CivilCAD2000. Manual Del Usuario. Módulo de Losas

CivilCAD2000. Manual del Usuario. Mdulo de Losas 1

CivilCAD2000

MANUAL DEL USUARIO

MDULO DE LOSAS

Versin 2.0

El presente documento es propiedad intelectual de CivilCAD Consultores, S.L. Queda

totalmente prohibida su reproduccin total o parcial, su tratamiento informtico o la

transmisin del mismo por cualquier medio electrnico, mecnico u otros mtodos sin el

permiso previo y por escrito de CivilCAD Consultores, S.L.

Barcelona, abril de 2010


MDULO DE LOSAS

El objetivo de este captulo es exponer el funcionamiento del mdulo que permite

proyectar puentes losa mediante el mtodo del emparrillado plano.

A lo largo de este captulo se abordan las temticas siguientes:

1 ALCANCE DEL MODULO

2 ESTRUCTURA DEL MODULO

3 ENTRADA DE DATOS

4 CLCULOS REALIZADOS

5 SALIDA DE RESULTADOS


1 ALCANCE DEL MODULO

Este mdulo constituye una potente herramienta para abordar el clculo de puentes

losa mediante el mtodo del emparrillado plano. As, si se desea proyectar un puente losa

analizando en profundidad los efectos bidimensionales del problema (excentricidad de las

cargas, curvatura o esviaje del puente), CivilCAD2000 permite un ahorro notorio de tiempo

al realizar automticamente las tareas de discretizacin requeridas en el mtodo del

emparrillado plano.

El mdulo Losa permite:

Abordar puentes losa con seccin transversal con o sin voladizo y con cualquier

geometra definida en planta.

Proyectar losas con o sin aligeramientos, armadas o postesadas y hormigonadas

en 1 varias fases. El programa establece un calendario para la aplicacin de las

cargas y conduce a la obtencin de los esfuerzos en cualquier instante de tiempo

de dicho calendario y en el tiempo infinito.

Introducir de forma rpida las cargas, ofreciendo, adems de los listados de

resultados, una visualizacin de los mismos para su interpretacin mediante

plantas, secciones transversales y longitudinales de los esfuerzos y tensiones

calculados.

Cualquier restriccin en el uso del mdulo vendr establecida nicamente por la

memoria disponible en el ordenador del usuario. No habr, pues, lmite para definir, por

ejemplo, el nmero de vanos del puente, barras del emparrillado, fases de hormigonado,

cables de pretensado, etc.


2 ESTRUCTURA DEL MODULO

Al mdulo Losa se accede al seleccionar la orden Proyecto-Losa del men

principal del programa o bien pinchando el botn correspondiente de la Barra de Utilidades

y Proyectos. Al hacerlo, se abre la ventana de proyecto que permite activar las rdenes de

dicho mdulo, estructuradas segn el siguiente esquema:

Figura 1: La ventana del proyecto de losas.


2.1 rdenes de proyecto

Permiten abrir o guardar un proyecto o crear uno nuevo. . La extensin de los archivos ser

del tipo *.los

2.2 Ordenes de entrada de datos

Permiten abrir y modificar los dilogos de definicin de la geometra, pretensado y

acciones previstas sobre la losa.

2.3 Ordenes de clculo

Sirven para configurar y ejecutar el clculo del tablero.

2.4 Ordenes de salida

Se usan para obtener la memoria de clculo y las figuras de resultados, as como para

abrir dilogos de consulta de resultados u obtener listados de esfuerzos, tensiones y

resultados de clculos.


3 ENTRADA DE DATOS

La definicin del proyecto se realiza a travs de los mltiples dilogos de entrada de

datos que pasamos a describir a continuacin:

3.1 Definicin en planta: los Contornos Exteriores y la Directriz de la Losa

La definicin de los contornos de la losa se realiza al activar la opcin Planta.

Para la definicin en planta de la losa hay que especificar los contornos izquierdo y

derecho, dando las coordenadas de los puntos de 2 poli lneas. Tambin es necesario definir

una directriz del tablero, dando una tercera polilnea.

Cada punto de la directriz permite referirse a una seccin transversal del puente. Esta

seccin (seccin S) tiene la direccin de los ejes de apoyos en pilas y estribos, va girando

gradualmente a lo largo de cada vano y queda definida por la distancia medida sobre la

directriz del eje de apoyos inicial a la interseccin de la seccin con la directriz

(coordenada s).

El usuario puede valerse de la coordenada s para delimitar tramos del puente,

indicando la coordenada s de las secciones inicial y final de cada tramo. Este sistema se

aplica en la definicin de los tipos de seccin, de los aligeramientos, de los cables de

pretensado, de las fases de hormigonado, etc. Es importante que el usuario escoja la

ubicacin en planta de la directriz de forma ptima, pues en ella se basa la definicin de la

mayora de parmetros de la losa.

La directriz y los contornos tienen un sentido de avance. Los puntos que definen las

poli lneas de los tres contornos deben coincidir en dicho sentido. Adems, segn el sentido

de avance, el contorno izquierdo deber quedar a la izquierda y el derecho a la derecha

de la directriz. No obstante, se da libertad al usuario para ubicar el contorno central donde

desee (incluso sobre uno de los dos contornos exteriores de la losa).

El usuario puede definir los contornos con un nmero ilimitado de puntos, los que

considere necesarios para representar correctamente la geometra del tablero.

La unidad de los ejes coordenados con que definir las coordenadas de los puntos de

los contornos ser el m.

El usuario tambin debe entrar en el presente dilogo el valor de las distancias de

los ejes de apoyos inicial y final a los extremos del tablero (culatas).


Figura 2: Definicin en planta de la losa.


3.2 Definicin de los ejes de apoyo y de los apoyos

El usuario puede introducir un nmero ilimitado de ejes de apoyo. Una vez

establecido dicho nmero, deber situar cada uno de ellos en planta dando las coordenadas

de 2 puntos cualesquiera de las rectas que los definen.

