Introducción De Columnas: Objetivos Del Módulo

MODULO 3 – Introducción de Columnas

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1 Introducción de Columnas Objetivos del módulo El objetivo de este modulo es aprender la forma de introducir y hacer las modificaciones necesarias en columnas para adaptarlo a nuestro proyectos también se dará una breve descripción de pantallas y arranques. A la finalización el Módulo, usted será capaz de:      

Configurar e Introducir columnas. Editar columnas. Introducir pantallas. Introducir arranques. Editar pantallas y arranques. Introducir líneas de replanteo.

Temas en este módulo: 3.1 Introducción. 3.2 Introducción de columnas. 3.3 Introducción de arranques y pantallas. 3.4 Introducción de líneas de replanteo. 3.5 Cargas horizontales en columnas. 3.6 Discretización de columnas y nudos para el cálculo. 3.7 Discretización de pantallas de hormigón armado.

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3.1 Introducción. La introducción de columnas en la obra puede hacerse de distinta formas, la más conveniente es hacer uso de plantillas importadas para hacer una exacta introducción, pero también se pude hacer por medio de coordenadas relativas y generales en el área de trabajo, otra forma es hacer uso de contornos siendo este último método cada vez menos utilizado.

3.2 Introducción de columnas. Para iniciar la introducción de columnas se hace clic sobre el icono Nuevo Pilar de la barra de herramientas estándar tras lo cual aparece el ventana de dialogo de la figura 1 en donde se introducen los datos iniciales de la columna a introducir. 1.

Se debe seleccionar la planta donde inicia la columna.

2.

Aquí se selecciona la planta donde finaliza la columna.

3.

Con este botón se puede modificar el coeficiente de pandeo de la columna.

4.

Con este icono se puede modificar el coeficiente de empotramiento de la columna

5.

En esta casilla se puede modificar la referencia o nombre de la plantilla.

6.

Aquí se puede cambiar el ángulo de la columna con respecto a la horizontal.

7.

Permite definir si la columna esta vinculada a otro elemento de la estructura como una viga o losa de fundaciones deberá colocar sin vinculación exterior, o no se conecta a otro elemento de la estructurase deberá seleccionar con vinculación exterior.

8.

En esta casilla se puede modificar el desnivel de apoyo de la columna con respecto a la cota general.

9.

Permite calcular y dibujar los arranques en el plano Despiece de pilares.

10. Esta sección muestra un esquema de planta de la estructura. 11. En esta área se puede introducir las dimensiones de la columna. Al momento de definir el grupo inicial o final en caso de que no fuera posible arrancar o terminar una columna en una determinada planta sería porque existen plantas agrupadas en ese arranque o cabeza. Si se desea hacer esto, tiene que desagrupar la planta de ese grupo y dejarla sola en un grupo.

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Fig. 1: Ventana para introducir nueva Columna

El esquema de plantas de la estructura esta compuesto por un pórtico de tres columnas y tantas plantas como se haya indicado. La columna central de este pórtico corresponde al que se va a introducir. Si hay plantas agrupadas, se distinguirán por una llave que las abarca. No puede haber dos referencias iguales en una misma obra. El ángulo lo define la cara X de la columna con respecto al eje x (horizontal), siendo el sentido positivo el antihorario. Se indica en grados sexagesimales. Su valor oscila entre − 90º y +90º. Cuando nos referimos si una columna es sin vinculación exterior o con vinculación exterior, la vinculación indica que la columna está interactuando con otro elemento de la estructura y, por tanto, se transmiten acciones entre sí. Cuando una columna nazca sobre otro elemento de la estructura (viga, forjado, muro o losa de cimentación) se debe indicar Sin Vinculación Exterior. En caso contrario se señalará Con Vinculación Exterior. Las opciones de desnivel y canto de apoyo sólo aparecen cuando se ha seleccionado vinculación exterior a las columnas. En tal caso es posible indicar un Desnivel de apoyo

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(positivo o negativo) respecto a la cota general. Pero debe tener en cuenta que el desnivel no tiene efecto en el cálculo de la estructura y sólo se tendrá en cuenta de cara al cálculo y medición del armado longitudinal de la columna, por lo que no es aconsejable utilizar en el caso de que haya acciones horizontales importante ni cuando existan desniveles importantes donde la rigidez real de la columna sea muy diferente de la calculada. Al hacer clic en el botón Aceptar de la figura 1 podremos introducir las columnas haciendo clic en la pantalla, ayudándonos con las plantillas introducidas u otros métodos que dispone el programa. Para la introducción de columnas también se puede hacer uso de los menús desplegables de la Barra de menús, por ejemplo al hacer clic en el menú

Introducción y luego seleccionando la opción Pilares pantallas y arranques se muestra una serie de comandos a los cuales se puede acceder también desde la barra de herramientas, ver figura 2.

