StruBIM Design

Modelos analíticos locales de planos de planta

Introducción

Se ha implementado la generación, edición y cálculo de modelos analíticos locales de los planos de planta. Los modelos locales permiten independizar el análisis de una planta del modelo global del resto de plantas, mejorando la flexibilidad durante el análisis estructural. El diseño de los elementos estructurales de las plantas podrá realizarse con los esfuerzos de un modelo u otro.

Generación

Para generar un modelo local debe seleccionarse el icono "Generar". Existen varias situaciones posibles que afectan a la generación:

• Generación de modelos analíticos locales en proyectos sin modelo BIM asociado
  Este tipo de obras se ha creado sin ayuda de un fichero IFC o XML, desde cero, o se ha creado mediante un fichero IFC o XML pero voluntariamente no se ha mantenido el vínculo con el modelo BIM. En estos casos al pulsar sobre "Generar" aparecerá un panel donde se puede seleccionar el tipo de vinculación exterior que se asignará a pilares y muros, y el tamaño de la discretización de losas y muros.
  
  Los planos de plantas de este tipo de obras generan un modelo analítico compuesto por las losas, vigas, pilares y muros definidos en la planta. No se generan cargas, ni casos de cargas, ni combinaciones. Las vigas y pilares generan barras, y las losas y muros generan láminas de elementos finitos.
  
  
• Generación de modelos analíticos locales en proyectos con modelo BIM asociado
  Este tipo de proyecto ha sido creado a partir de un fichero XML o IFC. Tanto si se ha definido como si no un modelo analítico global, los planos de planta de este tipo de obras generan un modelo analítico a partir del modelo BIM de la planta.
  
  En caso de que exista un modelo analítico global (importado por medio del XML o de un fichero de resultados exportado desde StruBIM Analysis) el modelo generado contendrá un conjunto de hipótesis y casos de carga equivalentes a los del modelo global y uno o más grupos de combinaciones de dichos casos de carga. Las cargas, desplazamientos y vinculaciones se generarán acorde al tipo de modelo seleccionado por el usuario de entre los siguientes:
  
  
  • Solo con cargas de planta
    En este caso se genera un modelo con las vigas y losas definidas en el plano de planta y los tramos de pilares y muros que mueren en dicho plano. Los tramos de muros que nacen en este plano generan una viga con la misma sección que el muro. En cuanto a las cargas, se generan las cargas definidas en la planta correspondiente del modelo analítico global.
    
    
  • Cargas de planta y elementos que nacen
    En este caso se genera un modelo con las vigas y losas definidas en la planta y los tramos de pilares y muros que mueren en dicha planta. Los tramos de muros que nacen en dicha planta generan una viga con la misma sección que el muro. En cuanto a las cargas, se generan las cargas definidas en la planta correspondiente del modelo analítico global y las cargas que llegan de los elementos de plantas superiores que se apoyan sobre esta.
    
    
  • Cargas de planta, elementos que nacen y desplazamientos de los apoyos
    En este caso se genera un modelo con las vigas y losas definidas en la planta. Los tramos de pilares inferiores generan un apoyo, empotrado o articulado dependiendo de la selección del usuario. Los tramos de muros que nacen en dicha planta generan una viga con la misma sección que el muro. En cuanto a las cargas, se generan las cargas definidas en la planta en el modelo analítico global, las cargas que llegan de los elementos de plantas superiores que se apoyan sobre esta y los desplazamientos de los pilares del modelo global por hipótesis como desplazamientos prescritos en los apoyos, además de las hipótesis y casos de cargas correspondientes.
    
    
  Si no se dispone de modelo analítico global, el modelo generado equivaldrá al caso 1, pero sin información de cargas del modelo global.
  
  En todos los casos, se generarán zonas indeformables en la cabeza de los pilares y los recortes necesarios en extremos de pilares y vigas debido a la dimensión de los nudos.
  

Edición

Para editar un modelo local debe seleccionarse el botón " Editar". La edición del modelo local se realiza mediante una interfaz similar a StruBIM Analysis donde es posible editar el tamaño de discretización de las láminas, coeficientes de empotramiento, factores de rigidez, propiedades mecánicas de barras, cargas actuantes …

Actualización

El modelo analítico local puede actualizarse de dos formas:

• Mediante la opción "Actualizar" de la solapa de planos de planta
  En este caso, esta opción transfiere el espesor de losas, secciones de vigas y materiales de ambos elementos al modelo analítico. Para los elementos cuyas propiedades no sean las mismas, StruBIM Design muestra un signo de advertencia.
  
