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Podrá trabajar con este tipo de elemento cuando tenga licenciado el módulo EHwin - Estructuras de hormigón. Sólo podrá modificar elementos constructivos de hormigón cuando se encuentre en el modelo de elementos constructivos.
Este cuadro de diálogo es accesible de tres formas (siempre dentro del modelo de elementos constructivos):
Recuerde que los elementos constructivos se generan de forma automática a partir del modelo de barras al acceder a la opción Ver / Modo barras - elementos constructivos ().
Cuando está activa la solapa "Modelo de EC", las barras de hormigón pasan a ser consideradas Elementos constructivos de hormigón, y tienen propiedades diferenciadas del resto. El elemento constructivo de hormigón es creado automáticamente por el programa y representa grupos de barras en los que el armado se va a realizar de manera continua (por ejemplo: una viga continua o un dintel o un pilar de edificio ). En este elemento constructivo el armado no se interrumpe en su totalidad, es decir, se pueden establecer cortes y anclajes de barras parciales; y los diámetros de armadura utilizados son los mismos a lo largo del elemento.
Las vigas de atado y vigas centradoras también forman elementos constructivos de hormigón.
La ventana de propiedades consta de una Parte_común, y una serie de solapas, que son:
En la parte derecha de la ventana Propiedades del Elemento Constructivo aparece un croquis del elemento seleccionado, los datos geométricos de la barra y los siguientes campos:
En esta solapa se ajusta una serie de datos auxiliares del material que permiten calcular valores como los recubrimientos:
En este apartado se ajustan los datos generales de cálculo de la barra:
Esta opción es útil para acelerar el proceso de cálculo y se basa en imponer unas condiciones límite en la sección de manera que se converja a la solución más rápidamente; en algunos casos esta opción puede hacer que la sección sea mayor que la necesaria; en los casos en que ocurra esto, es más conveniente desactivar esta opción en el cálculo de ese elemento constructivo
En el caso de haber seleccionado la función del elemento “Automática”, el programa, determinará mediante el cálculo el comportamiento de dicho elemento constructivo; existen dos métodos para determinarlo:
Esta opción iguala a cero la inercia a torsión del elemento seleccionado, de forma que esta barra no estará sometida a torsión.
Esta opción es muy importante de cara al cálculo de la estructura. El método empleado por ESwin para el cálculo de esfuerzos y desplazamientos es el conocido como el método directo de la rigidez, y se basa en el planteamiento de un sistema de ecuaciones global de la estructura que relaciona las fuerzas y reacciones aplicadas en cada grado de libertad de la estructura con los desplazamientos obtenidos tras la aplicación de dichas cargas.
El planteamiento del sistema de ecuaciones de este tipo se basa en la creación de una matriz de rigidez, la cual estará formada por las constantes que relacionan esfuerzo con desplazamiento en cada grado de libertad. Cada elemento ij de la matriz de rigidez representa la fuerza que hay que hacer en el grado de libertad i para obtener un desplazamiento unitario en j.
Por ejemplo, en la figura siguiente aparece una barra con seis grados de libertad numerados. Para desplazar una unidad (δ=1) el grado de libertad 4, habrá que aplicar una fuerza igual a F=EA/L · δ=EA/L, y sin aplicar ninguna fuerza en el grado 5 y ningún momento en el grado 6. Así, el elemento 4-4 de la matriz de rigidez de la barra será EA/L, y los elementos 4-5 y 4-6 serán iguales a cero.
Pues bien, si a continuación se conectara otra barra igual a partir del nudo considerado, en el grado de libertad 4 se sumarían las influencias de ambas barras, ya que ahora en ese grado de libertad, para obtener un desplazamiento hay que hacer una fuerza igual al doble, ya que hay que deformar dos barras en vez de una. Es decir, en este caso el elemento 4-4 sería igual a 2·EA/L.