Fig. 2: Comandos para la edición de columnas.

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MODULO 3 – Introducción de Columnas Los iconos de la Barra de herramientas que aparecen en la pestaña Introducción de pilares se muestra en la figura 3 cada uno de los cuales se describe a continuación. 4

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14 13

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Fig. 3: Iconos de herramienta estándar

1.

Este icono sirve para configurar norma y materiales para la obra.

2.

Permite añadir plantas a la obra actual.

3.

Borra plantas de la obra en ejecución.

4.

Nos permite editar alturas de plantas.

5.

Este icono permite modificar las sobrecargas y cargas muertas en cada planta.

6.

Permite unir o agrupar plantas.

7.

Pulsando esta opción se puede dividir plantas agrupadas.

8.

Permite añadir columnas a la obra.

9.

Este icono se puede añadir pantallas.

10. Con este icono se puede añadir arranques. 11. Se puede añadir una columna donde termina otra. 12. Permite editar columnas de la obra. 13. Esta opción permite desplazar el punto de inserción de una columna o pantalla. 14. Al seleccionar este icono se puede eliminar columnas o arranques. 15. Permite desplazar el punto fijo de un soporte. 16. Permite cambiar la posición de un soporte con respecto a su punto fijo. 17. Permite cambiar el punto fijo de un soporte. 18. Copia las características de un soporte a otro. 19. Realiza la búsqueda de un soporte por medio de su referencia. 20. Cambia la referencia de un soporte. 21. Modifica el ángulo de una columna con respecto al plano horizontal. 22. Permite modificar en que plantas termina o inicia una columna.

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23. Se puede definir si un soporte tiene o no vinculación exterior así también definir el desnivel de su cimentación. 24. Con este icono se puede cambiar el coeficiente de empotramiento de un soporte. 25. Se puede cambiar el coeficiente de pandeo de una columna. 26. Permite introducir cargas horizontales en soportes. 27. Se puede añadir cargas en cabeza de columnas. 28. Permite editar cotas que se muestran en pantalla.

3.3 Introducción de arranques y pantallas. Los arranques son en realidad columnas con altura 0 y sirven para poder calcular una cimentación sin necesidad de introducir la estructura superior y, por tanto, sin necesidad de definir ningún grupo de plantas. Una vez introducidos los arranques en planta, debe introducir la carga que transmiten a la cimentación con el icono Cargas

en cabeza de pilar. En la figura 4 se muestra el cuadro de dialogo con las opciones las opciones para la introducción de arranques que es similar al cuadro de introducción de columnas y en la figura 5 se muestra el cuadro de dialogo para la introducción de cargas en cabeza de columnas y arranques.

Fig. 4: Cuadro de introducción de arranques.

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MODULO 3 – Introducción de Columnas

Fig. 5: Cuadro de introducción de cargas.

Fig. 5.a: Convenio de signos para cargas sobre columnas.

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Para la introducción de pantallas se puede hacer uso del icono Nueva pantalla en la barra de herramientas, al seleccionar esta opción se puede introducir nuevas pantallas de hormigón armado. Se abrirá la ventana Editar Pantalla, siempre y cuando se hayan definido tipos de pantallas. Si pulsa Definir Tipos, se abrirá la ventana Entrada de Pantalla que se muestra en la figura 6. Si no ha definido todavía ninguna pantalla, se abre directamente la ventana Entrada de Pantalla. Esta ventana se utiliza para definir geométricamente la pantalla que se va a crear. La ventana se compone de un área de trabajo, un grupo de iconos para crear, borrar, moverse a otras pantallas ya definidas y salir del diálogo, el nombre de la pantalla, dos menús desplegables para la definición del grupo inicial y final de la pantalla (Desde y Hasta), situados en la zona superior de la ventana y una serie de botones en la parte derecha agrupados en 3 grupos principales. El primer grupo permite la introducción de cada uno de los lados de la pantalla seleccionando un punto en el área de trabajo y asignando las coordenadas para dichos puntos. El segundo grupo permite la introducción de vértices por medio de coordenadas para luego introducir los lados con el primer grupo de iconos. El tercer grupo permite modificar las cotas y cambiar el pinto de inserción o punto fijo.

