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B1 Cálculo de estructuras metálicas.Nave industrial con Nuevo Metal 3D

T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

ÍNDICE DE CONTENIDOS Parte 3 – Uniones atornilladas

1. Uniones atornilladas ...................................................................................................... 3

1.1. Uniones en estructuras metálicas. Conceptos generales ...................................................... 3

1.2. Uniones con tornillos en Nuevo Metal 3D .............................................................................. 3

1.3. Proceso de uniones atornilladas de perfiles con Nuevo Metal 3D ....................................... 33

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Parte 3 – Uniones atornilladas

1. Uniones atornilladas 1.1. Uniones en estructuras metálicas. Conceptos generales Generalmente las estructuras de acero están formadas por barras –perfiles comerciales o

armados- unidas entre sí mediante nudos, que suponen uno de los puntos más delicados en

la seguridad de una edificación.

Al contrario que los perfiles fabricados en serie, las uniones son realizadas una a una en el

taller o, más comprometido aún, en la obra, lo que aumenta las incertidumbres. En especial,

las uniones soldadas en obra son especialmente delicadas. En las estructuras atornilladas las

operaciones de soldeo se realizan en taller, en un entorno más controlado y con mejores

medios.

Por otro lado, los nudos son regiones de concentración de esfuerzos y geometría singular,

sensibles a fenómenos locales. A su complejidad hay que añadir que en ocasiones

condicionan las dimensiones de las barras, que pueden ser suficientes para resistir los

esfuerzos con deformaciones admisibles, pero tal vez insuficientes para alojar uniones

capaces de resistir esos esfuerzos. Esta circunstancia es más frecuente en uniones

atornilladas.

1.2. Uniones con tornillos en Nuevo Metal 3D Actualmente, Nuevo Metal 3D permite, entre otras tipologías, el cálculo de uniones soldadas y

atornilladas en pórticos de naves industriales. Para iniciar el cálculo elegimos el menú

Uniones > Calcular.

Figura 1.1.1 Menú Uniones > Calcular

Tras clicar en la opción del menú, nos aparece la ventana Cálculo que nos permite elegir el

tipo de unión: mediante soldadura o tornillos. Todas las uniones serán resueltas con la misma

tipología.

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

En la parte inferior aparecen las tipologías de uniones que el programa puede calcular.

Figura 1.1.2 Ventana Cálculo (de uniones)

Una vez elegida la tipología de la unión (en este capítulo mediante tornillos y pretensados), se

inicia el proceso de análisis de los nudos, diseño, cálculo y agrupamiento de las uniones, que

realiza automáticamente el programa. Con tornillos el cálculo es algo más lento que con

soldaduras.

Figura 1.1.3 Ventana del proceso de cálculo de las uniones

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Una vez finalizado este proceso, aparece el Informe final del cálculo, en el que aparte de las

posibles incidencias que pudieran darse en el cálculo, también informa sobre las uniones,

concretamente las aplicadas, las resueltas y las no resueltas (total o parcialmente).

Figura 1.1.4 Ventana del Informe final de cálculo

Como el predimensionamiento de las barras ya se hizo con todas las barras del pórtico 2D

representativo en el capítulo anterior, no hace falta incidir otra vez en este tema, tan solo

destacar que al aplicar y calcular las uniones, al Comprobar las barras, aparece un grafismo

diferente en los nudos aplicados con uniones.

Figura 1.1.5 Resultado de Comprobar las barras

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Si queremos consultar los resultados de las uniones, tenemos que clicar sobre el menú

Uniones > Consultar.

Figura 1.1.6 Menú Uniones > Consultar

Tras clicar en esta opción, el pórtico de la pantalla cambia la representación de las uniones

aplicadas.

Figura 1.1.7 Resultado de Consultar las uniones

El grafismo de las uniones y los colores empleados son los típicos que hemos visto hasta

ahora: nudos de color verde-OK, nudos de color rojo-NO.

Podemos apreciar que hay unión no resuelta, correspondiente al dintel derecho acartelado

IPE-450 con el pilar IPE-330. Simplemente pasando el ratón por los nudos el programa nos

avanza resultados, y concretamente en este nudo el error en la unión se debe a una

incoherencia geométrica.

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Figura 1.1.8 Ventana informativa una unión

Clicando con el ratón en este nudo (Nudo N4 para el programa), aparece una vista 3D del

nudo más la causa de que no se haya podido resolver.

Figura 1.1.9 Vista 3D de la unión consultada

Moviendo el ratón y la rueda central del ratón, podemos girar el nudo visualizado y

aproximarnos suficientemente para apreciar la incoherencia geométrica que el programa no

puede resolver.

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Figura 1.1.10 Vista 3D de la unión consultada

En este caso la dimensión de las alas del dintel acartelado (IPE-450) es más ancho que la del

pilar al que va soldado (IPE-330). Para poder resolverlo deberemos dar el mismo ancho al ala

del pilar, y por tanto, pasará a ser IPE-450 como el dintel.