Tambin debe especificarse el nmero de apoyos que hay en cada eje y las

coordenadas de cada uno de ellos. No es necesario ubicar los apoyos exactamente sobre los

ejes, ya que el programa se encarga de situar despus, de forma automtica, el apoyo en el

nodo del emparrillado ms cercano al punto entrado.

Los ejes de apoyos deben ser introducidos ordenadamente segn el sentido de

avance de la directriz.

Por otro lado, el usuario puede dar opcionalmente las dimensiones del neopreno a

emplazar bajo cada apoyo de la losa. El programa utilizar dichos valores para calcular la

constante elstica del movimiento vertical de un muelle a situar en el apoyo, segn la

expresin:

K = E a b

h

, donde:

a, b, dimensiones en planta del neopreno

h, altura del neopreno

E, mdulo de Young del neopreno

La definicin de los ejes de apoyos y de los neoprenos puede realizarse al

seleccionar la opcin Apoyos.

Si el usuario prefiere definir los apoyos por nodos deber aadir el nmero de

apoyos deseado y asignarle a cada uno el ordinal del nodo en que estar ubicado,

especificando si se tratar de un apoyo vertical o de un empotramiento.


Figura 3: Definicin de los ejes de los apoyos.

Figura 4: Definicin de los apoyos.


3.3 La seccin transversal

El mdulo Losa permite dar una definicin de la seccin transversal por tramos.

Cada tramo queda delimitado por su longitud, medida sobre la directriz del tablero. En

cada tramo el usuario puede elegir una forma para la seccin de entre los tipos ofrecidos

por el programa (ver figura 5). Ambos parmetros, longitud y tipo de seccin de cada

tramo, pueden ser entrados al seleccionar la opcin Seccin.

Adems, el usuario debe dar valor a los distintos parmetros que definen la forma

de la seccin en cada tramo. Estos parmetros (A, B, C, para el tipo 1 de seccin y A, B, C,

D, E para el tipo 2 de seccin), pueden tener una variacin polinmica a lo largo del tramo,

segn la expresin:

x (s) = a + b * s + c * s 2 + d * s

3

, donde

x, parmetro a definir (m).

a, b, c, d, coeficientes de variacin polinmica.

s, distancia de la seccin considerada al origen del tramo (m).

Los parmetros que acotan la anchura de los voladizos se refieren a distancias

paralelas a los contornos exteriores y no medidas segn la seccin esviada de la seccin S.

Por ello cabe remarcar que la definicin de los contornos izquierdo y derecho del tablero

hecha por el usuario debe extenderse lo suficiente para que el programa pueda calcular la

posicin en planta de cualquier punto de la seccin transversal. Es decir, cuando el puente

es esviado el usuario tiene que alargar un contorno ms all de su interseccin con el eje

del estribo donde el ngulo es obtuso (ver figura 6).

Figura 5: Parmetros de definicin de la seccin transversal.


Figura 6: Definicin de los contornos en los extremos del tablero.

La suma de las longitudes de los tramos de seccin debe coincidir,

aproximadamente, con la longitud total del tablero. Si se da una pequea discrepancia, el

programa aplica un factor de escala para corregirla. Si la diferencia entre ambos valores es

apreciable el programa emite un mensaje de error.

Si el usuario desea conocer la longitud total del tablero y la de cada uno de sus

vanos, puede activar el botn Calcular del apartado Longitud Vanos, existente en el

dilogo Definicin de los apoyos.

3.4 Las fases constructivas

El puente puede tener una o varias fases constructivas. En cada fase constructiva se

puede prever la ejecucin de uno o varios tramos de hormigonado. Al acceder al dilogo

Fases constructivas, el usuario debe, en primer lugar, completar el cuadro con el

calendario constructivo, en el que se debe entrar, para cada fase constructiva, el da en que

se prev su ejecucin.

Posteriormente hay que determinar el nmero de tramos de hormigonado con que se

ejecutar la losa y, para cada uno de ellos, indicar la fase a la que pertenecen, as como la

longitud total del tramo medida sobre la directriz. Los tramos deben entrarse

ordenadamente segn el sentido de avance de la directriz de la losa. (ver figura 7). Tambin

se pide el da de colocacin de la superestructura y de la apertura al trfico.

Al igual que para la definicin de la seccin, la suma de las longitudes de los

tramos de hormigonado debe ser igual a la longitud total del tablero. De no ser as,

CivilCAD2000 aplicar un factor de correccin o avisar si se produce una discrepancia

excesiva.

Cabe sealar que la geometra con que el usuario define el puente corresponde a la

de su estado final. Cuando el programa evala los esfuerzos asociados a una fase


constructiva considera la presencia de aquellas partes del puente ejecutadas hasta ese

momento.

Figura 7: Definicin de las fases y tramos de hormigonado.

3.5 Los materiales.

El programa permite escoger el tipo de hormign, y de acero para la armadura

pasiva y la armadura activa a emplear en la ejecucin del tablero.

3.6 Discretizacin de la losa. Las bandas de discretizacin.

La discretizacin del tablero se realiza definiendo un emparrillado de barras, el cual

se divide en un conjunto de bandas.

Una banda de discretizacin no es ms que una zona del puente donde se define

parte del emparrillado de barras. CivilCAD2000 define una banda sobre cada eje de apoyos

y otra en cada zona intermedia de centro de vano.

Dados n ejes de apoyos, habr, pues, 2 (n -1) + 1 bandas. Las bandas permiten

establecer zonas donde densificar la malla de barras para analizar, con mayor detalle, los

efectos locales, as como facilitar el acercamiento de barras longitudinales a los puntos

donde se han definido apoyos.

Por otra parte, como veremos, los aligeramientos estarn situados en las bandas de

las zonas centrales de los vanos, constituyendo las dems bandas zonas de vigas traviesa.