Fig. 6: Cuadro entrada de pantalla.

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3.4 Introducción de líneas de replanteo. Esta es la opción para introducir las líneas de replanteo horizontales y verticales a partir de las cuales se acotarán todos los elementos de la obra (columnas, huecos, vigas, etc.) en el Plano de Replanteo. Para dibujar las líneas de replanteo se debe ir al menú Introducción y seleccionar el comando Líneas de replanteo y se mostrara el cuadro de la figura 7, este cuadro sirve para introducir las líneas de replanteo. Un vez introducida un línea de replanteo, vertical u horizontal, y se hace clic con el botón derecho de el ratón el cuadro de dialogo de Líneas de replanteo se mostrara con nuevas opciones, figura 8, en donde se añaden 3 nuevas opciones para mover, modificar y borrar alguna línea creada.

1 2 3

Fig. 7: comandos para Líneas de replanteo.

1.

Esta opción permite modificar el origen de coordenadas de replanteo.

2.

Permite introducir líneas horizontales

3.

Con esta opción se introduce líneas de replanteo verticales

Fig. 8: comandos para Líneas de replanteo.

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3.5 Cargas horizontales en columnas. Se definen el tipo de carga, el origen de la hipótesis y el punto de aplicación. Se pueden definir cargas horizontales en columnas con las siguientes características: 

Tipos de cargas: puntual, uniforme repartida y en faja.



Origen de la hipótesis: las definidas en la obra (peso propio, sobrecarga, viento, sismo).



Punto de aplicación: en cualquier cota del pilar.



Dirección: en ejes locales o generales, según X o Y.

Para hacer uso de esta opción, como se dijo anteriormente, se recure al icono Cargas

horizontales de la Barra de herramientas, se selecciona en pantalla la columna que se desea cargar con lo que se genera el cuadro de dialogo que se muestra en la figura 9, en donde se puede introducir este tipo de cargas.

Fig. 9: comandos para Líneas de replanteo.

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3.6 Discretización de columnas y nudos para el cálculo. El programa discretiza las columnas como barras verticales entre cada planta, con un nudo en arranque de cimentación o en otro elemento, como una viga o forjado, y en la intersección de cada planta, siendo su eje el de la sección transversal. Se consideran las excentricidades debidas a la variación de dimensiones en altura en cada planta, lo que significa que hace un cálculo más exacto de la excentricidad de las vigas introducidas. La longitud de la barra es la altura o distancia libre a cara de otros elementos de la planta inicial y final. En la figura 10 se muestra la forma como considera el programa la unión de las columnas con vigas y la unión de viguetas con vigas. Se crea un conjunto de nudos generales de dimensión finita en los ejes de las columnas y en la intersección de los elementos de los forjados con los ejes de las vigas. Cada nudo general tiene uno o varios nudos asociados. Los nudos asociados se forman en las intersecciones de los elementos de los forjados con las caras de las vigas y con las caras de las columnas y en la intersección de los ejes de las vigas con las caras de las columnas.

Fig. 10: Discretización de elementos.

A modo de ejemplo, la discretización sería tal como se observa figura 10. Cada nudo de dimensión finita puede tener varios nudos asociados o ninguno, pero siempre debe tener un nudo general. Dado que el programa tiene en cuenta el tamaño de la columna, y suponiendo un comportamiento lineal dentro del soporte, con deformación plana y rigidez infinita, se plantea la compatibilidad de deformaciones.

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Las barras definidas entre el eje de la columna y sus bordes‚ se consideran infinitamente rígidas. De idéntica manera se tiene en cuenta el tamaño de las vigas, considerando plana su deformación, figura 11.

Fig. 11: Discretización de elementos.

Es importante hacer notar que de forma opcional se pueden redistribuir los momentos negativos en la unión de la cabeza del último tramo de columna con el extremo de la viga; este valor estará comprendido entre 0 (articulado) y 1 (empotramiento), aunque se aconseja 0.3 como valor intermedio (valor por defecto). El programa realiza una interpolación lineal entre las matrices de rigidez de barras biempotradas y empotradas-articuladas, que afecta a los términos E I/L de las matrices del último tramo de la columna: K definitiva = α · K biempotradas +(1 - α) · K empot-artic. Siendo α el valor del coeficiente introducido. DEBES SABERLO

TIPS El modelo estructural definido por el programa responde a los datos introducidos por el usuario, por lo que se debe prestar especial atención a que la geometría introducida sea acorde con el tipo de elemento escogido y su adecuación a la realidad.