Lo modificaremos desde el menú Barra > Describir perfil, tal como vimos en el capítulo

anterior.

Figura 1.1.11 Ventanas Describir perfil

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Tras aceptar ambas ventanas, habremos modificado el pilar derecho de la nave principal a

IPE-450, y podemos volver a recalcular las uniones.

Figura 1.1.12 Vista 3D del pórtico modificado

Volverá a repetirse el proceso ya visto de elección del método de unión de barras, cálculo e

Informe final del cálculo.

Figura 1.1.13 Informe final del cálculo tras la modificación

En él ya podemos apreciar, que de las 8 uniones aplicadas, todas están ya resueltas.

Sin embargo hay un aviso de revisión de las rigideces rotacionales, propias de las uniones

mediante tornillos. Seguimos las instrucciones del informe para la consulta y definición.

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Figura 1.1.14 Menú Cálculo > Mostrar los mensajes de error

Al clicar sobre la opción Mostrar los mensajes de error, nos aparece automáticamente en

pantalla las señales de aviso en los nudos a revisar el valor de la rigidez rotacional, parámetro

que no se ha definido en ninguna unión.

Figura 1.1.15 Pórtico 2D con las señales de aviso en los nudos

Si pasamos el ratón por cualquier señal de aviso nos informa del error ya comentado.

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Figura 1.1.16 Mensaje de error sobre la señal de aviso en el nudo

Para solventar este error habrá que definir las rigideces rotacionales en las uniones que se

resolverán con tornillos. Para ello hay que ir al menú Uniones > Rigideces rotacionales.

Figura 1.1.17 Menú Uniones > Rigideces rotacionales

Al clicar sobre esta opción, nos aparecerá en pantalla una ventana de Opciones, para revisar

los valores de rigidez rotacional o asignar a todas las piezas un valor propuesto de rigidez

rotacional.

Figura 1.1.18 Ventana de Opciones para rigideces rotacionales

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En nuestro caso tenemos que asignar valores de rigidez rotacional para que quede

contemplado en el cálculo, por lo que nos aparecerá una ventana informativa sobre la

necesidad de volver a calcular.

Figura 1.1.19 Ventana informativa de recálculo

Una vez aceptada la anterior ventana informativa, automáticamente las barras tienen

asignadas unas rigideces rotacionales por el programa, que salen representadas en pantalla.

Figura 1.1.20 Rigideces rotacionales asignadas por el programa

En este momento volvemos a recalcular el pórtico, y se volverá a repetir todo el proceso de

ventanas ya visto, iniciándose el cálculo que finalizará con la publicación en pantalla del

Informe final de cálculo, con todas las uniones ya resueltas.

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Figura 1.1.21 Informe final del cálculo tras la modificación

Clicando otra vez en el menú Uniones > Consultar, volveremos a ver el pórtico, esta vez, con

todos los nudos de color verde.

Figura 1.1.22 Resultado tras consultar las uniones

En este punto el programa ha establecido unos tipos de uniones que denomina Tipo…, que

se puede apreciar sobre cada uno de los nudos, y clicando sobre una unión aparece la

ventana Uniones en el nudo N (y el número que haya establecido).

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Figura 1.1.23 Ventana de resultados de un tipo de unión

Se puede advertir que en la parte inferior de esta ventana tiene tres tabuladores: Detalle,

Listado y Vista 3D.

Figura 1.1.24 Tabuladores de la ventana Uniones en el nudo N

La primera ventana Detalle corresponde al detalle constructivo, que se puede imprimir o

exportar en formato CAD, desde el icono Imprimir vista actual.

Figura 1.1.25 Icono Imprimir vista actual

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Al clicar se abre la ventana Imprimir/Guardar la vista actual, sólo debemos seleccionar las

opciones que queramos.

Figura 1.1.26 Ventana Imprimir/Guardar la vista actual

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

El segundo tabulador, Listado, nos ofrece la siguiente información del nudo analizado:

- Detalle:

Figura 1.1.27 Apartado Detalle del listado

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

- Descripción de los componentes de la unión:

Figura 1.1.28 Apartado Descripción de los componentes de la unión del listado

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

- Comprobación:

Figura 1.1.29 Apartado Comprobación del listado (pilar y soldaduras)

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.30 Apartado Comprobación del listado (soldaduras y viga)

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 20 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.31 Apartado Comprobación del listado (soldaduras y tornillos)

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 21 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.32 Apartado Comprobación del listado (rigideces rotacionales)

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 22 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

- Medición:

Figura 1.1.33 Apartado Medición del listado

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 23 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

El tercer tabulador, Vista 3D, ofrece lo que dice, con el añadido de que representa las

soldaduras de distinto color con el siguiente criterio:

- amarillo: soldaduras hechas en taller

- magenta: soldaduras hechas en obra “in situ”

Figura 1.1.34 Vista 3D de la ventana Uniones en el nudo N

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Podemos rotar la vista 3D y acercarnos o alejarnos de ella para consultar todas los tornillos y

soldaduras que hay.

