cercha metalica

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  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.1

    Resumen

    El presente documento contiene la memoria correspondiente al Proyecto Final de CarreraPrograma informtico para el diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro , cuyo objetivo es el de disear y elaborar unaaplicacin informtica en el entorno del programa ESTRUWIN04 para el anlisis ycomprobacin de diferentes tipologas de cerchas y vigas en celosa empleadas en laconstruccin de casas de estructura metlica ligera.

    En el documento se expone detalladamente los pasos seguidos en la creacin ydesarrollo de la aplicacin; desde el principio, analizando los motivos que han conducido ala necesidad de crearla y desarrollarla utilizando ESTRUWIN04 como programa base,hasta la descripcin precisa del producto resultante. El proceso de desarrollopropiamente dicho comprende las estapas intermedias, en las que se ha diseado unasistente con el conjunto de herramientas necesarias para poder definir el tipo de cerchaa analizar, as como las acciones que actan sobre l; para posteriormente realizar losclculos, y en ltimo lugar, realizar toda una serie de comprobaciones segn elEurocdigo de la estructura y listar los resultados.

    Finalmente, se hace una valoracin a nivel de cumplimiento de los objetivos prefijados yse marca una pauta para posibles mejoras y ampliaciones de la aplicacin desarrollada.

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    SumarioRESUMEN ______________________________________________________1

    SUMARIO _______________________________________________________3

    1. GLOSARIO__________________________________________________5

    2. PREFACIO__________________________________________________9 2.1. Origen del proyecto...........................................................................9 2.2. Motivacin........................................................................................9 2.3. Requerimientos previos......................................................................9

    3. INTRODUCCIN ____________________________________________11 3.1. Objetivos del proyecto......................................................................15 3.2. Alcance del proyecto.......................................................................15

    4. ESTRUCTURACIN GLOBAL DEL PROGRAMA _________________17

    5. FASE DE PREPROCESO_____________________________________19 5.1. Asistente para la creacin de una cercha .........................................21

    5.1.1. Datos Generales .............................................................................................25

    5.1.2. Perfiles y Restriccines ....................................................................................28 5.1.3. Acciones ..........................................................................................................42 5.1.4. Acciones Adicionales ......................................................................................55

    5.2. Importacin de la cercha desde AUTOCAD.......................................59 5.2.1. Importacin en formato DXF ...........................................................................59 5.2.2. Modificacin de los perfiles de las barras .......................................................61 5.2.3. Introduccin de las restricciones ....................................................................62 5.2.4. Aplicacin de las acciones segn el Eurocdigo............................................64

    6. FASE DE POSTPROCESO____________________________________67 6.1. Hiptesis de carga ..........................................................................69 6.2. Comprobacin de las secciones.......................................................75

    6.2.1. Resistencia......................................................................................................80 1) Axil Resistente....................................................................................................80 2) Momento Resistente en el eje z-z .....................................................................81 3) Momento Resistente en el eje y-y......................................................................85

    6.2.2. Resistencia a pandeo......................................................................................86 1) Axil resistente a pandeo .....................................................................................86

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    2) Momento resistente a pandeo lateral.................................................................88 6.3. Comprobaciones.............................................................................95

    6.3.1. Traccin y flexin combinadas ms pandeo ..................................................95

    6.3.2. Compresin y flexin combinadas ms pandeo.............................................97 7. FASE DE RESULTADOS____________________________________ 101

    7.1. Ficheros de datos de salida............................................................101 7.2. Creacin de la plantilla...................................................................103

    8. HERRAMIENTAS Y FUNCIONES A DESARROLLAR _____________ 105

    CONCLUSIONES ______________________________________________ 107

    AGRADECIMIENTOS ___________________________________________ 109

    BIBLIOGRAFA________________________________________________ 111 Referencias bibliogrficas .....................................................................111 Bibliografia complementria...................................................................112 Programas empleados...........................................................................112

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    1. Glosario

    A continuacin se detalla una lista con los principales smbolos empleados en estedocumento. No estn presentes los que ayudan a la exposicin particular de un punto;siendo en este caso definidos de forma oportuna.

    Aeff Seccin eficaz del perfil.

    Weffz+ Mdulo resistente mnimo de la seccin eficaz respecto del eje z-z parauna flexin positiva Mz.

    Weffz- Mdulo resistente mnimo de la seccin eficaz respecto del eje z-z para

    una flexin negativa Mz.

    Weffy+ Mdulo resistente mnimo de la seccin eficaz respecto del eje y-y para unaflexin positiva My.

    Weffy- Mdulo resistente mnimo de la seccin eficaz respecto del eje y-y para unaflexin negativa My.

    Ieffz+ Momento de inercia eficaz respecto del eje z-z para una flexin positiva Mz.

    Ieffz- Momento de inercia eficaz respecto del eje z-z para una flexin negativa Mz.Ieffy+ Momento de inercia eficaz respecto del eje y-y para una flexin positiva My.

    Ieffy- Momento de inercia eficaz respecto del eje y-y para una flexin negativa My.

    Ne Excentricidad del centro de gravedad de la seccin para un esfuerzonormal de compresin.

    +z,Me Excentricidad del centro de gravedad de la seccin para una flexin positiva

    Mz.

    z,Me Excentricidad del centro de gravedad de la seccin para una flexin

    negativa Mz.

    y,Me Excentricidad del centro de gravedad de la seccin para una flexin en My.

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    Nt,Rd Resistencia a traccin de clculo de la seccin.

    Mcz,Rd,ten Momento resistente de clculo de la seccin respecto al eje z-z para lamxima tensin de traccin.

    Nc,Rd Resistencia a compresin de clculo de la seccin.

    Mcz,Rd,com Momento resistente de clculo de la seccin respecto al eje z-z para lamxima tensin de compresin.

    yaf Tensin de lmite elstico del acero.

    uf Resistencia ltima a traccin del acero.

    0M Coeficiente de seguridad del material.

    1M Coeficiente de seguridad del material.

    0i Radio de giro polar.

    Cy Coordenada y del centro de esfuerzos cortantes, C.

    Gy Coordenada y del centro de gravedad, G.

    tI Mdulo de torsin de la seccin.

    wI Mdulo de alabeo de la seccin.

    Nb,Rd Resistencia a pandeo de un elemento comprimido.

    Mb,Rd Momento resistente a pandeo lateral.

    Factor reductor por pandeo.

    LT Factor reductor por pandeo lateral.

    Factor de imperfeccin a pandeo.

    LT Factor de imperfeccin a pandeo lateral.

    Factor de la longitud de pandeo.

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    ~ Esbeltez relativa a pandeo.

    LT~ Esbeltez relativa a pandeo lateral.

    cr N Carga elstica crtica de pandeo.

    cr M Momento crtico a pandeo lateral.

    y,cr N Carga elstica crtica de pandeo por flexin alrededor del eje y-y.

    z,cr N Carga elstica crtica de pandeo por flexin alrededor del eje z-z.

    T,cr N Carga elstica crtica de pandeo por torsin.

    TF,cr N Carga elstica crtica de pandeo por flexo-torsin.

    y,cr L Longitud crtica de pandeo en el eje y-y.

    z,cr L Longitud crtica de pandeo en el eje z-z.

    t,cr L Longitud crtica de pandeo a torsin.

    y,e Carga elstica crtica de pandeo por flexin alrededor del eje y-y.

    z,e Carga elstica crtica de pandeo por flexin alrededor del eje z-z.

    t Carga elstica crtica de pandeo por torsin.

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    2. Prefacio

    2.1. Origen del proyecto

    El origen de este proyecto no surge como la creacin de un mdulo o aplicacin paracomplementar el programa de clculo estructural ESTRUWIN04, sino como una prioridadpara satisfacer las necesidades de la empresa INGEPERFIL, S.L, especializada en lafabricacin de perfiles metlicos de precisin empleados en la construccin de edificios.(Perfiles Estructurales).

    2.2. Motivacin

    La motivacin encontrada para la realizacin de este proyecto ha sido la curiosidad y elafn de superacin en un terreno no del todo controlado, como es el de la programacin.

    A parte, se ha considerado que resultara un proyecto interesante, por tratarse de unaaplicacin informtica de anlisis de estructuras destinada a una empresa determinada,aportando as un amplio abnico de conocimientos sobre este tipo de estructurasmetlicas, as como la satisfaccin de haber contribuido y participado en la creacin deesta aplicacin que posteriores compaeros de la carrera pueden llegar a utilizar, ascomo tambin posibles calculistas.

    2.3. Requerimientos previos

    Los requerimientos bsicos solicitados a esta aplicacin son:

    i. Concordancia formal con el programa base ESTRUWIN04.

    ii. El programa ha de permitir importar ficheros de AUTOCAD en formato dxf.

    iii. El programa ha de ser robusto. Se han de garantizar la validez de losresultados. Ha de ser posible identificar con facilidad los parmetros errneosen la entrada de datos.

    iv. Esta aplicacin ha de permitir la mxima facilidad en la introduccin de datos.

    v. Ha de permitir tambin la generacin automtica de la combinacin dehiptesis de carga de acuerdo con lo especificado en el Eurocdigo.

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    vi. Debe realizar la comprobacin automtica de los perfiles de las celosassiguiendo las especificaciones del Eurocdigo.

    vii. La aplicacin ha de contener las herramientas necesarias para optimizar lacalidad de la interaccin usuario-programa.

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    3. Introduccin

    Antes de entrar en la descripcin del programa cabe destacar la utilidad y aplicacin deeste tipo de celosas. Como ya se ha comentado anteriormente, la finalidad y objetivo delprograma es la de disear y verificar que los perfiles que conforman la cercha son loscorrectos para su aplicacin en la construccin de casas. Dicha prctica, es decir, lautilizacin de la estructura metlica ligera en la construccin viene siendo empleadadesde aproximadamente los aos 1950 como alternativa a la madera. A continuacinpodemos citar algunas ventajas e inconvenientes a la hora de la utilizacin de este tipo deestructuras, para comprender mejor su aplicacin [8].

    VENTAJAS:

    Reduccin considerable de los pesos en las obras, permitiendo cualquier diseode tejado por sus formas y dimensiones.