3.7 Discretización de pantallas de hormigón armado. El programa considera a las pantallas como elementos verticales de sección transversal cualquiera, formada por rectángulos múltiples entre cada planta, y definidas por un

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MODULO 3 – Introducción de Columnas nivel inicial y un nivel final. La dimensión de cada lado es constante en altura, pero puede disminuirse su espesor. En una pared (o pantalla) 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 como elemento lineal. Tanto vigas como forjados se unen a las paredes a lo largo de sus lados en cualquier posición y dirección, mediante una viga que tiene como ancho el espesor del tramo y canto constante de 25 cm. No coinciden los nodos con los nudos de la viga. En la figura 12 se muestra 3 ejemplos típicos de pantallas.

Fig. 12: Ejemplos típicos de pantallas.

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Ejercicio Paso a Paso: Introducción de columnas En este ejercicio se continuara con el ejercicio de el modulo anterior y se vera de forma practica la introducción de columnas. A continuación se muestra la tabla de las secciones prediseñadas de las columnas a introducir así también como la planta de inicio y final de cada una de ellas PLANTA

COLUMNA

COLUMNA

COLUMNA

C4,C5,C14

COLUMNA C6,C9,C10, C12,C13,C15

C1,C2,C3,C7

0.30x0.20

0.20X0.30

0.20X0.35

C8,C11

T. ASCENSOR L. MAQUINA L. AZOTEA

0.30x0.20

0.20X0.30

0.20X0.35

L. 2DO PISO

L. 3ER PISO 0.25x0.25

0.30x0.20

0.20X0.30

0.20X0.35

L. 1ER PISO

0.25x0.25

0.35x0.20

0.20X0.35

0.20X0.40

PLANTA BAJA

0.25x0.25

0.35x0.20

0.20X0.35

0.20X0.40

SÓTANO

0.25x0.25

CIMENTACIÓN

(1) En este momento ya podremos introducir la Columna C1 que a modo de practica se hará por medio de introducción por coordenadas generales, para ello seleccione en el icono Nuevo pilar y se mostrara la ventana de la figura 13 configúrela como se ve en dicha figura, luego seleccione Aceptar.

Fig. 13: Ventana Nuevo pilar

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MODULO 3 – Introducción de Columnas (2) Directamente teclee 0 y luego se genera una calculadora, figura 14, presione la tecla Intro, nuevamente teclee 0 y presione la tecla Intro, con lo cual se habrá generado la columna P1, luego se cambiara la descripción de las columnas.

Fig. 14: Calculadora del programa.

(3) En este momento se introducirá la Columna C2, pero aprovechando la plantilla importada, presione el icono Capturas a plantillas, que se encuentra en la barra de herramientas, seleccionamos las opciones mostradas en la figura 15, presione el botón Aceptar.

Fig. 15: Ventana Selección de capturas

(4) En este momento ya puede introducir la Columna C2, presione el icono Zoom marcando sobre la pantalla que se encuentra en la Barra de Herramientas estándar, haga zoom en la zona de la columna C2 que se ve en la plantilla hasta que se vea claramente dicha columna, vea la figura 16.

Fig. 16: Zoom a la columna C1

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(5) Acérquese a la esquina inferior derecha de la columna C2, esperando que aparezca la captura de dicha esquina en ese momento haga clic en la pantalla con lo cual habrá ingresado la columna C2, ver figura 17.

Fig. 17: Columna P2 introducida.

Repita los pasos (4) a (5) para introducir las columnas 3 y 7, siempre acercándose con las herramientas zoom y haciendo clic en las esquinas o bordes de la columna que tiene un círculo que simboliza el pinto fijo que sirve como pivote para los cambios de sección de las columnas. (6) Ahora haga clic derecho con el ratón y volverá a el cuadro de dialogo Nuevo pilar, configúrelo como se muestra en la figura 18, y seleccione Aceptar.

Fig. 18: Ventana Nuevo pilar

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MODULO 3 – Introducción de Columnas (7) Utilice las herramientas para hacer zoom y acercarse a la columna C4 y seleccione con el ratón la esquina que tiene un círculo con lo que ya estará introducida dicha columna, la ventana principal de trabajo deberá mostrarse como en la figura 19.

Fig. 19: Introducción de columna C4.

Proceda de la misma forma para introducir las columnas 5 y 14. DEBES SABERLO

Nota Se introducirá todas las columnas de la zona del edificio destinado a vivienda sin vinculación exterior por que nacerá del muro de sótano.