Figura 1.1.35 Vista 3D de la ventana Uniones en el nudo N

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

A continuación se insertan imágenes de vistas en 3D del resto de los nudos del pórtico,

aunque ya sabemos que podemos obtener toda la información antes explicada.

Figura 1.1.36 Vista 3D de la unión en la cumbrera

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

P3 Uniones atornilladas

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mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.37 Vista 3D del pilar con la viga del cuerpo anexo

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 27 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.38 Vista 3D del pilar de fachada con la viga del cuerpo anexo

El programa, en este punto, también genera información sobre la unión de los pilares con

cimentación, y aunque más adelante se dedica un tema exclusivo a las placas de anclaje,

éstas también se consideran nudos que se calculan como uniones y generan la misma

información que el resto de elementos que hemos visto.

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

P3 Uniones atornilladas

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 28 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.39 Vista 3D del pilar con la placa de anclaje a cimentación

En la actualidad Cype Ingenieros está implementando en sus sucesivas revisiones del

programa más casuística de uniones.

Se puede consultar en la siguiente página web el catálogo de uniones atornilladas que hasta

el momento se pueden resolver:

http://uniones.cype.es/uniones_atornilladas.htm

Se adjunta a continuación una pequeña parte de las uniones resueltas con tornillos que

figuran en dicho catálogo.

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P3 Uniones atornilladas

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 29 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.40 Parte de las tipologías de uniones atornilladas implementadas

Hay que añadir en lo referente a la tipología y calidades de los tornillos empleados para

uniones de estructuras metálicas que en el menú Uniones > Opciones, están definidos los

diferentes tipos, así como sus series, clase de acero, diámetros, clase de rozamiento a

considerar (pretensados), y disposición de rigidizadores.

Las opciones de seleccionemos serán las que se empleen en el cálculo de las uniones así

resueltas.

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 30 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.41 Opciones de tornillería no pretensada

Figura 1.1.42 Opciones de tornillería pretensada

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© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 31 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.43 Opciones de rigidizadores

Por último hay que decir que una vez que están todas las uniones resueltas, al ver una

imagen 3D del conjunto del pórtico, mediante el menú Obra > Vista 3D > Estructura completa,

se pueden apreciar todos los detalles, antes parcialmente vistos.

Figura 1.1.44 Menú Obra > Vista 3D > Estructura completa

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P3 Uniones atornilladas

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 32 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Figura 1.1.45 Vista 3D del pórtico calculado

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

P3 Uniones atornilladas

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 33 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

1.3. Proceso de uniones atornilladas de perfiles con Nuevo Metal 3D A continuación se va a proceder a la parte interactiva de este capítulo a partir de lo estudiado

en el mismo, y para ello se adjunta una obra intermedia que está contenida en el fichero de

0147_Archivos_trabajo.zip, que se ha de descargar del campus del curso.

Una vez descargado este fichero que está en formato de compresión .zip, se ha de

descomprimir y la información contenida se guarda en una carpeta a elección del alumno.

Una vez realizados estos pasos, se sugiere visualizar el video tantas veces como sea

necesario, y para ello hay que clicar sobre el icono de Play al final de cada capítulo y estar

conectado a internet.

En cualquier momento, el alumno puede abrir el archivo indicado a continuación y seguir el

procedimiento visualizado en el video de apoyo, parando y volviendo a empezar tantas veces

como sea necesario.

Abrir obra intermedia Puede abrir de la zona del campus “Descarga de archivos de trabajo”, el fichero

0147_B1_T3_P3_Uniones_atornilladas, de la carpeta “Archivos_CYPE”.

Este archivo es una obra intermedia del curso, y en este caso hay que abrirla desde el

programa Nuevo Metal 3D.

El video que hay que seguir se visualiza clicando sobre el icono central de la figura que hay al

final de cada capítulo.

El alumno podrá seguir el proceso explicado a partir del modelo presentado que comienza

desde el mismo punto que él tiene en pantalla con el programa ya abierto.

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B1 Cálculo de estructuras metálicas. Nave industrial con NM3D T3 Nuevo Metal 3D: Análisis pórtico 2D

P3 Uniones atornilladas

© Zigurat Consultoría de Formación Técnica S.L. 34 No se permite un uso comercial. No se permite copiar, distribuir, exhibir, ejecutar el trabajo y realizar otros trabajos derivados del

mismo con propósitos comerciales. Siempre se debe reconocer y citar al autor original, previa autorización escrita.

Video 1.3.1 Uniones atornilladas

A fin de que se pueda comparar el resultado final obtenido en la parte interactiva de la obra

intermedia anterior, se adjunta a continuación la obra resuelta siguiendo el mismo proceso

realizado en el vídeo con la misma obra.

Esta obra no es válida para seguirla con el vídeo, es el resultado final obtenido siguiendo el proceso del mismo.

Abrir obra intermedia 0147_B1_T3_P3_Uniones_atornilladas_Solucion