea simple es decir que introduciremos una viga al hacer dos clic en la ventana, continua es decir que se finalizara la introducción haciendo clic derecho y seleccionando terminar introducción, o en modo captura que permite asignar cualquier tipo de viga a una poligonal o cualquier línea de la plantilla en uso.

3.

Se puede definir la línea de ajuste de la viga a introducir pude se ajustada a su centro, a su lado derecho o al lado izquierdo.

4.

Se pude definir un cierto desplazamiento entre la línea de introducción y la línea de ajuste ya se al lado derecho o izquierdo dicho desplazamiento se introduce en centímetros.

5.

Permite la introducción de vigas rectas o curvas, ya sean continuas o simples.

Otra opción destacable en vigas son las Vigas inclinadas las cuales se introducen con la opción Vigas inclinadas que se encuentra en el menú Vigas/Muros introducen tras seleccionar esta opción se muestra el cuadro de dialogo de la figura 7.

Fig. 7: Cuadro de dialogo Vigas inclinadas.

Para poder introducir una viga de este tipo deberá seleccionar la opción Añadir viga simple del cuadro anterior con lo que se genera el cuadro de la figura 8, en donde

12

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros deberá introducir distintos valores para la viga a continuación se describe las opciones más importantes.

1 2 3 4

5

Fig. 8: Cuadro de dialogo Datos de viga inclinada.

1.

Permite definir el grupo inicial y final de la viga, se puede seleccionar que se encuentre en una sola planta.

2.

Aquí debe seleccionar el material de la viga ya sea de hormigón o metálica.

3.

En esta área se define las dimensiones de la sección de la viga.

4.

Debe definir si la viga se encuentra empotrada o articulada en sus extremos.

5.

En este sector puede introducir las cargas adicionales sobre la viga. Permite introducir cargas puntuales, uniformes, triangular y en faja.

En la parte inferior se muestra la opción añadir que es la que deberá seleccionar para añadir la viga. También hay que destacar la opción de Hacer viga común que se encuentra en el sub-menú Viga común del menú Vigas/Muros menú Vigas/Muros. Esta opción permite asignar a una viga introducida en un grupo de plantas la propiedad de que exista en otro grupo. Es el caso, por ejemplo, de viga de borde de un forjado horizontal de la cual arranca también un forjado inclinado. La viga que pertenece a ambos se llama Viga común. Sólo se introduce la viga en uno de los grupos. En el momento en que, tras seleccionar esta opción, pulse sobre una viga se le pedirá: Seleccione grupo común. Tras hacerlo, automáticamente se creará la viga también en ese grupo.

13

El eje de este tipo de viga se dibuja con trazo punto-raya. Para deshacer una viga común deberá borrarla primero en el grupo de plantas asociado y, a continuación y si es el caso, en el grupo donde se introdujo. Los armados y envolventes deben consultarse en el grupo donde se introdujo la viga. Puede hacer una viga común de sólo la mitad de su longitud, seleccionando un extremo u otro de la viga. Cada mitad puede ser común con grupos diferentes.

4.3 Introducción de muros. Los muros son elementos bidimensionales que se introducen por medio de el menú

Vigas/Muros de la barra de menús y luego se selecciona la opción Entrar muro o de forma más directa se hace mediante el icono Entrar

Muro de la barra de

herramientas luego de lo cual aparece la ventana flotante de la figura 9, cuya descripción se hace a continuación.

1 2 3 4 Fig. 9: ventana flotante para la introducción de muros

1.

Permite definir y editar muros de hormigón armado.

2.

Son muros de bloques normalizados de hormigón, no se encuentra en nuestro medio

3.

Aquí se pude definir muros de bloques de hormigón reforzado con acero.

4.

Permite definir muros de fábrica de arcilla.

Si hacemos clic en la opción Muro de hormigón armado se genera el cuadro de dialogo de la figura 10, cuyas opciones son similares a todos los tipos de muros que acepta el programa, cuya descripción de las opciones se hace a continuación. 1.

Aquí se define el nombre del muro.

2.

Permite definir la planta donde iniciara y finalizara el muro.

3.

En esta sección se define el espesor que tendrá el muro.

4.

Con el botón Empujes que se muestra en esta sección se define los empujes de suelo que actúan sobre el muro.