  
• Cuando se actualiza el modelo BIM global
  En este caso, se actualizan los modelos analíticos locales de aquellos planos de planta en los que han sido definidos. Si sólo se actualizan los esfuerzos del modelo global, StruBIM Design actualizará las hipótesis, casos de carga, cargas y desplazamientos del modelo analítico local.

Gestión de usos del modelo local en la comprobación y dimensionamiento de elementos

Una vez generado el modelo analítico local para un plano de planta, los esfuerzos de dicho modelo se usarán, por defecto, para el dimensionamiento y comprobación de todos los elementos contenidos en el plano. A través de la opción ‘Editar’ de la lista de planos de planta es posible indicar que se desea usar de nuevo el modelo analítico global para todos los elementos del plano.

El dimensionamiento y comprobación de losas siempre hace uso del modelo analítico local definido para el plano de planta. En el caso de planos de planta con modelo analítico local, StruBIM Design permite indicar, tanto para vigas como para regiones de punzonamiento, si se desea usar el modelo analítico local o el global.

• Vigas
  
  

• Regiones de punzonamiento

Consulta de resultados

Los resultados del análisis del modelo local se pueden visualizar desde la ventana Deformada e isovalores, y desde Esfuerzos de losas y Esfuerzos de vigas.

• Deformada e isovalores

• Esfuerzos de losas
  Es posible alternar entre la visualización de esfuerzos del modelo global o del local. Además de los esfuerzos, se pueden consultar desplazamientos y tensiones.

• Esfuerzos de vigas
  Al igual que en losas, se puede alternar entre la visualización de esfuerzos del modelo global o del local.

Losas postesadas

Introducción

Se ha implementado el cálculo de losas postesadas. Esta mejora ha sido diseñada para realizar el dimensionamiento de las armaduras pasivas de losas postesadas, previo cálculo de los esfuerzos de los tendones de postesado (adherentes o no adherentes) y cuyas características han sido introducidas por el usuario.

Se permite al usuario introducir el trazado de los tendones, su definición, las cargas de tesado y las pérdidas (instantáneas y diferidas). El programa genera dos hipótesis de postesado (una con las pérdidas instantáneas y otra con las pérdidas totales, instantáneas más diferidas) en las que introducirá las cargas de desvío producidas por el trazado de los tendones. Adicionalmente se crean tres casos de carga, dos equivalentes a cada una de las hipótesis anteriormente citadas y un tercer caso de carga hiperestática con las pérdidas totales.

Debido al trazado del tendón se producen unas cargas de empuje hacia el interior de su curvatura. El programa generará automáticamente estas cargas en cada uno de los tendones. Estas cargas afectarán a las losas siempre y cuando se realice el análisis del modelo local de ese plano de planta. La discretización de la losa durante el análisis local se hace por elementos finitos triangulares que se ajustan al trazado de los tendones.

El efecto del postesado se tiene en cuenta a la hora de calcular las áreas de refuerzo necesarias de la losa. Cuando un tendón se cruza con el perímetro de una sección crítica de punzonamiento, se tiene en cuenta su efecto.

Las losas en las que se han colocado tendones se comprobarán y dimensionarán como losas postesas de acuerdo a la norma ACI 318-14, ACI 318-11 y ACI318-08.

Generación de hipótesis y combinaciones

En el dialogo de generación de un modelo local se puede seleccionar la generación automática de hipótesis de postesado. Activando esta opción se generan las hipótesis, casos de carga y grupos de combinaciones de postesado.

• Hipótesis
  PT Transferencia con las pérdidas instantáneas y PT Final con las pérdidas totales (instantáneas más diferidas) en las que introducirá las cargas de desvío producidas por el trazado de los tendones.
  
  
• Casos de carga
  Se crean tres casos de carga, uno equivalente a cada una de las hipótesis anteriormente citadas y un tercer caso de carga hiperestático con las pérdidas totales.
  
  
• Grupos de combinaciones
  Se crean cuatro grupos de combinaciones: PT Resistencia a flexión (ELU), PT Servicio (Inicial), PT Servicio (Normal) y PT Servicio (Largo plazo). Cada uno de los diferentes estados límite de postesado tendrá asignado uno de estos grupos de combinaciones.

