Barras en Nuevo Metal 3D

Nuevo Metal 3D permite la introducción de barras de madera, de acero, mixtas (acero y hormigón) y de aluminio. El programa dimensiona la sección llegando a su optimización máxima.


Barras de acero y mixtas

Para barras de acero emplea perfiles de acero laminado, armado y conformado que gestiona desde su amplia base de datos compuesta por perfiles de gran variedad de tipos y de los principales fabricantes y prontuarios. Puede crear perfiles compuestos a partir de perfiles simples con unión soldada, platabandas, presillas... También puede definir cartelas en extremos; perfiles de canto variable; vigas Boyd no mixtas con alveolo hexagonal, octogonal o circular; y barras mixtas (perfiles de acero con losa de hormigón). El programa realiza la comprobación de resistencia al fuego y el dimensionamiento del revestimiento de protección para los perfiles de acero.

Las barras de acero también pueden ser dimensionadas como tirantes.

Tirantes

Nuevo Metal 3D permite calcular y dimensionar tirantes cuya sección transversal esté formada por perfiles del tipo platabanda laminada, angular laminado, redondo macizo o cuadrado macizo.

En el cuadro de diálogo Describir perfil el usuario puede seleccionar el tipo Tirante. Cuando se selecciona aparece en el diálogo una explicación del método empleado y de los condicionantes necesarios para su dimensionamiento.

El hecho de que los tirantes o tensores sean barras de eje recto que sólo admiten esfuerzos de tracción en la dirección de su eje, implica que su modelización sólo sería estrictamente exacta si se hiciese un análisis no lineal de la estructura para cada combinación de hipótesis, en el que deberían suprimirse, en cada cálculo, todos aquellos tirantes cuyos axiles sean de compresión.

Además, para realizar un análisis dinámico sin considerar los tirantes comprimidos, sería necesario realizar un análisis en el dominio del tiempo con acelerogramas.

Como aproximación al método exacto, proponemos un método alternativo cuyos resultados, en los casos que cumplen con las condiciones que se detallan a continuación, son suficientemente aceptables para la práctica habitual del diseño de estructuras con elementos tirantes.

El método tiene los siguientes condicionantes, cuyo cumplimiento comprueba el programa:

Nuevo Metal 3D. Pulse para ampliar la imagen1. El elemento tirante forma parte de una rigidización en forma de cruz de San Andrés enmarcada en sus cuatro bordes, o en tres si la rigidización llega a dos vínculos exteriores. Además, cada recuadro rigidizado debe formar un rectángulo (los cuatro ángulos interiores rectos).

2. La rigidez axil de los tirantes (AE/L) es menor que el 20% de la rigidez axil de los elementos que enmarcan dicha cruz de San Andrés.

3. Cada diagonal de un mismo recuadro rigidizado debe tener la misma sección transversal, es decir, el mismo perfil.

En el manual de Novedades de la versión 2008.1, en la memoria de cálculo de Nuevo Metal 3D, o en el cuadro de diálogo Describir perfil (aparece en el programa cuando el usuario describe una barra como tirante) puede encontrar más información sobre el método de cálculo de tirantes aplicado por el programa.

Barras de aluminio

http://www.youtube.com/watch?v=DtO6PREDYsM&feature=player_embedded

Con el módulo Perfiles de aluminio de Nuevo Metal 3D y de Estructuras 3D integradas de CYPECAD, es posible calcular y dimensionar barras de aluminio extruido de las aleaciones y estados de entrega indicados en el apartado Aleaciones y estados de entrega, y de las geometrías indicadas en Perfiles de aluminio; según el Eurocódigo 9 EN 1999-1-1.

Perfiles de aluminio

En el diálogo Describir perfil (menú barra > Describir perfil) se encuentra el botón Perfiles de aluminio extruido que permite definir una barra como un perfil de aluminio de la biblioteca que incluye el programa o definirlo geométricamente.

La biblioteca contiene una serie de perfiles normalizados que el usuario puede configurar y ampliar. Tanto los perfiles de la biblioteca como los definidos por el usuario pueden ser:

* Doble T
* C simple
* Platabanda
* T simple
* Angular de lados iguales
* Angular de lados desiguales
* Tubo rectangular
* Tubo circular
* Redondo macizo
* Cuadrado macizo

En la versión 2011.a se ha implementado un editor de secciones de perfiles de aluminio extruido, cuya finalidad es facilitar el diseño y comprobación de perfiles de aleación de aluminio con secciones transversales singulares. En el apartado Secciones especiales de aluminio extruido de las Novedades de la versión 2011 en Nuevo Metal 3D y estructuras 3D integradas, puede encontrar más información sobre la utilización de estos tipos de perfiles.