Para poder definir el emparrillado, el usuario deber seleccionar la opcin

Discretizacin. Lo primero que deber introducir el usuario son las longitudes de las

bandas mencionadas, medidas sobre la directriz del puente. Una vez ms, dichas longitudes

debern sumar aproximadamente la longitud total del tablero, aplicando CivilCAD2000, en

caso contrario, un factor corrector. Las bandas se definen, sobre la directriz, ordenadas de

inicio a fin del tablero.


La filosofa seguida por el programa en la discretizacin consiste en definir, para

cada banda, una serie de barras que la recorren longitudinalmente de inicio a fin y otra serie

de barras transversales que van desde el contorno izquierdo al derecho; de este modo, la

interseccin de ambas series de barras da lugar a una parrilla en cada banda.

Figura 8: Discretizacin de la losa. Bandas de discretizacin. Series de barras

longitudinales y transversales.


El criterio de numeracin de barras y nodos adoptado por CivilCAD2000 es el

siguiente (figura 9):

- Numeracin de las barras longitudinales

De contorno izquierdo a contorno derecho y de inicio a fin del puente segn la directriz.

- Numeracin de las barras transversales

Como en el caso anterior, de izquierda a derecha y de inicio a fin de puente segn la

directriz, teniendo en cuenta que la primera barra transversal sigue a la ltima longitudinal

en la ordenacin total.

- Numeracin de los nodos

Se sigue el mismo criterio que con las barras longitudinales, pero con la siguiente

salvedad: al cambiar de banda longitudinal se puede producir una discordancia entre el

nmero de las barras longitudinales de ambas bandas. Se numeran, en primer lugar, los

nodos de la banda anterior y, seguidamente, los de la siguiente banda que no coinciden con

los extremos de ninguna barra longitudinal de la primera banda.


Figura 9: Numeracin de nodos y barras.


3.6.1 Discretizacin. Nmero de barras

Para cada banda de discretizacin, el usuario debe aadir las series de barras

longitudinales interiores y de barras transversales interiores con que generar la malla. El

programa genera automticamente una serie de barras transversales en cada seccin del

puente en que se produce un cambio de banda de discretizacin. Por otro lado,

CivilCAD2000 considera en cualquier caso la presencia de dos series de barras

longitudinales, las exteriores, cuya definicin es comn para todas las bandas de

discretizacin. Por todo ello el usuario debe indicar para cada banda slo el nmero de

series de barras interiores, tanto para las longitudinales como para las transversales (ver

figura 8).

El usuario puede rellenar el cuadro de dilogo que muestra el programa. Si en lo

sucesivo se desea cambiar algn valor de dicho cuadro de dilogo se tiene que escoger la

opcin apropiada y aadir o eliminar series de barras longitudinales o transversales de una

banda cualquiera.

Figura 10: Definicin de las barras longitudinales exteriores.


Figura 11: Definicin de las barras longitudinales interiores.

3.6.2 Discretizacin. Definicin de las barras transversales

Las barras transversales tienen siempre la direccin de una seccin transversal del

puente S, con lo cual llevan la orientacin de los ejes de apoyos en los extremos de los

vanos y van girando progresivamente a lo largo de cada vano. Por tanto, para definir la

posicin de una serie de barras transversales basta con dar la distancia s (m) medida sobre

la directriz del puente al eje de apoyos inicial de la seccin sobre la que se encuentran.

Figura 12: Definicin de las barras transversales.


3.6.3 Discretizacin. Definicin de las barras longitudinales

El usuario debe emplazar cada serie de barras longitudinales interiores de cada

banda de discretizacin y las dos series de barras longitudinales exteriores. Para hacerlo,

CivilCAD2000 ofrece dos formas de posicionar geomtricamente en planta las barras

longitudinales:

- Tipo 1

La serie de barras longitudinales se sita a una distancia D (m) en planta de alguno

de los contornos que forman los puntos de la seccin. Dicha distancia es medida en

direccin perpendicular al contorno seleccionado y puede hacerse variar entre un valor D 1 en el inicio de la serie y un valor D 2 en el final de la serie. El usuario debe indicar a qu

punto de la seccin desea referir la distancia D, siguiendo el esquema que plantea la figura

13.

- Tipo 2

En este caso la serie de barras longitudinales se sita entre dos contornos de los

puntos de la seccin transversal (elegidos siguiendo el esquema de la figura 13). El usuario

puede elegir la fraccin f, en tanto por uno, de distancia entre la barra y el contorno inicial

respecto de la distancia entre ambos contornos. Dicha distancia se mide a lo largo de la

seccin transversal S de la losa, orientada segn los ejes de los apoyos, es decir, en general,

esviada. El valor f puede hacerse variar entre f1, correspondiente al inicio de la serie de

barras, y f2 vlido en el final de la serie.

Las distancias entradas por el usuario en ambos tipos de definicin sern: positivas

cuando se desee que la barra quede situada a la derecha del primer contorno elegido

(cuando se avanza siguiendo la directriz) y negativas en caso de querer emplazar la barra a

la izquierda del contorno.


Figura 13: Sistemas de definicin de la posicin de las barras.


3.7 Definicin de los aligeramientos

Para definir los aligeramientos debe tenerse en cuenta los aspectos siguientes:

Los aligeramientos son opcionales. La seccin puede ser aligerada o maciza.

En caso de existir aligeramientos, stos se definen en las bandas en zona de

centro de vanos; es decir no pueden situarse sobre los ejes de apoyos.

Para cada vano del puente todos los aligeramientos se definen entre las mismas

secciones transversales de inicio y final. No puede haber varios aligeramientos

en un mismo vano con diferentes longitudes o con diferentes secciones que

definan sus extremos. En consecuencia, CivilCAD2000 solicita que se defina,

para aquellos vanos en los que existan aligeramientos, las secciones inicial y

final dando sus distancias s (m) al eje de apoyos inicial medida sobre la directriz.

Acto seguido, debe indicarse, para estos vanos, el nmero de grupos de

aligeramientos a definir en cada vano. (Dilogo Forma de la opcin

Aligeramientos).