    Sistema de construccin en seco.

    Ahorro notable de mano de obra durante el proceso constructivo.

    Respetuoso con el medio ambiente.

    Fcil instalacin y gran estabilidad, proporcionando un trabjo exacto y de altaprecisin y calidad.

    Compatible con cualquier tipo de acabado tradicional.

    Susceptible de ser combinado con tcnicas de prefabricacin.

    Permiten cualquier diseo esttico, garantizando la idnea respuesta mecnica yestructural y reduciendo espectacularmente los costes finales, el plazo deconstruccin y los materiales residuales de obra.

    INCONVENIENTES:

    Escaso conocimiento de la tecnologa (en Europa) por parte de arquitectos eingenieros, dificultando su implantacin.

    Ausencia de normalizacin de secciones de perfil. Poca competitividad en preciosde suministro derivada de la inmadurez del mercado.

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    Falta de mano de obra cualificada y de tcnicos formados en la materia.

    Evolucin del precio del acero en el mercado internacional.

    Vulnerabilidad a fenmenos como la corrosin o el fuego.

    Sistema de construccin no tradicional.

    Los sistemas estructurales de estructura metlica ligera se basan en la combinacin deun nmero considerable de elementos unidos entre s.

    Fig. 3.1.Construccin de una casa con estructura metlica ligera

    Fig. 3.2.Montaje de la estructura.

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    A continuacin se detallan en tres imgenes, las cerchas con las que INGEPERFIL, S.L.trabaja, que han sido el referente en la elaboracin de la aplicacin.

    PIE

    PARTIRANTE

    PENDOLN

    FORJADODURMIENTE

    PARTIRANTE

    FORJADOTIRANTE

    PIE

    DURMIENTE

    FORJADO

    PAR

    PIE

    TIRANTE

    Fig. 3.3.Cercha habitable sobre forjado.

    Fig. 3.4.Cercha no habitable sobre forjado.

    Fig. 3.5.Cercha no habitable autoportante.

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    Perfiles utilizados en la construccin de las celosas

    Entre los perfiles fabricados por INGEPERFIL, S.L., los ms empleados en laconstruccin de casas de estructura metlica destacan los perfiles Omega y los perfilesC:

    Perfil Omega

    Se utiliza esta seccin en el par de las cerchas (lnea de mxima pendiente) ycomo correa. Sus dimensiones vendrn determinadas por el clculo estructural,realizado previamente, y reflejado en los planos de montaje.

    Perfil C

    Se utiliza en los perfiles auxiliares que componen la cercha, pies derechos,tirantes y celosa. Si el par de la cercha es una omega de la gama de base 40 mm,se utilizan perfiles C-37.37, y de igual manera, si el par es una omega de base 50mm, se utilizarn C-47.47.

    Esta seccin acta como durmiente en las zonas de apoyo de las cerchashabitables y no habitables sobre forjado. En cerchas autoportantes forma el tirantede las mismas. Sus dimensiones tambin estn condicionadas a las de la omegadel par, siendo de la misma gama que sta.

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    3.1. Objetivos del proyecto

    Los objetivos de este proyecto son claros y muy concretos: obtener una aplicacin que

    realice toda una serie de comprobaciones para verificar que la cercha que se estanalizando las cumple y por tanto se puede llevar a cabo su construccin.

    3.2. Alcance del proyecto

    Al inicio del proyecto se concretaron las posibilidades y viabilidad de esta aplicacinteniendo en cuenta que no existen en el mercado muchos programas que realicen estetipo de anlisis y comprobacin para un tipo de estructuras tan concreto rigiendose por la

    normativa actual europea Eurocdigo, para haberlos utilizado de referencia. Por lo quecabe mencionar que la aplicacin resultante est acotada por las siguientes pautas:

    - La aplicacin de las cargas tanto de nieve como de viento se han simplificadoligeramente debido a que sobre un elemento barra no puede actuar ms de unasolicitacin para la misma accin.

    - La aplicacin est diseada para realizar el anlisis y comprobacin de estructurasplanas, es decir, estructuras en 2D y no en 3D.

    - Tanto las acciones como las hiptesis de carga que la aplicacin genera, son lasespecificadas en el Eurocdigo 1.

    - La aplicacin ha sido diseada para toda la gama de perfiles de INGEPERFIl, S.L.

    - El anlisis y comprobacin de las seciones es exclusivamente para cerchas, y noes vlido para el resto de sistemas estructurales que configuran la edificacin.

    - La aplicacin est desarrollada nicamente para cerchas cuyos ngulos deinclinacin sean idnticos.

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    4. Estructuracin global del programa

    Como ya se ha mencionado, esta aplicacin informtica, contenida en el programa baseESTRUWIN04 compuesto de tres mdulos (mdulo de preproceso, de clculo y depostproceso), se subdivide en tres fases (fase de preproceso, de postproceso y deresultados):

    Fase de preproceso: En esta fase o submdulo, se facilita la introduccin de los datosque conforman la estructura y geometra de la cercha, as como las dimensiones de lamisma, pudiendo escoger un tipo de perfil de chapa de acero conformada en fro paracada una de las secciones de las celosas. Finalizado el proceso de introduccin dedatos, stos se transfieren al mdulo de clculo de ESTRUWIN04 por medio del ficherosecuencial de texto Data.geo, que ha sido modificado para incorporar todos los datosnecesarios para la comprobacin de las secciones.

    Mdulo de preproceso deESTRUWIN04

    Mdulo de clculo deESTRUWIN04

    Mdulo de postproceso

    de ESTRUWIN04

    Data.geo

    DataRes.Res

    Fase de preprocesode la aplicacin

    Fase de resultadosde la aplicacin

    Fase de postprocesode la aplicacin

    Fig. 4.1.Diagrama global de la estructura operativa de la aplicacin.

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    Fase de postproceso: Una vez realizados los clculos, se transfieren los resultados almdulo de postproceso mediante el fichero DataRes.Res. Es aqu donde una vezvisualizados las representaciones de los resultados, se verificar cada una de lassecciones de las celosas planas, siguiendo la norma Eurocdigo-3.

    Fase de resultados: Finalmente, se implementar un ltimo submdulo, en el que seobtendr un listado con los resultados del clculo y comprobacin de la cercha,permitiendo la impresin de una plantilla con un resumen de la misma. Esta fase estcontenida en el propio mdulo de postproceso.

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    5. Fase de preproceso

    Requerimiento: Se ha de facilitar al mximo el proceso de introduccin de datos, de manera clara y precisa; al mismo tiempo, cabe que las herramientas necesarias para hacerlo detecten y prevean la introduccin de parmetros errneos. En todo momento cabe ofrecer una visualizacin correcta y sin ambigedades del modelo estructural que se est definiendo.

    En esta fase de preproceso, existen dos vas para la introduccin de datos; bien utilizandoel asistente, el cul incluye diferentes tipologas de cerchas, o bien, importando la celosadesde Autocad en formato .dxf.Esta funcin permite una mayor variedad de estructuras,ya que con el asistente quedaba limitada la introduccin de los diversos tipos de cerchasque se pueden crear.

    1. Utilizando elAsistente.

    2. Importando lacercha deAUTOCAD.

    Dibujo delesquema de la

    cercha.

    Seleccin deltipo de cercha.

    Modificacin delos perfiles.

    Definicin de lageometra.

    Datosgenerales

    Introduccin de losperfiles y lasrestricciones.

    Introduccin de lassolicitaciones.

    Archivo degeometra

    Cercha.geo

    Introduccinde las

    restricciones.

    Aplicacinde las

    solicitaciones.

    Perfiles yrestricciones

    Acciones yAcciones

    Adicionales

    Fig. 5.1.Diagrama de flujo de la fase de preproceso.

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    En los siguientes apartados se detallan las diversas herramientas y funciones de laaplicacin, desarrolladas para asistir al usuario; especificndose en cada momento lasposibilidades y funcionalidad de cada una de las principales funciones.

    En la Figura 5.2 se muestra la ventana principal del mdulo de preproceso con laincorporacin de las nuevas funciones que describen la aplicacin que ha supuesto larealizacin de este proyecto. Los diversos elementos que la componen estn etiquetadoscon las letras de la a a la k.

    Fig. 5.2.Ventana principal del mdulo de preproceso.

    j

    h

    i

    c d e

    f

    a

    kb

    g

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    a) Cuadro grfico principal: Es donde se muestra la representacin grfica delmodelo estructural que se est o se ha introducido.

    b) Men principal.Permite el acceso a todas las herramientas y funciones delpreproceso.

    c) Iconos de acceso directo a funciones de fichero.

    d) Iconos de acceso directo a funciones de introduccin y edicin de solicitaciones.

    e) Iconos de acceso directo a funciones de edicin y modificacin de elementos.

    f) Iconos de acceso directo a funciones de visualizacin.

    g) Barra de estado donde se definen los parmetros de la rejilla.

    h) Iconos de acceso directo a funciones de consultas geomtricas.

    i) Iconos de acceso directo a funciones de introduccin y edicin nodal y elemental.

    j) Iconos de acceso directo al Asistente para la introduccin de celosas, y a

    las funciones de aplicacin de solicitaciones segn el Eurocdigo.

    k) Combo-box de seleccin de acciones.

    5.1. Asistente para la creacin de una cercha

    Icono del Asistente para celosas

    La finalidad del asistente es la de permitir crear uno de los tres tipos de cercha de losespecificados en la introduccin u otro de los que se han aadido, lo ms fcilmenteposible, siguiendo la cronologa operacional del programa: introduccin de nodos, debarras, introduccin de solicitaciones y finalmente, la introduccin de las restriccionesnodales y elementales.

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    A parte de los tres tipos de cerchas mencionados anteriormente, se han incluido dos delos modelos de cerchas ms utilizados en cubiertas, como son la Cercha Pratt, y laCercha Warren como se puede observar en la siguiente imagen .

    Adems, para completar an ms el asistente, se han aadido los tipos de triangulacinms empleados en la construccin ( Viga Pratt, Viga Howe, Viga Warren y Viga Warren con montantes)

    Fig. 5.3.Modelos de cerchas ms utilizadas en cubiertas.