Ahora supóngase que el siguiente caso: un nudo en el que se unen tres barras perpendiculares entre sí. Considerando únicamente los grados de libertad correspondientes a los giros en los ejes X, Y, Z:
En este caso, el momento según el eje Z (grado 1) es momento flector para las barras A y B, mientras que para la barra C es torsor. Así, el elemento 1-1 en la matriz de rigidez de esa estructura sería: KmZ,a+KmZ,b+Kt,c , donde:
En una barra de sección cualquiera, la rigidez a torsión Kt es directamente proporcional al módulo de inercia a torsión J:
Si se hace J=0 activando la opción "Despreciar la inercia a torsión en elemento de hormigón", en el caso anterior, el reparto de momentos según el eje Z se realizará únicamente entre las barras a y b. Si por el contrario, no se activa esta opción, la barra c recibirá un cierto momento torsor.
En el caso anterior aparecía un nudo con tres barras perpendiculares entre sí, de forma que siempre se pueden transmitir los esfuerzos en forma de momentos flectores. Sin embargo, si la barra b desapareciera, y se despreciara su inercia a torsión, no existiría la posibilidad de transmitir momentos de la barra a a la c, y por tanto, para que exista equilibrio en el nudo, el momento según el eje Z tiene que ser nulo. En estos casos, despreciar el módulo de torsión equivale a insertar una rótula en el nudo, lo que puede llevar a errores si se aplica en estructuras cuyo equilibrio depende de la resistencia a torsión de las piezas. La estructura que aparece en la figura siguiente es un ejemplo claro: el voladizo está anclado a un dintel horizontal, y la única manera que tiene de transmitir el momento flector es ejerciendo una torsión sobre el dintel.
Si en este caso se desprecia la inercia a torsión del dintel, el programa entenderá que el voladizo puede girar libremente (no habría nada que se opusiera), e interpretaría la estructura como un mecanismo.
Si la barra considerada es un zuncho de borde (coincide con el perímetro de un forjado de losa maciza o reticular), es probable que el programa ignore esta opción, porque por defecto el programa no desprecia la inercia a torsión en este tipo de barras. Si quiere despreciar la inercia a torsión en elementos de este tipo, deberá dirigirse a Datos/Generales - Forjado de losa maciza / Datos/Generales - Forjados reticulares
Si el elemento constructivo de hormigón está sobre un muro de fábrica, deberá activar esta opción, para evitar la transmisión de grandes momentos en la cabeza del muro.
Según la actual Instrucción EHE-08 es obligatorio considerar la torsión en bordes de forjados de losa maciza y reticulares sobre apoyos aislados, cuando los apoyos son continuos, no debe tenerse en cuenta la torsión. Así, cuando se tenga un forjado apoyado sobre un muro será recomendable desactivar la opción Forzar automáticamente la comprobación a torsión en zunchos de contorno. En losas de cimentación se puede interpretar que los apoyos son continuos también, y que por tanto no es necesario tener en cuenta la inercia a torsión en sus bordes.
Esta opción aplica un análisis lineal con redistribución lineal limitada, recogido por la actual EHE en el apartado 19.2.3. El procedimiento se basa en el extinto artículo 21.4 de la Instrucción EHE de 1998, según el cual, para la comprobación de Estados Límite Últimos en dinteles de estructuras sensiblemente intraslacionales, se puede modificar la ley de flectores obtenida del cálculo, siempre que la profundidad de la fibra neutra en los apoyos del dintel sea menor de 0,45d. Esta redistribución de momentos se permite incrementar o disminuir los momentos en los apoyos hasta un máximo de un 15%.
De esta manera se pueden compensar los momentos positivo y negativo de la viga. Así, en vigas con momentos positivo y negativo muy dispares, convendrá aplicar la redistribución de momentos para aprovechar mejor la capacidad portante de la sección.
Este procedimiento es aplicable únicamente a vigas que tienen una rótula en uno de sus extremos.
Mediante estas opciones, el usuario puede imponer unas restricciones a las piezas de cara al cálculo a flexión, que son las siguientes:
Cuando una barra está integrada en una superficie (muro, forjado, etc), siempre es conveniente no considerar el flector en la dirección impedida por la superficie. Por ejemplo, en un pilar embebido en un muro cuyo eje y' es paralelo a la directriz del muro, no tiene sentido considerar la flexión según su eje x'. Lo ideal en estos casos es marcar la opción Total, pero también es cierto esto puede provocar deformaciones excesivas (interpretadas por el programa como un error) en superficieas cuyos nudos de la discretización se encuentren medianamente alejados. Este problema se evita marcando la opción Valores inferiores a, indicando un valor suficientemente alto.