Figura 14: Esquema de posicin de los aligeramientos.

Un grupo de aligeramientos define un conjunto de aligeramientos situados entre dos

barras longitudinales del puente. Si el usuario define grupos de aligeramientos se podr

beneficiar de una entrada de datos ms sencilla y cmoda.

Para cada grupo de aligeramientos hay que introducir los datos siguientes:

El dimetro de los aligeramientos (m) (D)


La distancia (con valor positivo) del centro del aligeramiento a la fibra superior

del puente (m) (H)

Barra 1 y Barra 2. Si el vano es recorrido por n series de barras longitudinales,

barra 1 y barra 2 definen los ordinales de dos de dichas barras (numeradas de

izquierda a derecha). El programa situar tantos aligeramientos como espacios

haya entre las barras existentes entre barra 1 y barra 2.

Es decir, si por ejemplo hay 5 barras, si barra 1 = 1 y barra 2 = 4, CivilCAD2000

situar tres aligeramientos, entre las barras 1 - 2, 2 - 3 y 3 - 4.

Si se quiere introducir un aligeramiento entre el contorno izquierdo de la losa y la

primera barra hay que escribir barra 1 = 0, barra 2 = 1.

Si se desea que est entre la ltima barra y el contorno derecho habr que escribir

barra 1 = n = 5, barra 2 = n + 1 = 6.

Si barra 1 y barra 2 coinciden el programa situar el aligeramiento centrado en dicha

barra.

f, este parmetro expresa el cociente de la distancia del centro de cada

aligeramiento a la barra izquierda de las dos entre las que se encuentra

posicionado, dividido por la distancia entre ambas barras. Es una relacin, pues,

en tanto por 1.

Si se quiere definir ms de un aligeramiento entre cada dos barras bastar definir

dos grupos de aligeramientos con dos f distintas, por ejemplo f = 0.3333 y f = 0.6666. En

cualquier caso, si la ubicacin no es equiespaciada siempre se puede definir

individualmente la posicin de cada aligeramiento relativa a las barras que lo rodean.

Al igual que ocurra con la definicin de las barras transversales y longitudinales el

usuario puede modificar a posteriori el nmero de aligeramientos, eliminando o aadiendo

grupos de aligeramientos en cualquier vano.

Figura 15: Definicin de los aligeramientos.


3.8 Definicin general del pretensado

La Losa puede ser armada o bien postesada. En este ltimo caso es preciso

introducir el pretensado.

Un cable de pretensado es un grupo de vainas o tendones con las mismas secciones

S de arranque y final y con una idntica definicin en alzado.

Al definir el emparrillado, el usuario debe introducir las barras longitudinales

pensando en la trayectoria que describen en planta los cables, puesto que cada cable

recorrer una serie de barras longitudinales en planta y sobre estas barras se aplicar el

sistema equivalente de cargas del pretensado.

Para cada cable, el usuario debe dar el nmero de vainas a situar a lo largo de cada

serie de barras longitudinales existentes en las bandas de discretizacin de centro de vanos.

En las zonas de apoyos, CivilCAD2000 busca para cada vaina aquellas barras

longitudinales de la banda de discretizacin que minimizan la discontinuidad que pudiera

haber al cambiar de banda.

Debe tenerse en cuenta que los cables pueden recorrer ms de un vano. En ese caso

cada uno de los vanos deber tener el mismo nmero de series de barras longitudinales en

sus bandas centrales.

3.8.1 Calendario

El usuario debe entrar, en primer lugar, el nmero de cables que se tesa en cada fase

constructiva y el da en que se ejecuta cada tesado.


3.8.2 Posicin de los cables en planta

Debe definirse la posicin de los extremos de cada cable, dando la distancia s (m)

de las secciones transversales S en que se encuentran al eje de apoyos inicial medida segn

la directriz. (Opcin Posicin del men Pretensado).

Tal como se ha comentado, CivilCAD2000 permite disponer vainas de pretensado

en cada una de las series de barras longitudinales de la banda de centro de vano. El

programa necesita conocer cuntas vainas son asignadas a cada barra. En el apartado

Vainas del dilogo Posicin de la opcin Pretensado aparece un cuadro de

dilogo en el que, para cada cable, el usuario debe dar el nmero de vainas a disponer a lo

largo de cada serie de barras longitudinales empezando por la situada a la izquierda. Si se

introduce un valor nulo significar que en la correspondiente serie de barras longitudinales

no hay vaina alguna.

La fuerza del tesado total del cable, as como el rea de la armadura activa se

repartir entre las distintas series de barras longitudinales proporcionalmente a la

asignacin del nmero de vainas. Es decir, se supone que todas las vainas de un mismo

cable tienen el mismo dimetro y rea del acero.

Los cables deben ser ordenados por fases constructivas. Es decir, los primeros

cables deben ser los de la primera fase, a continuacin los de la segunda fase constructiva y

as sucesivamente.

Es importante considerar que los cables pueden recorrer ms de un vano. En este

caso en cada una de las bandas centrales que recorra el cable debe haber el mismo nmero

de barras longitudinales.

Figura 16: Descripcin de la posicin de los cables de pretensado.


Debe definirse tambin la fuerza en los anclajes en toneladas para cada cable,

teniendo en cuenta que si tenemos un anclaje pasivo hay que introducir un valor nulo y que

al menos una de las dos fuerzas ha de ser no nula.

3.8.3 Parmetros de Tesado

Activando la opcin Parmetros del Pretensado, el usuario debe introducir

para cada cable los parmetros siguientes:

Mdulo de Young

Penetracin de cua (mm)

Dimetro de las vainas (m)

Coeficiente de prdidas por rozamiento lineal K (tal como se define en la norma

EHE).

Coeficiente de prdidas por rozamiento angular (tal como se define en la

norma EHE).

Resistencia ltima de la armadura activa.

rea de tesado que se expresa en mm 2 y es la suma de las reas del acero de

todas las vainas del cable. Se supone que todas las vainas tienen la misma rea.