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    Antes de continuar, se explica brevemente como han sido diseados estos sistemas de

    celosa que se han incluido en el asistente junto a los propuestos por INGEPERFIL, S.L.Para todos los sistemas de celosa en general distinguiremos entre:

    Cordn superior:

    Conjunto de elementos (barras) que forman la cabeza o cordn superior dela cercha. En las vigas simplemente apoyadas se encuentra sometido acompresin limitando sus barras la estructura por su parte superior.

    Fig. 5.4.Tipos de triangulacin.

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    Cordn inferior:

    Conjunto de elementos (barras) que forman la cabeza o cordn inferior. Envigas simplemente sustentadas est solicitado a traccin.

    Montantes:

    Son las barras perpendiculares a los cordones, dispuestas en el alma de laviga.

    Diagonales:

    Son las barras inclinadas respecto a los cordones, dispuestas en el almade la viga.

    Al conjunto de montantes y diagonales se le denomina celosa del alma ; en estedocumento le llamaremos en ocasiones barras de relleno (ver Figura 5.5).

    Cuando el usuario escoge uno de estos sistemas de celosa, ya sea una cercha Pratt,una Viga Warren, etc.; al introducir los datos que definen su geometra la aplicacin diseaautomticamente la cercha as como la celosa del alma en funcin del alto y ancho de laestructura teniendo en cuenta que la celosa del alma debe de estar comprendida entrevalores que oscilan de 30 a 60, con objeto de que las tensiones originadas por lasflexiones en las barras como consecuencia del empotramiento elstico de las unionestengan poca importancia.

    Fig. 5.5.Sistema de celosa.

    MONTANTES

    DIAGONALES

    CORDNSUPERIOR

    CORDNINFERIOR

    Celosa del alma obarras de relleno

    30-60

    Tramo

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    Cuando se selecciona una cercha se abre para todos los tipos una misma ventana, tal ycomo se muestra en la Figura 5.6; en la que lo nico que vara es el men de Datos generales , dependiendo de la estructura escogida, ya que unas requieren unosparmetros ms que otras. Con este tipo de asistente, se le permite al usuario tener unapercepcin visual constante del tipo de cercha que est configurando, con la informacinreferente a los nodos y las barras en cada uno de los pasos durante su confeccin.

    5.1.1. Datos Generales

    En este apartado, se encuentran los campos relativos a la geometra de la estructura encuestin. En primer lugar, se han de introducir los datos referentes a las dimensiones dela cercha, introduciendo para ello los datos de ancho y alto en los recuadros de texto quehay junto al esquema de la cercha, y seguidamente se ha de indicar la posicin del PIE oPIES y la del TIRANTE o TIRANTES, dependiendo del tipo de cercha escogida. Se ha devigilar que al indicar la posicin del PIE y la del TIRANTE, estos sean coherentes, porquede lo contrario aparecer un mensaje de error indicando que el valor es incorrecto.

    Fig. 5.6.Ventana principal de la cercha no habitable autoportante.

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    Para terminar de definir la geometra de la cercha, cabe especificar la excentricidad de lasuniones, ya que el clculo de este tipo de estructuras se hace teniendo en cuenta dichaexcentricidad. Bien se puede aplicar a todos los nodos la misma excentricidad, activando

    la casilla correspondiente o aplicar en cada unin en la que converjan ms de dos barrasuna excentricidad diferente.

    En algunas tipologas de cerchas, en este apartado, adems aparece un cuadro deinformacin, en el que se especifica el nmero de nodos, el nmero de barras y el nmerode tramos que tiene la estructura en cuestin (ver Figura 5.8).

    Fig. 5.7. Apartado de Datos Generales .

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    Cuando el usuario indica el ancho y el alto de la cercha, en este frame aparecen elnmero de tramos en los que se divide la cercha, entendiendo por tramos la separacinque hay entre los nodos en el cordn inferior de la cercha (ver Figura 5.5), el nmero totalde nodos y el nmero de barras que conforman la estructura. Pero esta informacin se vaactualizando dependiendo de si el usuario introduce excentricidades en las uniones de lasbarras o cambia el ancho o alto del sistema estructural.

    Fig. 5.8.Informacin sobre la cercha.

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    5.1.2. Perfiles y Restriccines

    Una vez introducidos los datos sobre las dimensiones, y definida por tanto la geometra dela estructura, se han de introducir los perfiles de las barras que la conforman.

    Para la introduccin de los perfiles de las barras se ha de seleccionar el botn deOpciones tanto para los cordones superiores, como los inferiores y las barras de rellenoya sean diagonales o montantes, apareciendo la siguiente ventana:

    Fig. 5.9. Apartado de Perfiles y Restricciones .

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    a) Tool-box de seleccin de la tipologa del perfil.

    b) Informacin visual de las dimensiones del perfil.

    c) Informacin detallada de las caractersticas del perfil y del material.

    d) Combo-box de seleccin de la serie del perfil almacenado en la base dedatos .

    e) Combo-box de seleccin de un espcimen de la serie seleccionada .

    f) Combo-box de seleccin de material.

    g) Cuadro de introduccin e informacin grfica del ngulo de orientacin.

    h) Check-box para definir articulaciones.

    f

    h

    d

    e

    a

    b c

    g

    Fig. 5.10.Ventana principal de seleccin de perfil.

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    Caso Perfil Conformado en Fro

    Con respecto a la ltima versin de ESTRUWIN04, para esta aplicacin se ha aadidouna nueva funcin, una nueva base de datos perfilscerchas.mdb que contiene lascaractersticas geomtricas de los perfiles conformados en fro de las siguientes series deperfiles:Omegas Estructurales, U Estructurales, Perfiles en C y Perfiles en Canal .

    En primer lugar se selecciona del Combo-box (d) la serie a la cul pertenece elespcimen a seleccionar. El Combo-box (e) se actualiza automticamente listando todoslos especimenes de la serie, de entre los cuales se escoge el deseado. Las propiedadesgeomtricas principales se leen de forma automtica de la base de datos.

    A. Agregar Perfil

    Es posible, asimismo que el perfil necesario no estuviera en la base de datos; en estecaso, deber aadirlo mediante la funcin Agregar perfil . Al seleccionar esta opcinaparecer una ventana en la que debe de introducir una serie de parmetros que acontinuacin se especifican:

    Nombre: es el nombre del perfil que se va a crear

    Iz: es el momento de inercia de la seccin, respecto a zWz: es el mdulo resistente de la seccin, respecto a z

    iz: es el radio de giro de la seccin, respecto a z

    Iy: es el momento de inercia de la seccin, respecto a y

    Wy: es el mdulo resistente de la seccin, respecto a y

    Iy: es el radio de giro de la seccin, respecto a y

    It: es el mdulo de torsin de la seccin

    Iw: es el mdulo de alabeo de la seccin

    A: es el rea bruta de la seccin

    P: es el peso propio de la seccin por metro

    b: es la base de la seccin

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    h: es la altura de la seccin

    t: es el espesor de la seccin

    c: es el ancho de los rigidizadores de la seccin (si hay)

    yg: es la coordenada y del centro de gravedad

    yc: es la coordenada y del centro de esfuerzos cortantes

    Fig. 5.11.Ventana principal de introduccin de propiedades .

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    Si al final del clculo se va a realizar las comprobaciones de las secciones, se debernintroducir una serie de propiedades necesarias para ello. Para introducir estaspropiedades, es necesario seleccionar la opcin Propiedades necesarias para lacomprobacin de secciones , y aparecer la siguiente ventana:

    El primer frame es el referente a las propiedades de la seccin segn su clase, en la cul,se ha de seleccionar la clase de la seccin dependiendo de si est sometida a laactuacin del esfuerzo axil, al momento sobre el eje z-z positivo, al momento sobre el ejez-z negativo o al momento sobre el eje y-y. Por lo que a continuacin se explica de formaresumida como se clasifican las secciones segn su clase (informacin extrada de lanorma SE-AE [2]).

    Fig. 5.12. Introduccin de las propiedades necesarias para la comprobacin .

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.33

    Clasificacin de las secciones

    Segn su capacidad de rotacin y de desarrollo del momento plstico las secciones delas piezas se clasifican en las cuatro clases siguientes:

    Clase 1: plstica Permiten la formacin de la rtula plstica con la capacidad derotacin suficiente para la redistribucin de momentos.

    Clase 2: compacta Permiten el desarrollo del momento plstico pero tienen unacapacidad de rotacin limitada.

    Clase 3:semicompacta oelstica

    En la fibra ms comprimida se puede alcanzar la tensin delmite elstico pero la abolladura impide el desarrollo delmomento plstico.

    Clase 4: esbeltaSon secciones en las que para determinar su resistencia esnecesario tener en cuenta explcitamente los efectos localesde abolladura.

    Para definir las Clases 1, 2 y 3 se utilizan en los elementos comprimidos de las seccioneslos lmites de las relaciones anchura/espesor. Como cada elemento comprimido de unaseccin (ala o alma) puede pertenecer a clases diferentes, se asignar a la seccin la delelemento de mayor clase. Se consideran de Clase 4 los elementos que sobrepasan loslmites para la Clase 3.

    La mayor parte de los perfiles d las series HEB, IPE, UPN, etc, los correspondientes aperfiles laminados, son de clase 1, 2 y 3; mientras que los perfiles conformados en fro

    son catalogados principalmente como secciones de clase 4.

    Caractersticas de las secciones de clase 4

    Las caractersticas de las secciones eficaces de las secciones de clase 4 sedeterminarn considerando las anchuras eficaces de sus elementos comprimidos.

    Tabla 5.1Clases de seccin.

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    Resistencia de las secciones

    La resistencia de las secciones a cualquier clase de esfuerzo o combinacin deesfuerzos se obtendr a partir de la distribucin de tensiones que optimice el valor de laresistencia, que equilibre el esfuerzo o la combinacin de esfuerzos actuante sobre laseccin y que en ningn punto sobrepase el criterio de plastificacin.