Estas opciones tienen numerosas aplicaciones prácticas, por ejemplo:
En este apartado puede fijarse si se comprobará o no a punzonamiento y hendimiento los nudos de los pilares que conecten con superficies bidireccionales como forjados de losa maciza, forjados reticulares o losas de cimentación.
Esta comprobación no es propia de la barra, sino de la superficie. Será necesario tener instalado algún módulo de superficies bidireccionales (LMwin, LHwin, SBwin, FRwin).
Activando esta opción, el programa no comprobará la resistencia a fuego del elemento constructivo. Active esta casilla cuando el elemento constructivo se encuentre embebido en un forjado, muro, o losa, y por tanto, no se encuentre expuesto al fuego (la comprobación de la losa llevaría implícita la comprobación del elemento constructivo).
Para que se calcule la resistencia a fuego de un determinado elemento, será necesario que éste se encuentre dentro de un sector de incendio.
Esta opción hace que el elemento constructivo editado no sea comprobado para cumplir los requisitos de Vigas y Soportes que establece la norma NCSE-02 en su capítulo 4.5. Para la aplicación de estos requisitos es preciso tener licenciado el módulo RSwin - Requisitos de la norma sismorressitente.
El armado en esquinas es más eficiente que el armado en cara, al ser el brazo mecánico de las armaduras el máximo posible sea cual sea el sentido del momento flector. Sin embargo, si las solicitaciones son fuertes y la pieza requiere mucha sección de acero, es posible que de un fallo por "Separación" al no caber todas las armaduras en las esquinas.
La opción del coeficiente de reparto sólo está disponible en secciones rectangulares.
ESwin no permite el cálculo de las secciones tipo cajón a flexión esviada. Si se encuentra con el caso de alguna sección cajón sometida a flexión esviada, el programa no armará el elemento y le dará el error "Sección incompatible". Para evitar este problema, se recomienda ignorar por completo la inercia de la sección en su eje y' (ver solapa Comprobación).
Con esta opción, el programa evitará la necesidad de dotar a la sección con armadura de compresión a la hora de dimensionar la pieza. Cuando, dada una sección sometida a flexión, se rebasa un cierto valor del momento llamado momento límite, se hace necesario incrementar la resistencia de la cabeza comprimida colocando armadura de compresión. El momento límite depende de las dimensiones de la pieza y de las resistencias del acero y el hormigón; por ejemplo, para un acero B 400S vale 0,39 fck·b·d2. Si se activa esta opción, en aquellos casos en los que se rebase el momento límite, el programa variará las dimensiones de la sección (b y d) en lugar de colocar armadura de compresión.
Esta opción hace que se considere en el cálculo la armadura de compresión existente, aunque se haya colocado por cuestiones constructivas únicamente y no sea necesaria por cálculo. El considerar esta armadura en el cálculo repercute en dos aspectos fundamentales:
Comprobación general | Comprobación con armadura de compresión | ||||||
Vrd= valor de cálculo del cortante. Vu1= cortante de agotamiento de la sección por compresión |
(Ømin= diámetro de la barra comprimida más delgada) (Ømax=diámetro de la barra comprimida más gruesa) |
Si está marcada la opción, en el caso que el elemento constructivo no cumpla la comprobación de deformación, el programa aumentará directamente la sección, y no intentara cumplir aumentando la armadura (de acuerdo con EHE la cuantía de armadura dispuesta puede influir en el valor de las flechas diferidas).
Esta opción determina la forma de buscar los apoyos en un elemento constructivo de hormigón.
Por defecto, cuando ESwin busca los apoyos de un elemento constructivo, localiza los nudos de éste que están unidos a otras barras de la estructura y toma como apoyos aquellos que sufren un desplazamiento despreciable. Por ejemplo, si una viga apoyara en dos pilares en sus extremos y tuviera un pilar apeado en el centro del vano, el programa localizaría los tres nudos, pero sólo tomaría como apoyos los pilares de los extremo. Por este método, los apoyos siempre coinciden con los nudos.