Por ltimo, el usuario debe indicar el nivel de humedad relativa (%) media del

ambiente y el espesor ficticio de la seccin de la losa que ser considerado en el clculo de

las prdidas de pretensado, tal como se establece en la norma EHE.

3.8.4 Definicin de los cables en alzado

Un cable cualquiera est constituido por un nmero ilimitado de tramos. El tramo

es la unidad bsica de definicin del cable y est formado por varios segmentos de rectas y

parbolas.

Hay 12 tipos distintos de tramos, segn el nmero de rectas y parbolas que lo

componen y las condiciones de tangencia impuestas con los tramos anterior y posterior.

Para cada tramo de cable hay que indicar el valor de la longitud en planta (S) (m) de

cada segmento de recta y parbola, as como la distancia de la cara superior de la seccin al

cable (H) (m), en distintos puntos del tramo.

Gracias a la entrada de datos por tramos, la definicin geomtrica de los cables en

alzado resulta ser una operacin muy sencilla y dotada de una gran flexibilidad.


Figura 17: Definicin de los tipos de tramos de cable.


3.9 Acciones permanentes

CivilCAD2000 ofrece una forma cmoda y rpida de introducir las cargas, pues

stas se generan automticamente sobre el emparrillado, debiendo introducir el usuario

solamente los parmetros estrictamente necesarios para su caracterizacin.

A continuacin se listan los parmetros a definir para cada tipo de carga y se

explica la forma con que CivilCAD2000 genera las cargas sobre el emparrillado asociadas

al mismo

- Peso Propio

El usuario debe entrar la densidad del hormign (T/m 3

).

El peso propio de la losa se representa mediante un conjunto de cargas verticales en

las barras longitudinales. El peso de las culatas (parte del puente entre sus secciones

extremas y los ejes de apoyos de los estribos) se considerar mediante unas cargas

verticales aplicadas en las barras transversales extremas.

- Superestructura

La superestructura se define dando una carga superficial de peso de pavimento

(T/m 2

) y especificando los anchos (m) de las aceras izquierda y derecha, en los cuales no

acta dicha carga.

El programa traduce la accin de esta carga en un conjunto de cargas verticales

actuando sobre las barras longitudinales de la losa.

Por otro lado, CivilCAD2000 permite considerar la accin del peso de las aceras.

Para ello pide el valor de sus pesos y las distancias de sus centros de gravedad a los

contornos exteriores. Con los anteriores parmetros entrados, el programa crea un conjunto

de cargas repartidas verticales y momentos torsores repartidos que representan la accin del

peso de las aceras.

Tal como establece la IAP, CivilCAD2000 considerar automticamente 2 hiptesis

para la accin de la superestructura: una, con las cargas tal como las ha entrado el usuario,

y otra con idnticos valores, salvo la carga superficial (debida al peso del pavimento), que

ser incrementada en un 50 %.

- Descenso de Apoyos

El usuario debe definir el valor del descenso de los apoyos (en valor positivo y en

metros) previsto para la losa. CivilCAD2000 calcular la envolvente de esfuerzos en la

combinacin de descenso de los distintos ejes de apoyos que produzca el resultado ms

desfavorable para el efecto que se est analizando. Se supone que para un mismo eje, todos

sus apoyos sufren el mismo descenso simultneamente.


3.10 Acciones variables

- Sobrecarga Repartida

Hay que dar el valor de la carga repartida (T/m 2

) actuante. El programa evaluar la

envolvente de la combinacin aditiva de todas las hiptesis de carga. Una hiptesis de

carga consiste en cargar una barra longitudinal con la carga extendida sobre su rea

tributaria. Habr, por tanto, tantas hiptesis como barras longitudinales.

En el cuadro de dilogo el usuario debe introducir el ancho (m) de las bandas

(aceras) en los contornos extremos del puente por donde no desea extender la sobrecarga.

Se cargar por tanto exclusivamente la zona que quede entre las aceras definidas.

- Carro de Cargas Puntuales

Se calcular la envolvente de los esfuerzos producidos por el paseo de un carro a

definir por el usuario (se puede elegir el carro estndar o bien caracterizar uno distinto). El

carro puede definirse dando un conjunto de cargas puntuales y su posicin segn unos ejes

en sentido longitudinal X (avance del carro) y transversal Y (perpendicular). Las distancias

relativas entre las cargas se mantendrn constantes durante el avance del carro. Dichas

distancias se definen por tanto dando las coordenadas de posicin de cada carga respecto de

un origen de ejes locales del carro. El carro se mover en la parte del tablero delimitada por

los anchos de las aceras izquierda y derecha definidos por el usuario.

Es decir, el programa sumar automticamente 0.5 m al valor del ancho de acera

entrado por el usuario para obtener la anchura total de la zona que no podr invadir el

carro.

El programa pregunta la distancia incremental con la que mover el carro

longitudinalmente y el nmero de trayectorias longitudinales a lo largo del puente en las

que moverlo. Si se especifica una sola trayectoria el programa situar el carro en el centro

de los contornos extremos definidos por el usuario mediante las aceras. Si son dos las

trayectorias solicitadas por el usuario, se situarn en los bordes interiores de los contornos

y, para ms de dos trayectorias, el programa las situar entre las dos trayectorias extremas

de forma equidistante.

Figura 18: Definicin de las aceras en sobrecarga y carro.


- Gradiente Trmico

El usuario debe entrar el coeficiente de dilatacin trmica del hormign ( C -1

) y las

variaciones de temperatura positivas entre fibras superior e inferior del puente y entre

fibras inferior y superior. El programa genera, entonces, dos hiptesis de carga aplicando

una curvatura impuesta en las barras longitudinales equivalente a la accin trmica con los

dos intervalos de variacin de temperatura definidos.