    La resistencia de las secciones depende de su clase. Para secciones de clase 1 y 2 ladistribucin de tensiones se escoger atendiendo a criterios plsticos (en flexin sealcanza el lmite elstico en todas las fibras de la seccin). Para las secciones de clase 3la distribucin seguir un criterio elstico ( en flexin se alcanza el lmite elstico slo enlas fibras extremas de la seccin) y para secciones de clase 4 este mismo criterio seestablecer sobre la seccin eficaz.

    Por tanto, una vez comentado como se clasifican las secciones segn su clase,dependiendo de la clase que el usuario seleccione para cada esfuezo, deber introducir una serie de propiedades u otras. A continuacin se especifican cules son esaspropiedades segn la clase y el esfuerzo.

    1) Caso del esfuerzo axil:

    - Si es clase 1, 2 o 3, las propiedades a introducir son el rea bruta que ya hasido introducida anteriormente, y la excentricidad del esfuerzo axil, que en estecaso es 0.

    Fig. 5.13. Propiedades de las clases 1,2 y 3 para el axil .

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.35

    - Si por el contrario, es clase 4, se debern introducir el rea eficaz de laseccin, as como la excentricidad.

    2) Caso del momento sobre el eje z-z:

    - Si es clase 1 o 2, la propiedad que se ha de introducir es el mdulo resistenteplstico en z.

    Fig. 5.14. Propiedades de la clases 4 para el axil .

    Fig. 5.15. Propiedades de la clases 1 y 2 para M z+.

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    - Si es clase 3 , el mdulo resistente de la seccin bruta respecto del eje z-z yase ha introducido anteriormente.

    - Si por ltimo, esclase 4 , se tienen que introducir 2 propiedades eficaces de laseccin; el mdulo resistente eficaz respecto del eje z-z para una flexinpositiva Mz y la excentricidad del baricentro para una flexin positiva Mz.

    Para el caso del momento sobre el eje z-z negativo las propiedades a introducir son lasmismas que en el caso del positivo pero las eficaces son sobre el eje negativo.

    Fig. 5.16. Propiedades de la clase 3 para M z+.

    Fig. 5.17. Propiedades de la clase 4 para M z+.

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    3) Caso del momento sobre el eje y-y:

    - Si es clase 1 o 2, la propiedad que se ha de introducir es el mdulo resistenteplstico en y.

    - Si es clase 3 , el mdulo resistente de la seccin bruta respecto del eje y-y yase ha introducido anteriormente.

    Fig. 5.18. Propiedades de las clases 1 y 2 para M y.

    Fig. 5.19. Propiedades de la clase 3 para M y.

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    - Si por ltimo, es clase 4, nicamente se han de introducir 2 propiedadeseficaces de la seccin; el mdulo resistente eficaz respecto del eje y-y parauna flexin positiva My; y la excentricidad del baricentro para una flexin positivaMy.

    El segundo frame de la Figura 5.12, hace referencia al tipo de curva de pandeo de laseccin para cada uno de los ejes (z e y). Para los perfiles conformados en fro utilizados

    por la empresa INGEPERFIL, S.L., las curvas a aplicar sern la b, para perfiles Omega yla c, para perfiles U y C segn se indica en la siguiente tabla extrada del Eurocdigo [7].

    Fig. 5.20. Propiedades de la clase 4 para M y.

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    Tipo de seccin Eje deflexin Curvapandeo

    Si utilizaf yb Cualquiera b

    Si utilizaf ya * Cualquiera c

    y-y a

    z-z b

    Cualquiera b

    Cualquiera c

    * La tensin de lmite elsticof ya no debe ser usada a menos que A eff = Ag

    Tabla 5.2Curva de pandeo apropiada para diferentes tipos de seccin.

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    Desde este apartado tambin se pueden elegir los tipos de restriccin, ya seaempotramiento o articulacin , tanto de los nodos de anclaje (nodo 1 y nodo 2), como delas barras de relleno (diagonales y montantes).

    Por defecto, los nodos de anclaje estn articulados, y las barras de relleno estnempotradas.

    Fig. 5.22.Introduccin de las restricciones.

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    5.1.3. Acciones

    El ltimo paso para completar la definicin del modelo, es la introduccin de lassolicitaciones, por lo que en este apartado se presenta un men para la introduccin delas cargas teniendo en cuenta la normativa actual del Eurocdigo (ver Figura 5.23).

    Las solicitaciones actuantes sobre la estructura han sido clasificadas en el siguienteconjunto de acciones tal y como se indica a continuacin:

    Peso Propio: Constituido por las cargas permanentescausadas por el peso de los elementosestructurales.

    Peso Propio Elementos No Portantes: Constituido por las cargas permanentescausadas por el peso propio de loselementos no estructurales.

    Sobrecarga de Uso: Acciones variables a lo largo de la vida til dela estructura como por ejemplo tabiquera,mobiliario, maquinaria,

    Sobrecarga de Viento: Accin variable provocada por el viento.

    Sobrecarga de Nieve: Accin gravitatoria variable ocasionada por elpeso de la nieve.

    Para ms informacin acerca de cada una de las acciones anteriormente detalladas,consultar el Anexo B, en el que se ha simplificado y adaptado las indicaciones quepropone el Eurocdigo 1 ([1], [4], [5] y [6]) para poder ser aplicadas por el programa.

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.43

    El primer campo que hay que rellenar es el referente a la separacin que hay entre lascerchas para obtener las solicitaciones en unidad de fuerza por metro, ya que los valoresde las cargas se introducen expresados en unidad de fuerza por metro cuadrado.

    Seguidamente se han de introducir los valores de las cargas. Para tener una idea de lamagnitud de dichas cargas consultar el Anexo B. Tanto para las cargas de viento comopara las de nieve, la carga ser determinada de forma indirecta mediante la seleccin deuna serie de datos, que se encuentran en un submen al que se accede por la opcinParmetros . Cabe destacar que el campo referente al viento no mostrar el valor caracterstico de la carga de viento, sino la velocidad de presin mxima Q p. Conrespecto a los campos referentes a la nieve; el primer cuadro de texto muestra el valor dela carga de nieve, y el segundo muestra la carga de nieve sobre voladizo si sta se hatenido en cuenta.

    Fig. 5.23.Introduccin de las acciones segn el Eurocdigo .

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    A) Parmetros de la carga de viento:

    El primer parmetro es la densidad que por defecto vale 1,25 kg/m3, ya que es el valor recomendado por el Eurocdigo. A continuacin se ha de indicar el tipo de zona sobre elque se va a realizar la construccin. Para ver las diferentes zonas en las que se divideEspaa, se puede visualizar el mapa mediante la opcin Ver Zonas, tal y como muestrala siguiente imagen.

    Fig. 5.24.Submen para los parmetros del viento .

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    Una vez seleccionada la zona, el valor de la velocidad del viento vb queda determinadoautomticamente y por consiguiente la velocidad de presin bsica Q b se puede conocer,a travs de la siguiente expresin:

    Para obtener el coeficiente de exposicin Ce se ha de escoger el tipo de terreno deldesplegable e indicar la altura total del edificio, que ha de ser mayor a 5m, pudindosevisualizar a la misma vez el valor de la velocidad de presin mxima Qp, ya que vienedefinido por la siguiente expresin:

    2bb v2

    1Q = (Ec. 5.1)

    bep QCQ = (Ec. 5.2)

    Fig. 5.25.Zonas de viento en Espaa .

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    Para el clculo del coeficiente de presin exterior Cpe se deber de tener en cuenta el tipode cubierta que se est analizando, pudiendo ser uno de los cuatro tipos siguientes:

    1. Cubiertas planas:

    Esta opcin se podr escoger, bien cuando est trabajando con el asistente conun tipo de triangulacin de los indicados al principio (Viga Pratt, Howe,), nopudiendo seleccionar otro tipo de cubierta, porque de lo contrario el programaenviara un mensaje de error; o bien, si est trabajando con una estructura decubierta plana importada de Autocad. En este caso el programa no enva unmensaje de error si escoge otro tipo de cubierta que no sea la plana, perolgicamente las cargas de viento no sern las adecuadas.

    2. Cubiertas a un agua: Esta opcin slo ser accesible cuando se est trabajando con una estructura queno est siendo modelizada con el asistente, y siempre y cuando la cubierta seainclinada.

    3. Cubiertas a dos aguas:

    Cuando est trabajando con el asistente con uno de los modelos de cerchas msutilizados en cubiertas, deber de activar esta opcin.

    4. Cubiertas a cuatro aguas:

    En esta opcin se han diferenciado dos casos dependiendo de la zona en la quese encuentra la cercha que estamos estudiando.

    Independientemente del tipo de cubierta seleccionada el men que se abre tras escoger una de las opciones anteriores es similar. Los nicos parmetros que entran en juego sonla longitud del tramo de la cercha L y el ngulo de inclinacin (ver Figura 5.29). Alestar trabajando desde el asistente, estos parmetros son conocidos y estn

    almacenados internamente, por lo que se visualizarn sus valores automticamente,quedando determinada el rea de influencia de dicha cubierta, que dependiendo del tipo decubierta adoptar una expresin u otra, tal y como se detalla a continuacin:

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    i. Tanto para cubiertas planas como para cubiertas a un agua , el rea de influenciade la presin del viento es el producto de la longitud del tramo de la cercha L por la separacin que hay entre las cerchas s.

    ii. Para las cubiertas a dos aguas y cubiertas a cuatro aguas (a) el rea deinfluencia ser:

    sL A luenciainf = (Ec. 5.3)

    sL2 A luenciainf = (Ec. 5.4)

    Fig. 5.26. Zona del rea de influencia de la presin del viento para cubiertasplanas e inclinadas .

    Fig. 5.27. Zona del rea de influencia de la presin del viento para cubiertas ados aguas .

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    iii. Por ltimo, para las cubiertas a cuatro aguas (b) el rea de influencia serdeterminado de la siguiente manera:

    s)LL2( A 21luenciainf += (Ec. 5.5)

    Fig. 5.28. Zona del rea de influencia de la presin del viento para cubiertas acuatro aguas .

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.49

    Para poder ver los valores de cada uno de los coeficientes de presin externa en lasdiferentes zonas de aplicacin de la carga de viento en las que se subdivide la cercha,basta con pulsar el botn Aplicar. Se puede observar que para cada zona hay dosvalores del coeficiente de presin externa; uno positivo (Cpe(a)) y otro negativo (Cpe(b)).