Activando esta opción, el programa utiliza un método más avanzado que consiste en hacer un análisis de la deformada obtenida del cálculo elástico, y determinar los apoyos buscando aquellos puntos que sufran menos deformación. La evaluación de la luz de un elemento constructivo por este criterio es mejor como norma general, y este método es especialmente recomendable para elementos constructivos integrados en placas bidireccionales (reticulares o losas macizas), por ejemplo, en vigas próximas a pilares que no cortan a éstos necesariamente.
Existen tres métodos para el cálculo de flechas:
SISTEMA ESTRUCTURAL | Elementos fuertemente
armados (ρ =As/b0d =0,015) |
Elementos débilmente
armados (ρ =As/b0d =0,005) |
Viga simplemente apoyada. Losa uni o bidireccional simplemente apoyada |
14 | 20 |
Viga continua en un extremo Losa unidireccional continua en un solo lado |
18 | 26 |
Viga continua en ambos extremos. Losa unidireccional continua | 20 | 30 |
Recuadros exteriores y de esquina en losa sobre apoyos aislados | 16 | 23 |
Recuadros interiores en losa sobre apoyos aislados | 17 | 24 |
Voladizo | 6 | 8 |
Esta opción permite fijar la hipótesis de carga para las comprobaciones relativas a los Estados Límite de Servicio de Fisuración y Deformación, pudiendo elegir entre combinaciones de carga de carácter Poco probable (si se desea un análisis muy riguroso), Casi permanente (caso normalmente recomendado para la mayoría de las construcciones) y Frecuente (para análisis medianamente riguroso).
Cuando está activa la casilla Aplicar criterios del CTE para elementos de cimentación y hormigón (Datos->Generales->Normativa) el tipo de hipótesis para los cálculos a deformación se selecciona de forma automática, ignorando la selección marcada en este desplegable.:
Esta solapa sólo está habilitada cuando el método de comprobación de la deformada es el "General" o "Tabla esbelteces". Cuando el cálculo se realiza por el método "Simplificado", se aplican únicamente los criterios definidos en Datos/Generales - Edificio.
Las opciones de esta solapa se habilitan únicamente si se desactiva la casilla Aplicar criterios del CTE. En caso contrario, los límites de la flecha aplicados serán los definidos en Datos/Generales - Edificio.
En estos cuadros se puede fijar los valores máximos de las flechas activa y total, distinguiendo entre vanos y voladizos. Para ello, se indicarán dos límites: uno absoluto (en cm) y otro relativo (expresado como fracción de la luz). Sean cuales sean los límites impuestos, el programa calculará la flecha de forma que no se sobrepase el menor de los dos valores.
La flecha total es la suma de la flecha instantánea (producida en el momento en el que se aplican todas las cargas consideradas) y la flecha diferida, que es la deformación adicional que se produce cuando la aplicación de las cargas se prolonga en el tiempo (para edificaciones normales toma un valor entorno al triple de la flecha instantánea). A falta de indicaciones más precisas, la instrucción EHE recomienda un límite de L/250 para la flecha total.
La flecha activa es la deformación que sufren los elementos dañables del edificio, como pueden ser fachadas, tabiques, petos, muros de fábrica, etc. Por ejemplo, si el elemento dañable es un peto apoyado sobre un zuncho en voladizo, la flecha activa será la deformación total que sufrirá el extremo del zuncho, medida a partir de la ejecución del peto. Es decir, la flecha activa es igual a la flecha total menos la suma de la flecha instantánea causada por las cargas aplicadas antes de la ejecución del elemento dañable, y la flecha diferida causada por dichas cargas hasta el momento de la ejecución. La flecha activa se calcula teniendo en cuenta los periodos de tiempo que aparecen en el Historial de cargas (menú Datos). La Instrucción EHE recomienda en sus Comentarios una flecha activa máxima de L/400, no superior a 1 cm.