- Accin vertical del viento

CivilCAD2000 pide al usuario el valor de la velocidad de clculo del viento V c

(m/s). Dicha velocidad ser utilizada para evaluar el empuje vertical a aplicar en el tablero

segn la expresin descrita en el punto e1.2) del apartado 3.2.3.2.1. de la IAP. El empuje

total ser aplicado segn 4 hiptesis en la mitad de cada tablero y con sentido ascendente y

descendente, obtenindose la envolvente al escoger el resultado ms desfavorable de cada

hiptesis.

3.11 Accin ssmica

En caso de querer considerar la accin ssmica, el usuario debe introducir, para cada

nodo del emparrillado, el valor de una carga puntual (T) que actuar con direccin vertical.

Estas cargas equivalentes a la accin ssmica sern aplicadas sobre el emparrillado en 2

hiptesis: una con el signo tal como las ha entrado el usuario y otra con el signo contrario.

La envolvente de esfuerzos se hallar comparando los resultados de ambas hiptesis y

eligiendo el ms desfavorable.

3.12 Coeficientes de seguridad

El usuario debe introducir los valores de los coeficientes de seguridad f de las

acciones tal como se definen en las normas EHE e IAP. Los valores propuestos por defecto

son los siguientes:

Accin CF1 CD1 CF2 CD2 CF3 CD3

Peso propio 1 1 1 1,35 1 1

Superestructura 1 1 1 1,35 1 1

Sobrecarga repartida 0 1 0 1,5 0 1

Paseo del carro 0 1 0 1,5 0 1

Gradiente trmico 0 1 0 1,5 0 1

Descenso de apoyo 0 1 0 1,5 0 1

Pretensado instantneo 0,9 1,1 1 1 1 1

Prdidas de pretensado 1 1 1 1,35 1 1

Accin del viento 0 1 0 1,5 0 1

Accin smica 0 0 0 0 1 1


, donde:

CF 1, coeficiente para los efectos favorables en el estado lmite de utilizacin.

CD 1, coeficiente para los efectos desfavorables en el estado lmite de utilizacin.

CF 2, coeficiente para los efectos favorables en las situaciones persistentes o

transitorias del estado lmite ltimo.

CD 2, coeficiente para los efectos desfavorables en las situaciones persistentes o

transitorias del estado lmite ltimo.

CF 3, coeficiente para los efectos favorables en las situaciones accidentales del

estado lmite ltimo.

CD 3, coeficiente para los efectos desfavorables en las situaciones accidentales del

estado lmite ltimo.

El usuario debe tambin entrar el valor de los coeficientes de combinacin 0

(valor de combinacin), 1 (valor frecuente) y 2 (valor cuasi-permanente), tal como se

definen en las normativas EHE-IAP. Debe tambin introducir el valor de los coeficientes

de minoracin de la resistencia del hormign c y del acero s en las situaciones persistente

y accidental.

3.13 Guardar emparrillado

Existe la posibilidad de generar un proyecto de barras a partir de la losa para poder

ser editado desde el mdulo de Clculo matricial.

4 CLCULOS REALIZADOS

4.1 Configuracin del clculo

En el epgrafe Clculo/Configuracin se muestra un dilogo en que el usuario

puede elegir entre las siguientes opciones:

- Generar archivos ASCII del clculo matricial para cada tipo de carga (.txt) cada

vez que se ejecute el clculo de la losa.

- Calcular slo las envolventes afectadas por los cambios, cada vez que se ejecute

de nuevo el clculo de la losa.

- Realizar el clculo de esfuerzos al Aceptar o Aplicar un dilogo. Esta opcin es

til en la fase de dimensionamiento de la estructura.

- Ejecutar la revisin de datos entrados por el usuario. Es til desactivar la revisin

de los datos en caso de querer obtener ciertos resultados a pesar de que la estructura no est

correctamente entrada en su totalidad.

Cada vez que el programa calcula las caractersticas de los materiales de todas las

barras del emparrillado (rea, inercia a flexin e inercia a torsin) se da la oportunidad al

usuario de personalizar los valores de cuantas barras desee.


Para ello en el presente cuadro de dilogo se dan dos posibilidades para cada una de

las propiedades de cada barra:

- Valor 0: las caractersticas de cada barra seguirn siendo las que calcule el programa.

- Valor >0: el programa asignar el nuevo valor a la caracterstica mecnica de la barra

referida.

En las barras longitudinales en seccin maciza el programa calcula la inercia a

torsin mediante la expresin:

I t = k * (a * b 3

) * C

, donde

- C es 1/2 o 3/4 segn la barra sea interior o exterior.

- a, b son el ancho y el canto de cada barra.

- k , para el clculo de k el usuario debe escoger entre 2 posibilidades:

Opcin A) k = 1/3

Opcin B) k = f (a / b), donde a, b son el ancho y el canto de cada barra.

4.2 Clculo de esfuerzos

Una vez se ha completado la entrada de datos del mdulo, el usuario puede ejecutar

el clculo de las envolventes de esfuerzos activando la orden Ejecutar bajo el epgrafe

Clculo.

Al hacerlo, CivilCAD2000 realiza, en primer lugar, un chequeo automtico de la

informacin para detectar posibles errores en la definicin de la losa entrada por el usuario.

Si el chequeo resulta ser satisfactorio, el programa inicia el proceso de clculo en el cual

obtiene las envolventes de esfuerzos, movimientos y reacciones de la losa para cada tipo de

carga y procesa los resultados para obtener las envolventes globales de clculo.

Cada envolvente calculada es almacenada en un archivo con extensin .cmb,

donde se detalla el funcionamiento del mdulo de clculo matricial del programa.

Por otro lado, el usuario puede hacer que el programa genere los archivos ASCII

con extensin .txt para el clculo realizado para cada tipo de carga. En estos archivos se

da un listado de definicin del emparrillado, de las cargas actuantes y de los esfuerzos,

reacciones y desplazamientos obtenidos en el clculo para ese tipo de carga.