Herramientas implementadas

• Líneas de flexión
  Las intersecciones en la vista en planta de las líneas de flexión con los trazados de los tendones representan los puntos donde el tendón se curva para alcanzar su cota máxima.
  
  Se pueden introducir líneas de flexión entre dos puntos y sobre líneas de referencia.
  
  
• Introducción de tendones
  Existen varias opciones de introducción de tendones: Introducción de un único tendón, introducción de tendones concentrados e introducción de tendones distribuidos. La diferencia entre estas opciones radica en el modo de definir el número de tendones que se van a introducir.
  
  
  • Un tendón
    Se introduce un tendón entre dos puntos.
    
    
  • Tendones concentrados
    El usuario indica la separación entre los tendones y el número de ellos o el ancho de banda.
    
    
  • Tendones distribuidos
    El usuario indica la separación entre los tendones. Tras aceptar dicho diálogo, se define gráficamente el trazado de los tendones y el ancho de banda a lo largo del cual se van a disponer.
    
    

  

  Con cada una de estas opciones, en usuario puede definir:
  
  
  • Sección
    Número de cordones, el área de su sección y el tipo (adherente o no adherente)
    
    
  • Material de los tendones
    
    
  • Carga
    Hipótesis de transferencia, hipótesis de carga final, carga de tesado y extremo desde el que se realiza el tesado.
    
    
  • Pérdidas de tesado
    Aparecen tres opciones para definir las pérdidas de tesado:
    
    
    • Porcentaje de la fuerza de tesado
    • Valor especificado
    • Cálculo detallado, a partir del coeficiente de fricción por curvatura, coeficiente de fricción por desvío accidental, penetración de cuñas, pérdidas por acortamiento elástico del hormigón, pérdidas por fluencia del hormigón, pérdidas por retracción del hormigón y pérdidas por relajación del acero.
      
      
      
      
      
      
      

• Cuadro de tendones
  
  En el cuadro de tendones se pueden editar las diferentes propiedades de los tendones (definidas previamente durante la introducción) además de los alzados.
  
  
  Mediante la edición del esquema se permite al usuario modificar el trazado de los tendones en alzado. Existen varios tipos de alzados que podemos asignar a cada vano del tendón:
  
  
  
  • Lineal
  • Parábola
  • Parábola invertida
  • Poligonal de dos segmentos
  • Poligonal de tres segmentos
  • Parábola parcial izquierda
  • Parábola parcial derecha
  • Parábola invertida parcial izquierda
  • Parábola invertida parcial derecha
    
    
    
    
    
    
• Herramientas de representación
  Los grupos de tendones (concentrados o distribuidos) se pueden representar agrupados o desagrupados. Existen herramientas de gestión de los rótulos, en caso de que se opte por representar los tendones agrupados. Estas herramientas nos permiten añadir, editar, mover y borrar rótulos además de seleccionar el tendón visible del grupo.
  
  
  
  
• Opciones de visualización
  Desde el menú Dibujo podemos acceder a Opciones de visualización donde se han añadido varias opciones para la visualización de los elementos relacionados con el postesado.
  

Salida de resultados

Se generan diferentes listados con las propiedades, geometría de los alzados y comprobación de los tendones.

El programa también genera planos de planta con la distribución de tendones y las anotaciones seleccionadas por el usuario en la configuración del plano. Además se puede incluir en los planos la Tabla de propiedades, la Tabla de características del alzado y la tabla de curvas de alzado.

Dimensionamiento de refuerzos de punzonamiento

Dimensionamiento

Se ha implementado el dimensionamiento automático de refuerzos de punzonamiento. En versiones anteriores únicamente se generaban las secciones críticas de punzonamiento en pilares o grupos de pilares que no estuvieran en contacto con vigas. Durante el proceso de dimensionamiento, el programa regenera y comprueba automáticamente las secciones críticas de punzonamiento. El proceso de dimensionamiento se puede ejecutar desde el menú de Punzonamiento (afecta únicamente al plano de planta seleccionado) o desde "Proyecto > Dimensionar" (afecta al plano seleccionado o a todos los planos).

El dimensionamiento de los refuerzos de punzonamiento puede realizarse utilizando los esfuerzos del modelo analítico global o los del modelo analítico definido para el plano de planta.