A continuación se introducirá las columnas 6, 9, 10, 12, 13 y 15 (8) Haga clic derecho con el ratón y volverá a el cuadro de dialogo Nuevo pilar, configúrelo como se muestra en la figura 20, y seleccione Aceptar.

Fig. 20: Ventana Nuevo pilar

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(9) Haga uso de las herramientas para hacer zoom y acercarse a la columna C6 y seleccione con el ratón la esquina que tiene un círculo con lo que ya estará introducida dicha columna, la ventana principal de trabajo deberá mostrarse como en la figura 21.

Fig. 21: Introducción de columna C6.

Repita estos últimos dos pasos e introduzca las columnas 9, 10, 12, 13, 15, luego introduzca las columnas C8 y C11. (10) Nuevamente haga clic derecho con el ratón y volverá a el cuadro de dialogo Nuevo pilar, configúrelo como se muestra en la figura 22, y seleccione Aceptar.

Fig. 22: Ventana Nuevo pilar

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MODULO 3 – Introducción de Columnas (11) Con las herramientas para hacer zoom, acercarse a la columna C8 y seleccione con el ratón la esquina que tiene un círculo con lo que ya estará introducida dicha columna, la ventana principal de trabajo deberá mostrarse como en la figura 23.

Fig. 23: Introducción de columna C8.

Proceda de la misma forma para introducir la columna 11. Ahora se cambiara las referencias de las columnas para numerarlas como se muestra en la plantilla importada. (12) Seleccione el icono Modificar referencia que se encuentra en la Barra de Herramientas, seleccione la columna C1 y se generara el cuadro de dialogo de la figura 24, a continuación modifíquela como se muestra como se muestra en esta y seleccione Aceptar.

Fig. 24: Modificar referencias.

(13) Vaya seleccionando la columna de acuerdo a la orden de numeración que viene en la plantilla importada, tras lo cual deberá tener las referencias correctas de columnas. A continuación se procederá a cambiar la disposición de las columnas y adecuarlas a la plantilla. (14) Seleccione el icono Editar pilar que se encuentra en la Barra de Herramientas, luego seleccione la columna C1 ingresada se mostrara la ventana de la figura 25, marque la esquina inferior izquierda que se muestra en el área resaltada y presione el botón aceptar, hecho este cambio la columna C1 se vera como en la figura 26.

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Proceda de la misma forma para el resto de las columnas modificando el punto fijo de acuerdo al círculo de la plantilla, como ejemplos se muestra en las figuras 27 y 28 como se debe editar el punto fijo para las columnas 8 y 14.

Fig. 25: Edición del punto fijo de columna C1.

Fig. 26: Columna C1 con el punto fijo modificado

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MODULO 3 – Introducción de Columnas

Fig. 27: Edición del punto fijo de columna C8.

Fig. 28: Edición del punto fijo de columna C14.

Ahora se introducirá las líneas de replanteo que se mostraran en los planso de obra.

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(15) Seleccione la opción Líneas de replanteo que se encuentra en el menú Introducción, se generara el cuadro de dialogo de la figura 29 en ella seleccione la opción Introducir línea horizontal, tras lo cual deberá seleccionar la línea horizontal que pasa por el eje de la columna C1.

Fig. 29: Introducción de líneas de replanteo.

(16) Al completar el paso anterior se habrá generado el cuadro de dialogo de la figura 30, el cual deberá modificarlo como se muestra allí y luego seleccione Aceptar.

Fig. 30: Introducción de líneas de replanteo.

A continuación deberá seleccionar las demás líneas horizontales que pasan por las columnas en el siguiente orden: C3, C7, C10 y C10, con lo cual se habrá introducido las líneas horizontales. (17) Haga clic derecho y volverá al cuadro de dialogo Líneas de replanteo en donde deberá seleccionar la opción Introducir línea vertical seleccione la línea vertical que pasa por el eje de la columna C1. (18) Completado el paso anterior se habrá generado el cuadro de dialogo de la figura 31, el cual deberá modificarlo tal cual se muestra en dicha figura y luego seleccione Aceptar e ir seleccionando las otras líneas verticales de las otras columnas para introducir las líneas de replanteo.

Fig. 31: Introducción de líneas de replanteo.

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MODULO 3 – Introducción de Columnas Resultado del Ejercicio: Hasta ahora se ha introducido las columnas de la obra así también se vio como cambiar la disposición del punto fijo para adecuarlo a la plantilla importada, se tomo en cuenta el hecho de que varias de las columnas nacerán en muros de hormigón armado. También se vio el procedimiento para introducir líneas de replanteo.

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