    Con todos estos parmetros quedar determinada finalmente la presin dinmica delviento we, mediante la siguiente expresin:

    pepe CQw = (Ec. 5.6)

    Fig. 5.29.Coeficientes de presin externa para cubiertas a dos aguas .

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    Representacin de las sobrecargas de viento

    Cuando se aplica la accin del viento a una estructura, el programa calcula una serie desolicitaciones. En el caso del ejemplo representado en la Figura 5.30 correspondiente auna cubierta a dos aguas, y siguiendo las pautas indicadas en el Anexo B, este tipo decubiertas est dividido en cuatro zonas de aplicacin de la carga (G, H, J e I) para una

    direccin del viento de 0 o 180, y en una zona (H) si la direccin del viento es 90perpendicular al plano de la cercha, dando lugar al conjunto de sobrecargas de viento quea continuacin se enumeran:

    - Sobrecarga de viento 1: 0),a(eGw 0),a(eHw 0),a(eJw 0),a(eIw

    - Sobrecarga de viento 2: 0),b(eGw 0),b(eHw 0),b(eJw 0),b(eIw

    - Sobrecarga de viento 3: 180),a(eGw 180),a(eHw 180),a(eJw 180),a(eIw

    Fig. 5.30.Sobrecarga de viento 1 .

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    - Sobrecarga de viento 4: 180),b(eGw 180),b(eHw 180),b(eJw 180),b(eIw

    - Sobrecarga de viento 5: 90,eGw 90,eHw 90,eJw 90,eIw

    donde por ejemplo,

    )a(pep0),a(,eG CQw =

    y )a(peC es el coeficiente de presin externa positivo en la zona G, para una

    direccin del viento de 0.

    La dificultad para representar estas sobrecargas reside en que para todas las cubiertasdescritas en el Anexo B, el valor de carga para la presin dinmica eGw est aplicado auna distancia 10/e (e=b o 2h). Como cabe esperar, e/10 no coincide con la longitud de labarra, y debido a que no se puede aplicar a un mismo elemento barra dos solicitacionesdiferentes en la misma accin; eGw ir aplicado sobre aquellas barras tal que la suma desus longitudes sea mayor que e/10.

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    B) Parmetros de la carga de nieve:

    Fig. 5.31.Submen de los parmetros de nieve .

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.53

    Para obtener el valor caracterstico de la nieve en el terreno s k, se ha de seleccionar laaltitud (A) a la que se encontrar la construccin, no pudiendo superar esta los 1500m, yel tipo de zona (Z) a la que pertenece dentro de la pennsula ibrica, pudiendo visualizarloen un mapa, mediante la opcin Ver Zonas.

    La expresin que define el valor caracterstico de la nieve en el terreno es:

    En el clculo de la carga de nieve sobre la cubierta (s) intervienen el coeficiente deexposicin C e , el cual depende de la topografa del terreno y el coeficiente trmico C t , quepor defecto valen 1,0.

    +=2

    k524

    A1)095,0Z190,0(s (Ec. 5.7)

    Fig. 5.32.Zonas de nieve en Espaa .

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    5.1.4. Acciones Adicionales

    Con este apartado se permite la posibilidad de aadir tambin cargas puntuales y cargasrepartidas en determinados nodos y barras. En el men se ha pretendido representar loms parecido posible las funciones de Introducir fuerzas nodales e Introducir cargas repartidas que figuran en la pantalla principal del preproceso, facilitando al usuario laintroduccin de dichas solicitaciones.

    Fig. 5.33. Apartado de Acciones Adicionales .

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    A) Cargas Puntuales:

    Para facilitar al usuario la introduccin de cargas puntuales, se puede escoger del combo- box el tipo de accin, de los definidos en el apartado de Acciones, en el que se deseatener presente dicha carga. Seleccionar el nodo al que se le quiere aplicar la carga desdeel desplegable e introducir el valor de la fuerza en la casilla correspondiente a Fx, si lafuerza va en la direccin horizontal x, en la casilla correspondiente a Fy, si la fuerza va enesta direccin o en la casilla correspondiente a Fz, si estamos trabajando en 3D ya queesta es la direccin de profundidad. En el caso de las cerchas, se est trabajando en 2D,por lo que la casilla correspondiente a Fz no la utilizaremos. En cualquier caso se puedeintroducir diferentes valores tanto en Fx, como en Fy, y el programa dibujar y calcular elmdulo de la fuerza resultante.

    B) Cargas Repartidas:

    Para completar este men se ha aadido un frame en el que se puede escoger entreaplicar las cargas segn los ejes globales o segn los ejes locales , activando la casillacorrespondiente. Una vez seleccionada la barra a la que se le quiere aplicar la carga y lasunidades en las que se quiere trabajar, se puede escoger entre 4 tipos de aplicacin de lacarga segn los requerimientos:

    - Tipo 1:

    Este es el caso de carga constante aplicada desde el principio hasta el final de labarra seleccionada. nicamente hay que introducir el valor de dicha carga en lacasilla correspondiente a Q.

    - Tipo 2:

    Caso de carga constante aplicada desde un punto inicial de la barra y termina enun punto final de la misma, ambos intermedios y especificados por el usuario. Paraello hay que introducir el valor de la carga en la casilla correspondiente a Q, al igualque en el caso anterior, e indicar el comienzo de aplicacin de la carga en la casillacorrespondiente a Z inicial, y el final de la misma en la casilla correspondiente a Zfinal; ambos datos deben ser introducidos en metros y separados por puntos encaso de que exista parte decimal.

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    - Tipo 3:

    Carga no constante que va de principio a fin de la barra sobre la que se aplicadicha carga. En este caso los datos a introducir son los valores de origen de lacarga y de final en las casillas Q inicial y Q final respectivamente.

    - Tipo 4:

    En este ltimo caso, la carga aplicada a la barra no es constante, y al igual que enel segundo caso, sta va desde un punto intermedio de la barra hasta otro, ambosespecificados por el usuario. De modo que los datos a introducir son los dos

    referentes a las cargas, tanto la de inicio en Q inicial, como la de final en Q final;as como los dos datos referentes a la posicin de dicha carga; posicin de iniciode la carga en Z inicial y posicin de final en Z final.

    Una vez finalizada la introduccin de datos que determinan todos los aspectos relevantesde la estructura, la cercha se cargar en la pantalla principal, tal y como muestra en laFigura 5.34.

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    Para visualizar las sobrecargas se ha de seleccionar la accin en curso del Combo-box de la ventana principal del preproceso (ver Figura 5.35):

    Fig. 5.35.Combo-box para la seleccin de la sobrecarga .

    Fig. 5.34.Cercha no habitable autoportante .

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    5.2. Importacin de la cercha desde AUTOCAD

    La idea de poder importar cerchas o cualquier tipo de estructura desde AUTOCAD surgi

    como necesidad para paliar las limitaciones de creacin de cerchas con el asistente,pudiendo as generar cualquier tipo de cercha todo lo complicada que se desee. Para lacorrecta utilizacin de este mdulo, se han de seguir los siguientes pasos que acontinuacin se especifican:

    5.2.1. Importacin en formato DXF

    Una de las situaciones que se pueden presentar, es que al calculista le llegue un proyectoen AUTOCAD que contenga un plano con el dibujo de la cercha que se desea calcular. El

    primer paso ser el dibujar un esquema unifilar de la cercha y guardarla con extensin.dxf.

    Para trabajar con la estructura que se ha creado en AUTOCAD, desde el men principalde ESTRUWIN04 se debe seleccionar la opcin Abrir archivo .dxf . del men Archivo ,para cargarla en la pantalla.

    Fig. 5.36.Esquema unifilar de una cercha dibujada en AUTOCAD.

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    Algoritmo de importacin

    En las siguientes lneas se expone como funciona el algoritmo que permite realizar laimportacin de la estructura desde AUTOCAD.

    Una vez que se selecciona el archivo dxf.del men Abrir archivo .dxf que se deseaabrir, el algoritmo comienza a analizar la estructura de datos del archivo dxf.hasta quellega a la clase de objetos AcDbLine que es donde se encuentra la informacin referentea las coordenadas de las lneas trazadas en AUTOCAD y es lo que nos interesaalmacenar en una estructura de datos para su posterior representacin en el programa.

    El archivo dxf.guarda los datos de las lneas por parejas de puntos (coordenada inicial x1,y1, z1 y coordenada final x2, y2, z2). Por tanto, el algoritmo va leyendo parejas de puntos y

    va guardando en un contador el nmero de nodo que le corresponde, los valores de lascoordenadas as como la posicin que ocupa en la barra, es decir, si es un nodo inicial ofinal del elemento barra; porque para que el programa represente una barra hay queindicarle de que nodo a que nodo va.

    Cuando el algoritmo lee un punto que ya ha sido ledo anteriormente, y por lo tantoalmacenado, lo cul ocurrir cuando dicho punto sea un punto de conexin de dos lneas;el algoritmo no aumenta el contador que incrementa el nmero de nodos, ni guarda lascoordenadas, pero s guarda la posicin que ocupa en la barra para evitar problemas derepresentacin posteriormente.

    El siguiente paso en el algoritmo una vez ledos todos los puntos, es guardar la estructurade datos resultante como un fichero secuencial de texto (.txt), ya que este es el tipo deficheros que el programa reconoce para la visualizacin de los datos; y abre dicho ficheroautomticamente cargando la estructura en la pantalla principal del programa.

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    5.2.2. Modificacin de los perfiles de las barras

    Cuando se importa una cercha desde AUTOCAD, el programa la importa con undeterminado tipo de perfil auxiliar para todas las barras (U-40.20 (0,6)), por lo que esindispensable modificar el perfil de las mismas. Para ello se han de Editar las barras ,escogiendo la opcin del men Editar de la barra de men principal. Se abre la mismaventana de dilogo, Seleccionar Perfil,que en el asistente. De modo que se procede de lamisma forma; sin embargo en este caso hay dos modos de modificar los perfiles de cadauna de las barras:

    i) Botn: Editar barra

    Ir barra por barra modificando los perfiles, pinchando con el botn izquierdo encada barra, y seleccionando el perfil de la ventana de dilogo, Seleccionar Perfil .

    ii) Botn: Copiar Atributos elementales

    O se puede asignar a una barra el perfil deseado, procediendo de la misma

    manera que antes, y a continuacin utilizar la funcin de copiar atributos, con loque aparecer la ventana de dilogo Copiar propiedades elementales en la quehay que activar las casillas de Seccin , ngulo de orientacin y Material (ver Figura 5.37).