14

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros 5.

Aquí se pude definir el tipo de cimentación que tendrá el muro ya se a por zapatas, con vinculación exterior, o con viga de cimentación, sin vinculación exterior.

1 2

3

4 5

6

Fig. 10: Introducción de datos de muros

6.

Con el botón Copiar de muros que se muestra se puede copiar características de muros ya introducidos seleccionándolo en pantalla.

Al hacer clic en el botón Empujes se muestra el cuadro de dialogo de la figura 11, en donde se puede introducir y asignar empujes que actúan a los lados de el muro, a continuación se describe sus características. 1.

Permite editar las características del suelo que genera empuje sobre el muro.

2.

Permite definir en que lado de el muro actúa el empuje, también permite definir que suelo actúa sobre cada cara de el muro, el botón central permite invierte los empujes entre lados de el muro.

3.

En esta sección se encuentran los iconos para poder modificar la visualización previa que se describe en el punto 4.

4.

Aquí se genera una visualización previa esquemática de la forma de la carga que actúa sobre el muro.

15

1 2 3

4

Fig. 11: Edición de empujes sobre muros.

Al seleccionar el botón Editar los empujes del terreno se genera el cuadro de dialogo de la figura 12 que a continuación se describe las características de sus campos. 1.

Con este icono se puede crear hipótesis adicionales para asignar a estas las cargas de terreno.

2.

En esta sección se crea, borra y edita los nombres de los empujes de terreno.

3.

En esta área se permite introducir los datos geotécnicos del terreno.

4.

Aquí se puede introducir las cargas que actúan sobre el relleno, estas pueden ser: uniformes, en banda, en línea y como carga puntual.

5.

En esta sección se puede definir si actúa el nivel freático en el relleno y si existe capas de roca, se deberá definir sus cotas.

16

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

1

3

2

4

5

Fig. 12: Edición de empujes.

Los conceptos de lado izquierdo y lado derecho se refieren al orden de introducción del muro. Si mira desde el punto inicial introducido al final del muro, será lado izquierdo el que quede a la izquierda del muro y lado derecho el contrario. Los espesores admitidos para el muro de hormigón armado tendrán entre 10 y 99 cm. Para el muro de fábrica estarán entre 5 y 200 cm. La definición de dimensiones izquierda y derecha permite, por ejemplo, que un muro que tenga diferente espesor en cada planta quede ajustado a una cara. Suponga por ejemplo que tiene dos sótanos. En el sótano inferior el muro es de 30 cm y en el superior es de 25 cm. En este caso en el sótano inferior se indicaría 0 como dimensión del lado izquierdo y 30 como dimensión del lado derecho. En el sótano superior se indicaría 0 cm como dimensión del lado izquierdo y 25 cm del lado derecho. Así se fija la cara izquierda. También es importante destacar la opción Huecos de muros a la que se accede desde el icono Huecos de muros de la Barra de herramientas, al seleccionar este se genera

17

el cuadro de dialogo de la figura 13, las cuales tienen las siguientes opciones de edición. 1.

Con este icono se puede crear huecos en muro para puertas, al seleccionar esta opción se genera el cuadro de dialogo de la figura 14 en donde deberá introducir las dimensiones de dicho hueco.

2.

al seleccionar esta opción se genera el cuadro de dialogo de la figura 15 en el cual deberá definir las dimensiones de dicha abertura. La dimensión de Altura de antepecho se refiere a la altura desde el piso hasta la parete inferior de la ventana.

3.

con esta opción podrá editar los huecos introducidos en los muros simple mente seleccionando dichos huecos.

4.

borra los huecos introducidos.

1 2 3 4

Fig. 13: Huecos de muros.

Fig. 14: Introducción de huecos de puerta en muros.

Fig. 15: Introducción de huecos de puerta en muros.

18

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

4.4 Introducción de ménsulas cortas. Las ménsulas permiten apoyar de forma indirecta sobre una columna una viga, para materializar juntas de dilatación, por ejemplo. No se debe utilizar para el apeo de columnas. Para introducir ménsulas cortas se debe seleccionar la opción Ménsulas

cortas de el menú Vigas/Muros tras lo cual se generara el cuadro de dialogo de la figura 16, en donde deberá introducir las dimensiones de la columna y las dimensiones de la ménsula con el icono Geometría, además podrá especificar el tipo de ménsula ya sea rectangular o trapezoidal.