Opciones de dimensionamiento

Los refuerzos de punzonamiento se pueden dimensionar utilizando pernos con cabeza o estribos. El tipo de refuerzo puede seleccionarse previamente al dimensionamiento en "Datos generales > Opciones de dimensionamiento > Punzonamiento".

Opciones de dimensionamiento de pilares

Se han implementado dos nuevas opciones de dimensionamiento para pilares:

• El número de barras debe ser mayor o igual que el de la planta superior.
  
  
• El diámetro de las barras debe ser mayor o igual que el de la planta superior.
  
  

Con estas nuevas opciones activadas se consiguen que el número de barras permanezca igual o disminuya en plantas superiores y que el diámetro de las barras permanezca igual o disminuya en plantas superiores.

Avisos de usuario

El usuario puede indicar al programa que genere avisos de comprobación adicionales a los establecidos por la normativa.

En pilares, si se activa la opción "Criterios de continuidad", se genera un aviso en cada tramo de pilar cuando el número de barras longitudinales o el diámetro de estas es menor que en el tramo superior.

En pilares, muros, losas y vigas se puede indicar que se genere un aviso si se supera cierto valor de cuantía establecido por el usuario. Este aviso o comprobación es adicional a la comprobación establecida por la norma.

Importación de las líneas de referencia

Se ha implementado la importación de las líneas de referencia que componen la rejilla o grid durante el proceso de creación del proyecto a partir de un modelo BIM.

Comprobación de cortante fuera del plano en muros

La comprobación de la resistencia a cortante fuera del plano en muros es opcional. En versiones anteriores siempre se comprobaba.

Cuando el usuario indica que "No" se compruebe, el listado de comprobación del muro indicará el valor del cortante solicitante, el valor del cortante resistente únicamente por la sección de hormigón y, en caso de que fuera necesaria, el área de armadura necesaria.

StruBIM Analysis

Cálculo hiperestático

A partir de la versión 2017.e se ha añadido un nuevo atributo a los casos de carga: el "Tipo de cálculo".

El usuario puede seleccionar entre cálculo estático y cálculo hiperestático. En versiones anteriores se realizaba un cálculo estático de cada caso de carga.

El cálculo hiperestático es necesario cuando se diseñan estructuras con losas postesadas. Aunque se permite seleccionar el tipo de cálculo hiperestático para cualquier caso de carga, este tipo de cálculo tiene sentido cuando hay equilibrio entre las acciones introducidas como sucede en el caso del postesado, ya que se eliminan los apoyos de la estructura.

Zonas indeformables

Es posible definir zonas indeformables en láminas. Cuando se introduce una zona indeformable sobre una lámina, se impone la hipótesis de que esa parte de la lámina sea infinitamente rígida. Se pueden utilizar las zonas indeformables para simular el tamaño de los nudos. La generación de modelos analíticos locales desde StruBIM Design coloca una zona indeformable en el apoyo de cada pilar, con las dimensiones de este.

Cálculo de dimensiones de nudo durante la importación de un modelo

Se ha implementado el cálculo de las dimensiones de nudos durante la fase de importación de un modelo. Se asignarán los recortes en extremo de barra equivalentes al tamaño del nudo. Por defecto, los recortes en extremo tienen asignado un factor de zona rígida igual a cero.

Factores de rigidez de láminas

Es posible definir factores modificadores de la rigidez de láminas. Se permite modificar por medio de estos factores la rigidez a axil, a cortante y a flexión, en los diferentes ejes locales de la lámina.

Excentricidad de láminas

Cuando se define la disposición de las láminas es posible considerar o no la excentricidad de la lámina en el análisis de esfuerzos.

Reordenación de menús

Se han reorganizado los menús del programa. Las opciones y botones del programa se agrupan en tres menús o pestañas: Geometría, Cargas y Cálculo:

• Geometría
  Engloba las opciones de introducción y edición de elementos y propiedades de nudos, barras y láminas.
  
  
• Cargas
  Engloba las herramientas de introducción y edición de cargas.
  
  
• Cálculo
  Consulta y exportación de resultados.

Edición y cálculo simultáneo de varios proyectos

A partir de la versión 2017.e es posible abrir y calcular varios proyectos de StruBIM Analysis simultáneamente.