    Fig. 5.37.Copiar propiedades elementales.

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    5.2.3. Introduccin de las restricciones

    Botn: Introduccin de restricciones

    Una vez modificados los perfiles de las barras, se han de introducir las restricciones, tantode los nodos de anclaje como las de las barras de relleno (diagonales y montantes). Elestablecimiento de los parmetros de restriccin nodal se realiza despus de seleccionar el nodo en pantalla.

    - Empotramiento - Giro segn el eje z

    - Articulacin - Corredera segn el eje x

    - Giro segn el eje x - Corredera segn el eje y

    - Giro segn el eje y - Corredera segn el eje z

    Fig. 5.38.Introduccin de restricciones.

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.63

    Hay que tener en cuenta, que este tipo de restricciones simulan las relaciones de laestructura con el entorno, es decir, son restricciones del nodo en cuestin con el exterior.

    Botn: Articular barras

    Para introducir las restricciones de las barras de relleno, las cuales internamentenicamente pueden estar articuladas o desarticuladas (empotradas), se ha de pulsar elbotn Articular barras, y marcar con el cursor sobre el extremo de la barra que se quieraarticular.

    Fig. 5.39. Articulacin de las barras de relleno.

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    5.2.4. Aplicacin de las acciones segn el Eurocdigo

    Una vez definida la celosa, hay que aplicar las solicitaciones a la estructura para suposterior clculo. Para aplicar dichas acciones segn la normativa vigente del Eurocdigohay que realizar una serie de pasos, que se especifican a continuacin:

    1) Seleccin de las barras sobre las que se van a aplicar las cargas

    Botn: Seleccionar barras

    Este paso es necesario para seleccionar aquellas barras en las que se van a aplicar las solicitaciones. La subdivisin en grupos de las barras (barras de la vertiente 1 delcordn superior, barras de la vertiente 2 del cordn superior, barras del tramohorizontal del cordn superior y barras del cordn inferior) es importante, ya quecuando se tienen en cuentan las sobrecargas de viento o de nieve tienen diferentesvalores de carga para cada grupo de barras.

    En la Figura 5.41 se ha representado una cerha, en la que aparecen los cuatrogrupos de barras anteriormente citados.

    Fig. 5.40.Seleccionar barras.

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.65

    Dependiendo del tipo de cercha que se est analizando se tendr que pulsar sobre unbotn u otro, tal y como muestra la figura anterior. Si por ejemplo, es una celosa a dosaguas se tendr que pulsar sobre Barras de la vertiente 1 del cordn superior ,Barras de la vertiente 2 del cordn superior y Barras del cordn inferior .

    Cuando pulse sobre uno de los botones anteriores, se deber seleccionar una barra

    correspondiente al botn pulsado y Aceptar el cuadro de informacin que se abre sobre labarra seleccionada.

    Barras de la vertiente 1 delcordn superior cordn superior

    Barras del cordn inferior

    Barras del tramo horizontaldel cordn superior

    Fig. 5.41.Designacin de las barras.

    Fig. 5.42.Seleccin de una barra de la vertiente 1 del cordn superior.

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    2) Aplicacin de las cargas

    Botn: Acciones segn Eurocdigo

    El modo de introduccin de las cargas es el mismo que el utilizado en el asistente.

    Los parmetros de las cargas de viento y de nieve a introducir son los mismos, con lanica salvedad, de que si se considera carga de nieve sobre voladizo, se deber indicar elnodo de la vertiente, sobre el que se aplica dicho esfuerzo.

    Una vez hecho esto ya tendremos cargada la cercha, y estar lista para proceder a suclculo y posterior anlisis.

    Fig. 5.43. Acciones segn Eurocdigo.

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.67

    6. Fase de postproceso

    Requerimiento: Se mantiene la idea de ofrecer al usuario una representacin clara,precisa y entendedora de los resultados obtenidos en la comprobacin de secciones. El nmero de hiptesis de carga es fijo, y es el programa el encargado de realizar todas las combinaciones automticamente segn el Eurocdigo, facilitando el trabajo al usuario.

    Lectura de

    DataRes.Res

    Lectura deData.Geo

    Hiptesis de cargasegn EC-1

    Representacingrfica de los

    desplazamientos ylos esfuerzos

    Comprobacin delas seccionessegn EC-3

    Ficheros deresultados

    Creacin deplantilla

    Consultar barras

    Modificar perfilesde las seccionesque no cumplen

    S CUMPLE NO CUMPLE

    Fig. 6.1. Diagrama de flujo de la fase de postproceso.

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    6.1. Hiptesis de carga

    A continuacin se detalla el modelo adoptado para la elaboracin de las combinaciones de

    hiptesis, siguiendo las pautas que marca el Eurocdigo [3]:

    Clasificacin de las acciones

    Las acciones que se consideran en el preproceso deben clasificarse por su variacin enel tiempo como sigue:

    - Acciones Permanentes (G),por ejemplo, el peso propio de las estructuras, elpeso propio de los elementos no portantes, como equipos fijos, etc.

    - Acciones Variables (Q),por ejemplo, las sobrecargas en forjados, las accionesdel vientos y las cargas de nieve.

    Una accin es descrita por un modelo, y su magnitud se representa, en la mayora de loscasos, por un escalar que puede tomar varios valores representativos. Para algunasacciones y algunas comprobaciones la magnitud viene representada por varios valores.

    Valores representativos de acciones variables

    En la mayora de los casos, los valores representativos de las acciones son:

    - el valor de combinacin, sin coeficiente de simultaneidad generalmenterepresentado por: Q k;

    - el valor de combinacin, generalmente representado por el producto: k0Q ;

    La combinacin de valores est asociada a la utilizacin de combinaciones de acciones,para tener en cuenta la probabilidad reducida de la ocurrencia simultnea de los casosms desfavorables de varias acciones independientes.

    La combinacin de valores se usa para la comprobacin de los Estados Lmite ltimos ylos estado Lmite de Servicio irreversibles.

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    COMPROBACIN MEDIANTE EL MTODO DEL COEFICIENTE PARCIAL

    Generalidades

    La fiabilidad, de acuerdo con el concepto de Estado Lmite, est garantizada por laaplicacin del mtodo de los coeficientes parciales. En este mtodo se verifica que, entodas las situaciones de proyecto relevantes, no se sobrepasan los Estados Lmitecuando en los modelos se utilizan los valores de clculo de las acciones, las propiedadesde los materiales y los datos geomtricos.

    Combinacin de acciones

    Para cada hiptesis crtica de carga, los valores de clculo de los efectos de las acciones(Ed), combinando los valores de las acciones que ocurren de forma simultnea, deben ser determinados como sigue:

    Situaciones transitorias y persistentes: Los valores de clculo de las acciones variablesdominantes y la combinacin de los valores de clculo del resto de acciones.

    Cuando la accin dominante no es evidente, cada accin variable debe ser consideradapor separado como una accin dominante, que ha sido la solucin adoptada para abordar el problema.

    El proceso de combinacin anterior se detalla a continuacin, teniendo en cuenta que ennuestro caso slo consideramos una situacin persistente y transitoria.

    Acciones variables simples

    QdSituacin de

    proyectoAcciones permanentes

    Gd Dominante Resto

    Persistente ytransitoria k G

    G 11 k Q Q kiiQi Q0

    Tabla 6.1Valores de clculo de las acciones para su uso en las combinaciones de acciones.

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    Coeficientes

    Los coeficientes para edificacin se definen en la Tabla 6.3.

    Accin 0

    Cargas exteriores en edificios

    Categora A: domsticos y residenciales |0,7|

    Categora B: oficinas |0,7|

    Categora C: reas de reunin |0,7|

    Categora D: comercios |0,7|

    Cargas de nieve en edificios |0,6|

    Cargas de viento en edificios |0,6|

    El programa realiza 90 combinaciones de hiptesis, que es el caso ms desfavorable(descritas en el Anexo D), independientemente del nmero de acciones que estn en

    juego, resultante de la intervencin de todas las acciones definidas en el preproceso,subdividindose en tres grandes grupos. Dicha subdivisin se ha realizado debido a lagran cantidad de combinaciones que debe realizar la aplicacin como consecuencia delgran nmero de acciones que aparecen si se tiene en cuenta el viento:

    Gupo I: En este grupo se realizan las combinaciones de las acciones teniendo encuenta la actuacin de todas las acciones con la previsin de una accinadicional ms las acciones del viento ms desfavorables (ver apartadoD.2.2 del Anexo D).

    Gupo II: En este caso se realizan las combinaciones de todas las acciones, sintener en cuenta las sobrecargas del viento (ver apartado D.2.3 del AnexoD).

    Tabla 6.3Coeficientes para edificacin.

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    Gupo III: En este ltimo grupo se ha tenido en cuenta la actuacin del peso propio ydel peso propio de los elementos no portantes ms todas las accionesproducidas por la intervencin del viento (ver apartado D.2.4 del Anexo D).

    Una vez la aplicacin ha generado todas las combinaciones de las hiptesis, se podrseleccionar cualquier hiptesis de carga del comobo-box de la parte superior derecha dela pantalla.

    Para que el programa muestre los diagramas de esfuerzos se debe seleccionar una delas opciones presentes en la Figura 6.4.

    Fig. 6.3. Combo-box de seleccin de hiptesis.

    Fig. 6.4. Botones de esfuerzos (Cortante en z, Cortante en y, Axil,Momento en z, Momento en y, Momento torsor).

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    Fig. 6.5. Diagrama de esfuerzos axiles para la hiptesis 40.

    Fig. 6.6. Diagrama de momentos en z para la hiptesis 40.