Fig. 16: Introducción de Ménsulas cortas.

Para introducir la ménsula debe seguir estos pasos: 

Introducir una viga convencional hasta la cara de la columna. Es obligado que, para generar la ménsula corta, se introduzca previamente una viga.



Seleccionar la ménsula, eligiendo tipo, geometría (aquí se especifica también la dimensión del área de apoyo y situación).



Pulsar sobre la cara de la columna o columna en cuestión.

19

4.5 Discretización de vigas. Se definen en planta fijando nudos en la intersección con las caras de soportes (columnas, pantallas o muros), así como en los puntos de corte con elementos de forjado o con otras vigas. Así se crean nudos a lo largo del eje y en los extremos, y en las puntas de voladizos o extremos libres, o en contacto con otros elementos de los forjados. En la figura se muestra los nudos creados automáticamente por el programa cuando se crean vigas apoyadas en columnas.

Fig. 17: Discretización de elementos.

Por tanto, una viga entre dos columnas está formada por varias barras consecutivas, cuyos nudos son las intersecciones con las barras de forjados. Siempre poseen tres grados de libertad, manteniendo la hipótesis de diafragma rígido entre todos los elementos que se encuentren en la planta. Por ejemplo, una viga continua que se apoya en varias columnas, aunque no tenga forjado, conserva la hipótesis de diafragma rígido. Pueden ser de hormigón armado, metálicas y mixtas, en perfiles seleccionados de la biblioteca. Las vigas se discretizan como barras cuyo eje es coincidente con el plano medio que pasa por el centro del alma vertical, y a la altura de su centro de gravedad. Para la simulación de apoyo en muro se definen tres tipos de vigas simulando el apoyo en muro, el cual se discretiza como una serie de apoyos coincidentes con los nudos de la discretización a lo largo del apoyo en muro, al que se le aumenta su rigidez de forma considerable (x100). Es como una viga continua muy rígida sobre apoyos con tramos de luces cortas. Los tipos de apoyos son:

20



Empotramiento. Desplazamientos y giros impedidos en todas direcciones.



Articulación fija. Desplazamientos impedidos con giro libre.

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros 

Articulación con deslizamiento libre horizontal . Desplazamiento vertical coartado, con desplazamiento horizontal y giros libres.

Conviene destacar el efecto que estos tipos de apoyos pueden producir en otros elementos de la estructura, ya que al estar impedido el movimiento vertical, todos los elementos estructurales que en ellos se apoyen o se vinculen encontrarán una coacción vertical que impide dicho movimiento. En particular es importante de cara a columnas que, siendo definidos con vinculación exterior, estén en contacto con este tipo de apoyos, de forma que su carga quede suspendida de los mismos, y no se transmita a la cimentación, lo que puede incluso producir valores negativos de las reacciones, que representan el peso de la columna suspendido o parte de la carga suspendida del apoyo en muro. En el caso particular de articulación fija y con deslizamiento, cuando una viga se encuentra en continuidad o prolongación del eje del apoyo en muro, se produce un efecto de empotramiento por continuidad en la coronación del apoyo en muro, lo cual se puede observar al obtener las leyes de momentos y comprobar que existen momentos negativos en el borde. En la práctica debe verificarse si las condiciones reales de la obra reflejan o pueden permitir dichas condiciones de empotramiento, que deberán garantizarse en la ejecución de la misma. Es posible también definir un coeficiente de empotramiento de cada tramo de columna en su cabeza y/o pie en la unión (0 = articulado; 1 = empotrado) (valor por defecto). Los coeficientes de cabeza del último tramo de la columna se multiplican por éstos. Esta rótula plástica se considera físicamente en el punto de unión de la cabeza o pie con la viga o forjado tipo losa/reticular que acomete al nudo, en la figura 18 se muestra este tipo de unión.

Fig. 18: Unión de vigas con columnas.

21

En extremos de vigas y cabeza de último tramo de columna con coeficientes muy pequeños y rótula en viga, se pueden dar resultados absurdos e incluso mecanismos, al coexistir dos rótulas unidas por tramos rígidos, esta situación se muestra en el esquema de la figura 19.