CivilCAD2000 efecta el clculo de tres tipos de envolventes: las referentes al

estado lmite de servicio o de utilizacin (ELS) y las correspondientes a las situaciones

persistentes y a las accidentales del estado lmite ltimo (ELU).

Los tipos de carga que intervienen en el clculo, los coeficientes de seguridad empleados

son los ya especificados.


4.3 Clculo de la prueba de carga

Permite efectuar el clculo del puente sometido a una prueba de carga definida por

el usuario. Debe definirse en primer lugar la geometra del tipo de camin previsto para la

prueba de carga, dando:

- Nmero de ruedas y carga aplicada en cada rueda. Debe entrarse la carga en T y

con valor positivo.

- Coordenadas d l, d t de posicin de cada rueda respecto de unos ejes locales de

definicin del camin.

Figura 19: Esquema del camin de la prueba de carga.


La distancia d l (m) se toma en la direccin de avance del camin mientras que la

distancia d t (m) se mide en direccin perpendicular a la del avance.

A continuacin debe entrarse la posicin de cada camin a situar en el puente en la

prueba de carga, dando:

- Coordenadas de posicin del origen de coordenadas locales de cada camin

respecto de los ejes globales (x, y) utilizados para dar las coordenadas de los puntos

de definicin de los contornos de la losa.

- ngulo (g) que forma la alineacin del eje local dl del camin con el eje global x

de definicin del tablero.

Figura 20: Posicin del camin respecto a la directriz.

5 SALIDA DE RESULTADOS

Las salidas de resultados del mdulo se obtienen al activar las opciones incluidas en

la ventana de proyecto bajo el nombre "Salida". Estn agrupadas en 4 apartados: listados,

planos de definicin geomtrica, planos de pretensado y grficas de resultados.

Una vez ha sido ejecutado el clculo de esfuerzos, el programa permite obtener

figuras y listados descriptivos de la geometra, los esfuerzos y las tensiones en la losa.

CivilCAD2000 se vale de los archivos .cmb generados para representar los resultados.

Por ello, si el usuario vara alguno de los parmetros que definen la geometra, cargas o

discretizacin de la losa, debe volver a ejecutar el clculo global de esfuerzos para

actualizar aquellas envolventes afectadas por el cambio.


A continuacin se describen las distintas opciones de obtencin de resultados que

presenta el mdulo.

5.1 Listados

- Memoria de clculo

Al seleccionar la opcin Memoria, CivilCAD200 pide al usuario el nombre de un

archivo .txt en el que escribir la memoria de clculo de la losa. El programa plantea

distintas posibilidades que permiten incluir o no una serie de listados opcionales

descriptivos del clculo. El contenido de la memoria es el siguiente:

- Definicin de la Losa

- Contornos de definicin en planta

- Ejes de apoyos y situacin de los neoprenos

- Definicin de la forma de la seccin transversal

- Valor de las cargas actuantes

- Fases y tramos de hormigonado

- Parmetros de discretizacin de la losa

- Definicin del pretensado

- Coeficientes de seguridad y de combinacin.

- Listados de Esfuerzos

- Envolventes de flectores y cortantes mximos y mnimos para cada tipo de

carga.

. Peso propio (para cada fase constructiva).

. Superestructura

. Sobrecarga repartida

. Carro de cargas puntuales

. Gradiente trmico

. Descenso de apoyos

. Accin vertical del viento

. Accin ssmica

. Pretensado: esfuerzos por tesado de cada fase y por las prdidas

en cada intervalo del calendario de la vida de la estructura.

- Envolventes de flectores y cortantes mximos y mnimos en cada instante

significativo del calendario de la vida de la estructura (Estado Lmite de

Utilizacin, situaciones caracterstica, frecuente y casi-permanente).

- Envolvente global de flectores y cortantes mximos y mnimos en los

estados lmites de utilizacin (situaciones caracterstica, frecuente y casi-

permanente) y ltimo (situaciones persistente y accidental).


Todas las envolventes anteriores se presentan dando los esfuerzos por metro

lineal de ancho de la losa. Los esfuerzos se listan a lo largo del puente para

todas las barras longitudinales presentes en cada seccin transversal del

puente. Los flectores los cortantes se escriben por metro lineal.

- Listados de Tensiones

- Envolvente de tensiones mximas y mnimas en las fibras superior e

inferior de la losa para cada instante significativo del calendario de la vida

de la estructura en las situaciones caracterstica, frecuente y casi-

permanente.

- Envolvente global de tensiones mximas y mnimas en las fibras superior e

inferior de la losa en las situaciones caracterstica, frecuente y casi-

permanente.

Todas las envolventes anteriores se presentan a lo largo del puente, dando

las tensiones obtenidas en todas las barras longitudinales presentes en cada

seccin transversal del puente. Las tensiones se escriben en T/m 2.

- Listados de Reacciones en Neoprenos

- Envolvente de reacciones para cada tipo de carga

- Envolvente global de reacciones (estado lmite de utilizacin en las

situaciones caracterstica, frecuente y casi-permanente).

Las reacciones se listan para cada apoyo y se dan en T.

- Listado de esfuerzos

Se listan los esfuerzos (axil, cortante, torsor o flector) mximos o mnimos a lo

largo del puente, dando los valores por metro lineal existente en cada barra longitudinal en

distintas secciones transversales de la losa para una envolvente a seleccionar por el usuario.

Los listados pueden obtenerse dando los valores de los esfuerzos en los dos extremos de

cada barra o bien promediando los valores existentes en los extremos de barra de un mismo

nodo.

En el listado se puede obtener tanto el valor del esfuerzo en s como el del tanto por

uno que cada barra longitudinal se lleva respecto del valor total que se da en la seccin

transversal de la seccin.

- Listado de Tensiones

Se listan las tensiones normales mximas o mnimas en la fibra superior o inferior a

lo largo del puente, dando los valores existentes en los extremos de cada barra longitudinal

de la losa para una envolvente a seleccionar por el usuario.