Aleaciones y estados de entrega

En el diálogo Describir material (menú Barra > Describir material) se selecciona la aleación de aluminio extruido para los perfiles de aluminio que el usuario seleccione en la obra, así como su estado de entrega. Las aleaciones disponibles con sus correspondientes estados de entrega son:

Barras de madera

Con el módulo Perfiles de madera, Nuevo Metal 3D dimensiona perfiles de madera formados por madera aserrada (especies de coníferas y chopo), madera aserrada (especies frondosas), madera laminada encolada homogénea y madera laminada encolada combinada. Puede definir perfiles rectangulares, con sección constante o variable, y perfiles circulares. Incluye una biblioteca de perfiles de madera que el usuario puede configurar y ampliar. El programa también dimensiona las secciones de madera frente a la acción del fuego para que cumplan con la normativa seleccionada (CTE DB SE-M –España–, NBR 7190 o Eurocódigo 5) si el usuario activa la comprobación de resistencia al fuego de perfiles de madera.

Barras de hormigón y genéricas

En Nuevo Metal 3D es posible introducir barras de hormigón o de cualquier otro material.

Barras de hormigón

Es posible introducir barras rectangulares y circulares de hormigón de canto constante, y barras rectangulares de hormigón de canto variable. El programa calcula los esfuerzos a los que están solicitadas estas barras, y muestra los resultados por hipótesis simples, por combinaciones y por envolventes. No se realiza comprobación de resistencia de las barras de hormigón, es decir, no se comprueban ni dimensionan sus secciones.

Barras de otros materiales

Nuevo Metal 3D permite definir barras genéricas de cualquier material. El programa calcula los esfuerzos a los que están solicitadas estas barras, y muestra los resultados por hipótesis simples. No se realiza comprobación de resistencia de las barras genéricas, es decir, no se comprueban ni dimensionan sus secciones. El usuario define las siguientes características de las barras tras su posicionamiento en la estructura:

* Geometría de la sección. Se introducen las distancias entre el centro de gravedad y el contorno envolvente de la sección medidas en los cuatro sentidos de las dos direcciones de los ejes locales de la sección:

o Ancho izquierdo
o Ancho derecho
o Canto inferior
o Canto superior

* Características mecánicas.

o Área
o Área de corte Avy
o Área de corte Avz
o Inercia a flexión Iyy
o Inercia a flexión Izz
o Inercia a torsión It

* Características del material

o Módulo de elasticidad
o Módulo de Poisson
o Coeficiente de dilatación
o Peso específico


Pandeo y pandeo lateral

Nuevo Metal 3D permite al usuario introducir los coeficientes β de pandeo o la longitud de pandeo, y el coeficiente de momentos (si la norma seleccionada lo define) de cada barra. También calcula automáticamente la longitud de pandeo de las barras según un método aproximado, basado en fórmulas comúnmente aceptadas, que solicita al usuario la clasificación de la estructura como tipo traslacional o intraslacional. El usuario también puede activar en cualquier barra la comprobación de pandeo lateral.

Limitaciones de flecha

El programa posibilita al usuario limitar la flecha de las barras para que el dimensionamiento de los perfiles tenga en cuenta la restricción impuesta (además de la tensión, esbeltez, abolladura, etc). El usuario puede imponer límites a las flechas máxima y relativa, tanto para sus valores absolutos, como para sus valores relativos a la longitud entre extremos y puntos de inflexión de la deformada. La flecha puede definirse como secante o tangente a uno de los extremos. También es posible definir una pieza compuesta por varias barras alineadas para que el programa compruebe su flecha como si se tratase de una única barra.  Los cuadros de diálogo que limitan la flecha de las barras disponen de ayudas que definen perfectamente los tipos de flecha que el usuario puede limitar y la longitud que sirve como referencia a la flecha relativa.

Ajustes, desplazamientos y giros

En la introducción de barras es posible realizar ajustes, desplazamientos y giros con respecto al eje de introducción de la barra. La excentricidad producida por estos ajustes y desplazamientos se tiene en cuenta en el cálculo, por lo que el programa permite al usuario considerar la verdadera posición relativa entre barras.

Coeficientes de empotramiento y rigideces rotacionales

En los extremos de piezas (barras o conjunto de barras alineadas que forman una pieza), el programa permite asignar los coeficientes de empotramiento xy y xz o asignar rigideces rotacionales en dichos planos. La definición de las rigideces rotacionales permite la modelización de las uniones cuya rigidez al giro es fundamental considerar, como es el caso de las uniones atornilladas.

En cada unión atornillada dimensionada, el programa también calcula (para todas las combinaciones de esfuerzos actuantes) las rigideces rotacionales de cada pieza empotrada a la unión y selecciona un valor de la rigidez rotacional para cada extremo de pieza, que será el que propondrá al usuario para un recálculo de la estructura.

Tras el cálculo, el programa advierte si la rigidez rotacional introducida por el usuario en las piezas empotradas a uniones atornilladas difiere en más de un 20% de la propuesta por el programa o si no está definida.

Nuevo Metal 3D permite al usuario tanto asignar automáticamente las rigideces rotacionales propuestas por el programa como revisar las que desee para decidir en cada caso que rigideces rotacionales quiere adoptar.

En el apartado Rigideces rotacionales en extremos de piezas de la página Uniones atornilladas puede obtener más información sobre las consideraciones que Nuevo Metal 3D realiza sobre de las rigideces rotacionales.