Fig. 19: Unión de vigas con columna de última planta.

En losas, forjados unidireccionales y forjados reticulares también se puede definir un coeficiente de empotramiento variable en todos sus bordes de apoyo, que puede oscilar entre 0 y 1 (valor por defecto). También se puede definir un coeficiente de empotramiento variable entre 0 y 1 (valor por defecto) en bordes de viga, de la misma manera que en forjados, pero para uno o varios

bordes,

al

especificarse

por

viga.

Cuando

se

definen

coeficientes

de

empotramiento simultáneamente en forjados y bordes de viga, se multiplican ambos para obtener un coeficiente resultante a aplicar a cada borde. La rótula plástica definida se materializa en el borde del forjado y el borde de apoyo en vigas y muros, no siendo efectiva en los bordes en contacto con columnas y pantallas, en los que siempre se considera empotrado. Entre el borde de apoyo y el eje se define una barra rígida, por lo que siempre existe momento en el eje de apoyo producido por el cortante en el borde por su distancia al eje. Dicho momento flector se convierte en torsor si no existe continuidad con otros paños adyacentes. Esta opción debe usarse con prudencia, ya que si se articula el borde de un paño en una viga, y la viga tiene reducida a un valor muy pequeño la rigidez a torsión, sin llegar a ser un mecanismo, puede dar resultados absurdos de los desplazamientos del paño en el borde, y por tanto de los esfuerzos calculados, ver la figura 20.

22

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 20: Posible situación de mecanismo.

En el caso particular de columnas apeadas (sin vinculación exterior) en vigas, ver esquema de la figura 21, se dimensionan los estribos verticales con el valor del cortante en el borde a apoyo en ese tramo. Es importante recordar que, en el caso particular de columnas apeadas o cargas puntuales próximos a los apoyos, es decir, a una distancia menor o igual a un canto útil, se produce una transmisión de la carga por bielas inclinadas de compresión y tracción que necesita armadura horizontal, en las mismas condiciones que en una ménsula corta, cuyos criterios de dimensionado no está contemplados en el programa. En este caso se debe realizar una comprobación y armado manual del tramo o tramos en los que esto ocurra, de acuerdo a lo que indique la norma para esos casos, además de complementar los dibujos de planos de vigas con los detalles adicionales correspondientes. También se puede resolver con barras inclinadas.

Fig. 21: Columna o pilar apeado.

4.6 Discretización de vigas inclinadas. Puede ser de hormigón armado o metálicas. Se dimensionan a flexo-compresión esviada a partir de las envolventes de momentos flectores y axiles, así como el

23

estribado a cortante. Es un cálculo en el que se dimensiona la armadura para los dos planos paralelos a las caras de la viga. Es decir, tanto para el plano vertical como para el plano horizontal. La armadura superior e inferior longitudinal indicada es la máxima o envolvente de todas las secciones calculadas a lo largo de dicha viga inclinada. Para este tipo de viga se dibuja la armadura en planos y se puede solamente consultar por pantalla. El proyectista debe realizar un despiece de detalle aparte de sus armaduras para los encuentros de los nudos extremos. La envolvente de dichos esfuerzos se puede listar si se desea realizar cortes de barras y un estudio de los nudos de unión. Si la viga es metálica, se aplican los criterios de dimensionado de columnas metálicas.

4.7 Discretización de muros. Son elementos verticales de sección transversal cualquiera, formada por rectángulos entre cada planta, y definidos por un nivel inicial y un nivel final. La dimensión de cada lado puede ser diferente en cada planta, y se puede disminuir su espesor en cada planta. En una pared (o muro) una de las dimensiones transversales de cada lado debe ser mayor que cinco veces la otra dimensión, ya que si no se verifica esta condición, no es adecuada su discretización como elemento finito, y realmente se puede considerar una columna, u otro elemento en función de sus dimensiones. Tanto vigas como forjados y columnas se unen a las paredes del muro a lo largo de sus lados en cualquier posición y dirección. Todo nudo generado corresponde con algún nodo de los triángulos, en la figura 22 se muestra la discretización triangular para muros.

24

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 22: Muro discretizado.