Al igual que en el caso de los esfuerzos, se puede obtener un listado de las tensiones

en los dos extremos de cada barra o bien promediar los valores resultantes en los extremos

de barra que coinciden en un mismo nodo.

- Listado de Movimientos

Se listan los desplazamientos verticales y giros entorno a los ejes x e y en los nodos

del emparrillado de discretizacin.

- Listado de Tensiones de pretensado

- Listado de Coeficientes de excentricidad

Se listan los coeficientes de excentricidad del carro para momentos flectores

positivos y negativos.

5.2 Planos de Definicin Geomtrica

- Planta general

Dibuja la directriz, los contornos exteriores, interiores, ejes de apoyos, neoprenos, culatas y

aligeramientos.

- Seccin transversal

El usuario da la distancia sobre la directriz a la que se desea obtener la seccin.

CivilCAD2000 dibuja la seccin, obtenida con el criterio expuesto. Si se interceptan

aligeramientos, el programa los representa.

- Seccin longitudinal

Se dibuja la seccin longitudinal intermedia. En ella se representan tambin las culatas, los

ejes de apoyos y los aligeramientos.

5.3 Planos de pretensado

- Planta de pretensado

Genera una planta de los cables de pretensado.

- Alzado de pretensado

Permite dibujar el alzado longitudinal de un tramo de definicin en alzado de un cable

cualquiera.

5.4 Grficas de resultados

- Esquema de discretizacin


El mdulo Losa permite visualizar el emparrillado generado. Para ello se ofrecen tres

tipos de grficos:

- Planta

Este grfico representa el emparrillado en 3D. Para ver una planta en dos

dimensiones del mismo, debe pasarse de la perspectiva axonomtrica a una

proyeccin en el plano x - y. (Opcin Perspectiva al activar el botn derecho del

ratn). CivilCAD2000 pregunta si se quiere rotular las barras, nodos y materiales, y

pide el punto de insercin y la escala.


Hay que dar la distancia (m) medida segn la directriz a la que se desea obtener la

seccin. El programa dibuja entonces la seccin y las barras longitudinales y

transversales. En un vano cualquiera, la seccin representada en sus extremos es

paralela a los ejes de apoyos y va girando gradualmente entre ambas alineaciones a

lo largo del vano.


En este caso se obtiene una seccin longitudinal del puente, en la que se representan

las barras transversales y longitudinales. Este grfico permite visualizar las

longitudes atribuidas a cada banda de discretizacin.

- Leyes de esfuerzos

El programa permite generar distintos tipos de figuras relacionadas con los esfuerzos. En

todas ellas el usuario debe responder las siguientes cuestiones:

- Tipo o combinacin de carga del que se quieren visualizar los esfuerzos (es decir,

el usuario elige el archivo .cmb del cual obtener los esfuerzos).

- Estado lmite para el que han sido obtenidos (EL de Servicio o EL ltimo).

- Situacin caracterstica frecuente o casi permanente si se ha elegido el E.L.

Servicio o Situacin persistente o accidental si se ha escogido el E.L. ltimo.

- Esfuerzo a mayorar.

- Acotar o no con nmeros los esfuerzos en las figuras.

Los valores de los esfuerzos que representados son por unidad de longitud de la seccin a

la que se refieren.

Las opciones disponibles para las leyes de esfuerzos son:


- Planta

Se dibuja la planta del emparrillado con los valores envolventes mximos o

mnimos de los esfuerzos en los extremos de barras para el archivo .cmb elegido.


Se escoge la seccin dando la distancia medida segn la directriz al eje de apoyos

inicial. Sobre la seccin se dibujan los esfuerzos mximos y mnimos por metro

lineal en las barras transversales o bien en las longitudinales.


Se debe escoger entre visualizar los esfuerzos en las barras longitudinales o bien en

las transversales. Permite generar dos tipos de figuras:

- Seccin individual.

Muestra los esfuerzos a lo largo de una seccin longitudinal situada a una

fraccin de distancia entre los dos contornos exteriores. Se dibujan los valores

mximos y mnimos de los esfuerzos.

- Envolvente

Se comparan los valores de los esfuerzos por metro lineal en cada una de las

series de barras longitudinales y se obtiene la envolvente longitudinal de los

valores mximos y mnimos.

- Leyes de tensiones

Estas figuras muestran las tensiones normales del puente asociadas a los esfuerzos en las

barras longitudinales y calculadas mediante la expresin lineal:

I

v M

A

N

, donde


, tensin.

N, axil en la barra

M, flector en la barra

A, rea de la barra

I, inercia de la barra

v, distancia del centro de gravedad a la fibra considerada

El programa permite obtener distintos tipos de figuras. Para cada una de ellas hay que

elegir entre:

- Tipo o combinacin de carga del que se desea visualizar las tensiones (el usuario

elige, por tanto, un archivo .cmb con cuyos esfuerzos calcular las tensiones).

- Fibra (superior o inferior) en que obtener las tensiones.

- Situacin caracterstica, frecuente o casi-permanente.

- Acotar o no las tensiones.

Las tensiones se evalan siempre con los esfuerzos obtenidos para el estado lmite de

servicio.

Los dibujos que pueden obtenerse son los siguientes:

- Planta

Para cada barra se dibujan las tensiones mximas o mnimas obtenidas en sus

extremos.


Se dibujan las tensiones mximas y mnimas en las barras longitudinales de una

seccin transversal definida por la distancia medida segn la directriz al eje de

apoyos inicial del puente.


Obtiene las tensiones mximas y mnimas en una de las dos modalidades

siguientes:

- Seccin individual


Muestra las tensiones a lo largo de una seccin longitudinal situada a una

fraccin de distancia entre los contornos exteriores.

- Envolvente

Se comparan los valores obtenidos en cada una de las series de barras

longitudinales y se representa la envolvente longitudinal de las tensiones

mximas y mnimas.

Date post:	16-Nov-2015
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CivilCAD2000. Manual Del Usuario. Módulo de Losas

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