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    6.2. Comprobacin de las secciones

    La cronologa de pasos adoptada en este submdulo, para su correcto funcionamiento es:

    i. Comprobar los perfiles de la cercha.

    ii. Consultar los valores de las barras que no cumplen con las especificaciones.

    iii. Modificar aquellos perfiles que no cumplen.

    Botn: Comprobacin de la cercha tipo Antes de realizar las comprobaciones, el usuario debe determinar una serie deparmetros del men de la ventana Parmetros para la comprobacin de secciones . Unode los parmetros que se puede modificar es la longitud de pandeo en y, en z y a torsin.Este hecho es importantsimo, ya que si el usuario es conocedor de la materia, y poseegran experiencia en clculo, la posibilidad de modificar estos parmetros le proporcionaun gran abanico de posibilidades para poder ajustar los valores de las longitudes, ya queel Eurocdigo no especifica estos valores para la comprobacin de este tipo de perfilesconformados en fro.

    Por defecto se calcula teniendo en cuenta el valor del parmetro que inicialmente es 1,multiplicado por la longitud L de cada barra. Para el caso de la longitud de pandeo atorsin los valores que puede tomar segn el Eurocdigo son: 1 y 0,7, dependiendo deltipo de seccin. Pero si por el contrario, el usuario selecciona la opcin Segn L , valdrsiempre 1, y no lo podr modificar, y solamente podr cambiar la longitud de cada barra,que ser la longitud de pandeo final.

    Para la comprobacin de este tipo de secciones, es necesario el valor del momentocrtico Mcr , y ya que el Eurocdigo no especifica su formulacin para perfiles de chapa deacero conformada en fro, se ha empleado la norma americana AISI, que si lo contempla.Se deja abierta la opcin, para que el usuario debido a su experiencia especifique el valor de Mcr , en la opcin Indicado por el usuario.

    Finalmente estn los coeficientes 0 M y 1 M de seguridad cuyo valor suele oscilar entre 1y 1,1.

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    Tras especificar estos parmetros en la pantalla principal de postproceso aparecer lacercha con todas aquellas barras que no cumplan con lo dispuesto segn el EC-3, decolor rojo.

    Fig. 6.7. Parmetros para la comprobacin de las secciones.

    Fig. 6.8. Barras que no cumplen seleccionadas de rojo.

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    Si el ngulo de orientacin es de 180 y estamos definiendo un elemento genrico,entonces la seccin ser:

    Si por el contrario el elemento que se introduce es un elemento pilar (montantes ydiagonales), y el ngulo de orientacin es de 0, la seccin ser:

    z=z0

    y=y0

    Fig. 6.11. ngulo de orientacin de la seccin de 180.

    z=z 0

    y=y0

    Fig. 6.12. ngulo de orientacin de la seccin de 0 para un elemento pilar.

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    6.2.1. Resistencia

    1) Axil Resistente

    - A traccin:

    La resistencia de la seccin debe de ser determinada de la siguiente manera:

    - A compresin:La resistencia de la seccin se determina teniendo en cuenta que:

    Si el rea efectiva ef f A de la seccin es menor que la bruta g A , es decir,

    que si la seccin es de clase 4 para el Axil, tenemos que:

    Sin embargo, si el rea efectiva ef f A de la seccin es igual que la bruta g A ,

    es decir, que la clase de la seccin sea 1, 2 o 3, entonces:

    0M

    gyaRd,t

    Af N

    =(Ec. 6.2)

    0M

    ybeff Rd,c

    f AN

    =(Ec. 6.3)

    0M

    ybgRd,c

    f AN

    =(Ec. 6.4)

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.81

    2) Momento Resistente en el eje z-z

    Si la clase de la seccin para el momento Mz,Ed+ es 4:

    - Si nos encontramos en el caso de que 2/hy'G , predominan las tensionesde compresin, y los momentos resistentes se calculan:

    - Si por el contrario, no se cumple la condicin anterior ( 2/hy'G ), el momentoresistente a compresin se determina:

    += z,MG'G eyy (Ec. 6.5)

    0M

    ya'

    G

    'G

    z,eff

    0Mya

    '

    z,ef f ten,Rd,cz

    f y

    yhW

    f WM

    = =+

    ++ (Ec. 6.6)

    0M

    yaz,eff com,Rd,cz

    f WM

    =+

    + (Ec. 6.7)

    ygc.g

    c.g

    e M z + yg

    h

    yg

    c.g

    c.g

    e M z +

    ygh

    Fig. 6.14. Esquema de la distribucin de las tensiones normales a la seccin.

    Fig. 6.13. Esquema de la distribucin de las tensiones normales a la seccin.

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    Pg. 82 Memoria

    Si la clase de la seccin para el momento Mz,Ed- es 4:

    - Si nos encontramos en el caso de que 2/hy'G , predominan las tensiones detraccin, con lo que el momento resistente vale:.

    - Si por el contrario, no se cumple la condicin anterior ( 2/hy'G ), tendremosque el momento resistente es:

    += z,MG'G eyy (Ec. 6.9)

    0M

    yaz,eff ten,Rd,czcom,Rd,cz

    f WMM

    ==+

    ++ (Ec. 6.8)

    0M

    yaz,eff com,Rd,czten,Rd,cz

    f WMM

    ==

    (Ec. 6.10)

    Fig. 6.15. Esquema de la distribucin de las tensiones normales a la seccin.

    yg'c.g'

    c.g

    e M z - yg

    h

    e M z -

    c.g

    c.gygyg

    h

    Fig. 6.16. Esquema de la distribucin de las tensiones normales a la seccin.

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.83

    Si la clase de la seccin para el momento M z,Ed+ es 3:

    - Si nos encontramos en el caso de que 2/hyG :

    - Si por el contrario, no se cumple la condicin anterior, tendremos que elmomento resistente es:

    0M

    ya'G

    'G

    z,eff

    0M

    ya'

    z,ef f ten,Rd,cz

    f y

    yhW

    f WM

    =

    =

    (Ec. 6.11)

    0M

    yaG

    Gz

    0M

    ya'z

    ten,Rd,cz

    f y

    yhWf WM

    =

    =+ (Ec. 6.13)

    0M

    yaz,eff com,Rd,cz

    f WM

    =

    (Ec. 6.12)

    0M

    yazcom,Rd,cz

    f WM

    =+(Ec. 6.14)

    0M

    yazten,Rd,cz

    f WM

    =+(Ec. 6.15)

    0M

    yaG

    Gz

    0M

    ya'zcom,Rd,cz

    f yh

    yW

    f WM

    =

    =+ (Ec. 6.16)

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    Pg. 84 Memoria

    Si la clase de la seccin para el momento Mz,Ed- es 3:

    - Si nos encontramos en el caso de que 2/hyG :

    - Si por el contrario, no se cumple la condicin anterior, tendremos que elmomento resistente es:

    Si la clase de la seccin para el momento Mz,Ed+ es 1 o 2:

    Si la clase de la seccin para el momento Mz,Ed- es 1 o 2:

    0M

    yaG

    Gz

    0M

    ya'z

    com,Rd,cz

    f y

    yhW

    f WM

    =

    = (Ec. 6.18)

    0M

    yaG

    Gz

    0M

    ya'z

    ten,Rd,cz

    f yh

    yW

    f WM

    =

    = (Ec. 6.19)

    0M

    yazten,Rd,cz

    f WM

    =(Ec. 6.17)

    0M

    yaz,plcom,Rd,czten,Rd,cz

    f WMM

    == ++(Ec. 6.21)

    0M

    yazcom,Rd,cz f WM =

    (Ec. 6.20)

    0M

    yaz,plcom,Rd,czten,Rd,cz

    f WMM

    == (Ec. 6.22)

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    Pg. 86 Memoria

    Si la clase de la seccin para el momento My,Ed es 1 o 2:

    Por lo que finalmente, el momento resistente en y, ser:

    6.2.2. Resistencia a pandeo

    1) Axil resistente a pandeo

    El axil resistente a pandeo debe ser obtenido, usando la curva de pandeo apropiada dela Tabla 5.2 de acuerdo con el tipo de seccin y ejes de pandeo.

    donde,

    Curva de Pandeo a b c

    0,21 0,34 0,49

    0M

    yay,pl

    com,Rd,cyten,Rd,cy

    f WMM

    == (Ec. 6.29)

    )M,Mmin(M com,Rd,cyten,Rd,cyRd,cy = (Ec. 6.30)

    1M

    0MRd,cRd,b

    NN

    = (Ec. 6.31)

    22 ~1

    ++= (Ec. 6.32)

    )~)2,0~(1(5,0 2++= (Ec. 6.33)

    Tabla 6.4Coeficiente de imperfeccin.

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    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.87

    Si la clase de la seccin es 4:

    si es diferente

    donde Ncr debe de ser el mnimo de los esfuerzos axiles crticos en y, en z, a torsin y aflexo-torsin que se especifican a continuacin.

    Clculo de los esfuerzos axiles crticos:

    donde,

    20

    2z

    2y

    20 yiii ++= (Ec. 6.40)

    con GC0 yyy +=

    ( )( ) += 12EG (Ec. 6.41)

    cr

    yaef f

    N

    f A~= (Ec. 6.34)

    cr

    yag

    Nf A~ = (Ec. 6.35)

    )N,N,N,N(mnN TF,cr T,cr z,cr y,cr cr = (Ec. 6.36)

    2z,cr

    z2

    z,cr LIEN = (Ec. 6.38)

    2y,cr

    y2

    y,cr LIE

    N

    = (Ec. 6.37)

    += 2T,cr

    w2

    t20

    T,cr LIEIG

    i1N (Ec. 6.39)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    88/112

    Pg. 88 Memoria

    con,

    Determinacin de las longitudes de pandeo.