La discretización efectuada es por elementos finitos tipo lámina gruesa tridimensional, que considera la deformación por cortante. Están formados por seis nodos, en los vértices y en los puntos medios de los lados, con seis grados de libertad cada uno. Su forma es triangular y se realiza un mallado del muro en función de las dimensiones, geometría, huecos, generándose un mallado con refinamiento en zonas críticas, lo que reduce el tamaño de los elementos en las proximidades de ángulos, bordes y singularidades.

4.8 Discretización de ménsulas cortas. Se ha implementado en CYPECAD la posibilidad de definir ménsulas cortas en las caras de columnas. Sobre la ménsula corta sólo puede introducir vigas de hormigón armado

25

o metálicas que descansen sobre la ménsula, y transmitan la carga vertical al centro del apoyo a la distancia 'a' de la cara de la columna. Las ménsula corta transmite con su excentricidad los esfuerzos a la columna como una barra rígida excéntrica, en la figura 23 se muestra un esquema de ménsula corta.

Fig. 23: Esquema de ménsula corta.

Las ménsulas cortas están pensadas para aquellos casos en que necesitamos por ejemplo suprimir una columna doble de junta, o no sea conveniente empotrar la viga en la columna en esa dirección por alguna otra razón. No debe emplearse para apear columnas en la ménsula corta, ya que no lo permite sin nacer de la viga sobre la que se apoya, y dicha viga apoyarse en ambos extremos. En definitiva, que no es utilizable para que nazca una columna en el extremo de la ménsula. Para desarrollar el cálculo y dimensionado de ménsulas cortas de hormigón armado se han empleado los métodos descritos en cada norma de hormigón seleccionada, en todos los aspectos y comprobaciones que se traten y, en aquellos no especificados, se utilizan los criterios de otras normas que tengan una mayor similitud y criterios del propio programa en su defecto, que pueden verse mencionados en los listados de comprobación.

26

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 24: Modelo simplificado de de la zona de encuentro la ménsula corta.

Ejercicio Paso a Paso: Introducción vigas y muros

27

En este ejercicio se vera la forma de introducir vigas y muros. Se usara el archivo OBRA_02 que viene con el CD del curso que es la continuación del ejercicio visto en el Modulo 3 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) Copie la carpeta PROYECTOS EN CYPE que viene en el CD de el curso en la dirección X:\CYPE Ingenieros\Proyectos\CYPECAD, donde X es el disco duro donde se instalo el programa de tal forma que se vea como el cuadro de (2) Abra el programa como se vio anteriormente. (3) 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 25 y luego haga doble clic en el archivo OBRA_02 tras lo cual se abrirá este archivo en la ventana principal de el programa.

Fig. 25: Abriendo el archivo OBRA_02.

(4) Desplácese por las planta con el icono de la Barra de Herramientas Estándar que se muestra en la figura 26 hasta posicionarse en la planta LOSA 1ER PISO, la ventana de el programa se vera como en la figura 27.

Fig. 26: Abriendo el archivo OBRA_02.

28

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 27: Vista general d el programa.

(5) Haga clic en el icono Capturas a plantillas de la Barra de Herramientas Estándar y configúrela como se muestra en la figura 28.

Fig. 28: Modificación de capturas.

(6) Seleccione el icono Entrar viga de la Barra de Herramientas en el cuadro de dialogo Viga actual seleccione la segunda topología de vigas disponible, seleccione el primer subtipo y configúrela como se ve en la figura 29 y haga clic en el botón Aceptar. (7) En la ventana flotante que se genera, figura 30, modifique el tercer icono como se ve en dicha figura.

29

Fig. 29: Introducción de datos de viga.

Fig. 30: Ventana flotante Entrar viga.

(8) Haga zoom con ayuda de los iconos de la Barra de Herramientas Estándar acercándose a la columna C15 hasta que tenga una vista como en la figura 31, haga clic esquina superior derecha de dicha columna y arrástrela hasta la esquina superior derecha de la columna C6.

Fig. 31: Introduciendo vigas.

30

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros Hasta ahora ha introducido la primera viga de la estructura y la ventana principal se vera como en la figura 32, una vez desactivada la visualización en pantalla de la plantilla, a continuación se introducirá el zuncho que limita al balcón del lado derecho de la estructura para lo cual vuelva a activar la plantilla importada.

Fig. 32: Vista de la pantalla principal.

(9) Seleccione el icono Entrar viga de la Barra de Herramientas en el cuadro de dialogo Viga actual configúrelo como se muestra en la figura 33, haga clic en el botón Aceptar. (10) Seleccione el extremo superior del balcón y con la rueda del ratón acérquese al extremo inferior de el balcón, que se encuentra cerca de la columna C12, y haga clic sobre el, en la figura 34 se muestra la secuencia de introducción de este zuncho.

31

Fig. 33: Introducción de datos de viga.

Fig. 34: Secuencia de introducción de viga.

Proceda de la misma forma para introducir la introducir el zuncho que se encuentra alineado con las columnas C9 Y C6. Ahora se procederá a introducir un zuncho que abarque el perímetro delimitado por las columnas C4, C2, continuando por el perímetro del bloque para oficinas y por ultimo la columna C7 (11) En la ventana flotante Entrar viga, modifique el segundo icono para que se muestra como se ve en la figura 35. (12) Haga zoom hasta acercarse a la columna C4, luego seleccione la esquina superior izquierda de la escalera, luego baje verticalmente y seleccione la esquina inferior derecha de la losa.

32

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros (13) Luego desplácese horizontalmente a la izquierda y seleccione la esquina inferior izquierda de la losa, nuevamente desplácese verticalmente hacia arriba y seleccione la esquina superior izquierda de la losa. (14) Por ultimo seleccione la esquina superior izquierda de la columna C7, haga clic derecho con el ratón y se generara el cuadro de dialogo de la figura 36 y en el seleccione la opción Terminar introducción. En la figura 37 se muestra la secuencia para la introducción de este zuncho

Fig. 35: Ventana flotante Entrar viga.

Fig. 36: Cuadro de dialogo para vigas continuas.

Fig. 37: Secuencia de introducción de zuncho.

TIPS Al definir la posición de línea de ajuste en la ventana flotante de la figura 35 nos aseguramos que si por alguna razón se debemos aumentar el ancho de la viga, y si hubiésemos seleccionado la opción Izquierda, el ancho de la viga crecerá al lado derecho, esta característica es interesante cuando tengamos una viga que colinde con otro terreno.

33

A continuación se procederá a introducir los muros de sótano, de un espesor de 25 cm, y los muros del ascensor con un espesor de 20 cm. (15) Desplácese por las planta hasta posicionarse en la losa PLANTA BAJA, oculte la plantilla importada. (16) En el menú Vigas/muros seleccione la opción Entrar muro, en la ventana flotante que se genera seleccione la opción Muro de hormigón armado, con lo cual aparece el cuadro de dialogo Muro de hormigón armado el cual deberá configurar como se muestra en la figura 38 y luego seleccione la opción Empujes.

Fig. 38: Datos de muros de hormigón.

(17) Al concluir el paso anterior se genera el cuadro de dialogo Edición de empujes de muro en el deberá seleccionar la opción Editar los empujes del terreno tras lo cual surge el cuadro de dialogo Edición de empujes de terreno, seleccione el icono Añadir nuevo elemento de la lista y configure este cuadro como se muestra en la figura 39, por ultimo seleccione Aceptar. (18) Al concluir con el paso anterior se regresa a el cuadro de dialogo Edición de empujes de muro el cual deberá configurar como se muestra en la figura 40, y luego seleccione Aceptar. (19) Ahora tendrá activado el cuadro de dialogo Muro de hormigón armado en el cual deberá seleccionar el icono Editar cimentación, al seleccionar esta opción se genera el cuadro de dialogo Cimentación. Con vinculación exterior, el cual deberá configurarlo como se muestra en la figura 41.

34

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 39: Edición de empujes del terreno.

Fig. 40: Edición de empujes del muro.

35

Fig. 41: Edición de empujes del muro.

(20) Al concluir el paso anterior deberá seleccionar dos veces la opción Aceptar con lo que ya se podrá introducir los muros en pantallas, active la opción ortogonal on/off que se muestra en la Barra de herramientas estándar, acérquese a la columna C4 hasta que se muestre el circulo rojo seleccione ese punto y mueva el cursor horizontalmente hacia la derecha y marque dicho punto, en la figura 42 se muestra el procedimiento.

Fig. 42: Introducción de muro de sótano.