    2) Momento resistente a pandeo lateral

    El momento de resistencia a pandeo, se determina de forma anloga, de la siguientemanera:

    donde,

    pero con 1LT y 2LT

    LT ~1

    +

    += y,cr

    T,cr 2

    0

    02

    y,cr

    T,cr

    y,cr

    T,cr y,cr TF,cr N

    Niy4

    NN

    1NN

    12N

    N (Ec. 6.42)

    2

    0

    0iy1

    = (Ec. 6.43)

    LL yy,cr = (Ec. 6.44)

    LL zz,cr = (Ec. 6.45)

    LL TT,cr = (Ec. 6.46)

    1M

    0MRd,cLTRd,b

    MM

    = (Ec. 6.47)

    5,02LT

    2LTLT

    LT)~75,0(

    1+

    = (Ec. 6.48)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    89/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.89

    con, 34,0LT =

    Clculo de Mcr , teniendo en cuenta la norma americana AISI [9]:

    Caso 1) ngulo de orientacin de 0 y momento flector M z,Ed 0 ngulo deorientacin de 180 y momento flector M z,Ed 0

    donde:

    a) Determinacin del coeficiente Cs:

    - Si el ngulo de orientacin es 0 y el momento flector M z,Ed < 0, si elngulo de orientacin es 180 y M z,Ed > 0:

    - Si el ngulo de orientacin es 0 y el momento flector M z,Ed > 0, si elngulo de orientacin es 180 y M z,Ed < 0:

    )~75,0)4,0~(1(5,0 2LT2LTLTLT ++= (Ec. 6.49)

    5,0

    cr

    Rd,cLT M

    M~

    = (Ec. 6.50)

    TF

    ey

    t20

    2seygs

    cr C

    i jC j AC

    M

    ++

    = (Ec. 6.51)

    1C s += (Ec. 6.52)

    1C s = (Ec. 6.53)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    90/112

    Pg. 90 Memoria

    b) Determinacin del coeficiente CTF:

    - Si el esfuerzo axil trabaja a compresin ( )0NEd < o el momento mximoes en algn punto del tramo mayor que el de los extremos

    |M|y|M||M| 21mx > , entonces:

    - Si no, tendremos que:

    donde M 1 es el momento flector ms pequeo y M 2 es el ms grande enlos extremos de la barra en el plano de flexin, y donde M 1 /M 2 , es el ratiode los momentos, que es positivo cuando M 1 y M 2 tienen el mismo signo(ver Figura 6.18a) y negativo cuando son de signo opuesto (ver Figura6.18b).

    =

    2

    1TF M

    M4,06,0C (Ec. 6.55)

    1CTF = (Ec. 6.54)

    0MM

    2

    1 >

    b)

    0MM21 <

    Fig. 6.18. Signo del cociente M1/M2.

    a)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    91/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.91

    c) Determinacin de la tensin elstica:

    d) Clculo del parmetro j:

    con,

    donde estos parmetros dependen del tipo de seccin.

    1) Perfiles en Canal y U Estructural

    ( )( ) ))y())y(h((tb41)y()y(ht

    21

    b)y(tb)y(t121

    0

    20

    20

    240

    40f

    30

    30w

    1

    +++=

    +=

    =

    2y

    2 y,cr

    2

    y,e

    iL

    E=

    (Ec. 6.56)

    2z

    2z,cr

    2

    z,e

    iL

    E= (Ec. 6.57)

    +=2 t,cr

    w2

    t20g

    tL

    IEIGi A

    1 (Ec. 6.58)

    2 j z= (Ec. 6.59)

    0z

    1f wz y2I

    ++= (Ec. 6.60)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    92/112

    Pg. 92 Memoria

    2) Omega Estructural

    ( )( ) ))y())y(h((tb41)y()y(ht

    21

    b)y(tb)y(t12

    1

    2bc

    2b)h)y((t

    32)h)y((tc2

    20

    20

    240

    40f

    3

    0

    3

    0w

    33

    03

    01

    +++=

    +=

    ++++=

    C

    yG

    G z=z0

    y=y0

    by0

    c

    h

    t

    yC

    C

    yC

    G z=z0

    y=y0

    b

    yG

    ht

    y0

    Fig. 6.19. Perfil U-Estructural.

    Fig. 6.20. Perfil Omega Estructural.

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    93/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.93

    3) Perfiles en C

    ( )( ) )y)yh((tb41yyht

    21

    bytbyt121

    c2b

    2b)hy(t

    32)hy(tc2

    2G

    2G

    24G

    4Gf

    3G

    3Gw

    33

    G3

    G1

    +++=

    +=

    +++=

    C

    yC

    Gz=z0

    y=y0

    b

    yG

    ht

    y0

    c

    Fig. 6.21. Perfil en C.

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    94/112

    Pg. 94 Memoria

    Caso 2) ngulo de orientacin de 0 y momento flector M z,Ed 0 ngulo deorientacin de 180 y momento flector M z,Ed 0

    donde:

    a) Determinacin del coeficiente Cb:

    - Si el esfuerzo axil NEd, trabaja a compresin (NEd < 0), entonces:

    - Si el esfuerzo axil NEd, es 0 o trabaja a traccin ( )0NEd , tendremosque:

    donde:

    y,mxM es el valor absoluto del momento mximo en el tramo

    respecto al eje de flexin y-y.

    M A,y es el valor absoluto del momento a 1/4 del tramo.

    MB,y es el valor absoluto del momento a 1/2 del tramo.

    MC,y es el valor absoluto del momento a 3/4 del tramo.

    tz,e0gbcr i ACM = (Ec. 6.61)

    1Cb = (Ec. 6.62)

    y,cy,By, Ay,mx

    y,mxb M3M4M3M5,2

    M5,12C

    +++=(Ec. 6.63)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    95/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.95

    6.3. Comprobaciones

    6.3.1. Traccin y flexin combinadas ms pandeo

    En el caso de que la seccin est sometida a la combinacin de la tensin axial N Ed (N Ed 0) y el momento flector M z,Ed , se distinguirn tres casos , los cuales dependern delngulo de orientacin de la seccin del perfil, y del momento flector:

    Caso 1) ngulo de orientacin de 0 y momento flector M z,Ed 0 ngulo de orientacinde 180 y momento flector M z,Ed 0

    La seccin debe satisfacer los siguientes criterios:

    - A Resistencia

    - A Pandeo

    Caso 2) ngulo de orientacin de 0 y momento flector M z,Ed < 0 ngulo de orientacin

    de 180 y momento flector M z,Ed > 0

    En este caso la seccin debe satisfacer los siguientes criterios:

    - A Resistencia

    1M

    |M|N

    |N|ten,Rd,cz

    Ed,z

    Rd,t

    Ed ++

    (Ec. 6.64)

    1M

    |M|

    z,Rd,b

    Ed,z +

    (Ec. 6.66)

    1M

    |M|N

    |N|com,Rd,cz

    Ed,z

    Rd,t

    Ed ++

    (Ec. 6.65)

    1M

    |M|N

    |N|ten,Rd,cz

    Ed,z

    Rd,t

    Ed +

    (Ec. 6.67)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    96/112

    Pg. 96 Memoria

    - A Pandeo

    Caso 3) ngulo de orientacin de 90 = 270 y momento flector M z,Ed < 0 = M z,Ed > 0

    Finalmente, en este caso la seccin debe satisfacer los siguientes criterios:

    - A Resistencia

    - A Pandeo

    1M

    |M|N

    |N|com,Rd,cz

    Ed,z

    Rd,t

    Ed +

    (Ec. 6.68)

    1M

    |M|z,Rd,b

    Ed,z

    (Ec. 6.69)

    1M

    |M|N

    |N|ten,Rd,cy

    Ed,y

    Rd,t

    Ed + (Ec. 6.70)

    1M

    |M|

    N

    |N|com,Rd,cy

    Ed,y

    Rd,t

    Ed

    +(Ec. 6.71)

    1M

    |M|

    y,Rd,b

    Ed,y (Ec. 6.72)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    97/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.97

    6.3.2. Compresin y flexin combinadas ms pandeo

    En este caso, la seccin est sometida a la combinacin de la compresin axial N Ed (N Ed

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    98/112

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    99/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.99

    - A Pandeo:

    Caso 3) ngulo de orientacin de 90 = 270 y momento flector M z,Ed < 0 = M z,Ed > 0

    La comprobaciones para este caso seran:

    - A Resistencia:

    - A Pandeo:

    1M|M||Ne|

    N|N|

    8,0

    z,Rd,b

    Ed,zEdz,N8,0

    RD,b

    Ed

    +

    + (Ec. 6.82)

    1M

    |Ne|M

    |M|N

    |N|com,Rd,cz

    Edz,N

    com,Rd,cy

    Ed,y

    Rd,c

    Ed +++

    (Ec. 6.83)

    1M

    |M|N

    |N|8,0

    y,Rd,b

    Ed,y8,0

    Rd,b

    Ed

    +

    (Ec. 6.84)

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    100/112

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    101/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.101

    7. Fase de resultados.

    Requerimiento: Se permite al usuario la posibilidad de listar los resultados en un fichero de texto, as como de generar una plantilla de resumen con las tarifas sobre el coste total de la estructura.

    7.1. Ficheros de datos de salida.

    Esta fase permite la creacin de unos listados que pueden contener los siguientes datos:

    Geometra del sistema estructural

    Perfiles que componen la estructura

    Solicitaciones clasificadas segn las diversas acciones

    Coeficientes de mayoracin e hiptesis de carga

    Desplazamientos nodales

    Esfuerzos de seccin para cada barra e hiptesis

    Envolvente de los esfuerzos

    Ratio de comprobacin del perfil

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    102/112

    Pg. 102 Memoria

    Fig. 7.1. Ejemplo de fichero de salida de datos .

    Fig. 7.2. Ejemplo de fichero de salida de datos .

  • 7/30/2019 CERCHA METALICA

    103/112

    Diseo de vigas de celosa compuestas por perfiles de chapa de acero conformada en fro. Pg.103

    7.2. Creacin de la plantilla

    A peticin de la empresa INGEPERFIL,S.L, se ha conformado una plantilla tipo, en Excel,

    en la que se representa un resumen de la estructura analizada, con un esquema unifilar de la cercha, una tabla indicando el tipo de perfil de cada barra que conforma laestructura, el peso por unidad de longitud de cada barra, as como el coste por unidad depeso y el parcial que supone. La plantilla, adems incluye una serie de datos tarifarios(descuentos, mrgenes sobre ventas y costes,...) propios de la empresa, que el usuariointroducir