(21) Ahora se introducirá el muro vertical derecho, acérquese a la columna C9 hasta que se muestre el circulo rojo seleccione ese punto y mueva el cursor verticalmente hacia arriba y marque dicho punto, en la figura 43 se muestra el procedimiento. (22) Proceda de la misma forma creando un muro que va desde la columna C14 hacia la izquierda, cree otro muro que va desde la columna C10 hacia abajo, un muro que vertical izquierdo de la rampla de ingreso de vehículos, también cree otros muro que envuelva la escalera, cuyo espesor total sea de 15 cm, el muro izquierdo deberá configurar su cimentación como se muestra en la figura 44. para estos muros deberá hacer uso de la plantilla importada.

36

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 43: Introducción de muro de sótano.

Fig. 44: Introducción de muro de sótano.

Hasta ahora ya tendrá introducido los muros que se muestran en la figura 45, ahora deberá prolongar los muros. (23)

Para prolongar los muros deberá seleccionar la opción Prolongar muros de la Barra de herramientas, acérquese al muro que pasa por la columna C14, seleccione el extremo izquierdo del muro y desplácese hacia la izquierda pasando la columna C13. luego seleccione el extremo derecho del muro y desplácese hacia la derecha y haga clic, la figura 46 muestra el resultado final.

37

Fig. 45: Introducción de muro de sótano.

Fig. 46: Prolongación de muros.

38

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros Repita el proceso anterior para prolongar todos los muros cuyo resultado final se muestra en la figura 47.

Fig. 47: Resultado final de prolongación de muros.

(24) Ahora proceda a eliminar las porciones de muro sobrantes para ello seleccione el icono Borrar que se encuentra en la Barra de herramientas seleccione el muro sobrante derecho de la columna C6, en el cuadro de dialogo que se genera, ver figura 48, seleccione la opción Borrar el trozo de muro seleccionado en todos los grupos tras lo cual se elimina dicha porción de muro. Proceda de la misma manera hasta que el área de trabajo se muestra como en la figura 49. (25) Para poder introducir los muros del ascensor deberá introducir un muro provisional para eliminar la porción del muro de sótano que intersecta el ascensor, en la figura 50 se muestra dicho muro provisional ya introducidos.

39

Fig. 48: Opciones Borrar muros.

Fig. 49: Porciones de muros eliminados muros.

40

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 50: Introducción de muros provisionales.

(26) Ahora proceda a eliminar las porciones de muro por debajo del muro creado en el paso anterior, con el icono Borrar, y luego elimine este muro creado, cuando se genere el cuadro de dialogo de la figura 48 seleccione la opción Borrar e muro completo. En la figura 51 se muestra el resultado final.

Fig. 51: Eliminación de muros sobrantes.

(27) Con la ayuda de la plantilla introduzca los muros del ascensor con un espesor de 20 cm, tendrán empuje los muros de los lados izquierdo e

41

inferior, los otros dos lados del ascensor no tienen empuje, además deberá introducir la porción de muro que resta de la escalera y el muro vertical que pasa por la columna C4. En la figura 52 se muestra el resultado final de este procedimiento

Fig. 52: Configuración final de muros de sótano y ascensor.

(28) En el menú Vigas/muros seleccione la opción Hueco de muro, en la ventana flotante que se genera, ver figura 53, seleccione la opción Introducción de puertas, con lo cual aparece el cuadro de dialogo Puerta configúrelo como se muestra en la figura 54 y luego haga clic en el botón Aceptar.

Fig. 53: Generación de huecos en muros de ascensor.

42

MODULO 4 – introducción de Vigas y muros

Fig. 54: Dimensiones de huecos en muros.

(29) Con la ayuda de capturas de plantillas marque sobre la esquina inferior derecha de la puerta del ascensor, una vez introducido la puerta de el ascensor se vera como en la figura 55.

Fig. 55: Visualización en pantalla del ascensor.

Queda como ejercicio la introducción de las demás vigas de la estructura, guarde el archivo.

Resultado del Ejercicio: Hasta aquí se introdujo todos los elementos estructurales de vigas y muros de hormigón armado así también se vio como editar dichos elementos. Con las herramientas mostradas el estudiante podrá hacer por si solo la introducción de los elementos que todavía no se introdujeron.

43

44