CYPECAD Sobre la validez del modelo de CYPECAD para calcular la subpresión de una losa

#1
CYPECAD simula la losa mediante barras con apoyos elásticos en los nudos, lo que refleja más o menos bien la reacción del terreno ante las cargas verticales hacia abajo, como es el caso habitual de las cargas gravitatorias.
Sin embargo, si existe subpresión, el modelo no parece adecuado. Aunque es posible introducir una carga superficial negativa en el grupo 0, añadiendo una hipótesis de sobrecarga automática compatible, no es creíble que los apoyos elásticos funcionen a tracción, ya que habría despegue.
La solución que se me ocurre es hacer una copia de la obra en la que se calcule la subpresión modelizando una losa que no sea de cimentación, o bien calcular a mano por pórticos virtuales. En ambos casos, habría que superponer los esfuerzos obtenidos en el cálculo con cargas gravitatorias con los obtenidos en el cálculo con subpresiones para determinar la envolvente.
¿Cómo lo hacéis vosotros?
 

pnc

Gran maestro
#2
Nunca me he enfrentado a eso. Pero se me ocurre que con un balasto muy blandito, puedes conseguir el efecto de la presión hidrostática...
 
#3
Probaré. Haré una copia de la obra con un balasto muy blandito. Me temo que en las hipótesis de cargas gravitatorias dará un resultado muy simpático, con unas deformaciones surrealistas, mientras que en la hipótesis de subpresión el edificio saldrá volando, porque no hay cargas hacia abajo que lo frenen.
También voy a probar a hacer una copia de la obra con una losa no de cimentación.
 
#4
Si se llega a la situación de despegue de forma generalizada, el edificio flota, no es estable, luego hay que revisar el espesor de la losa, pensar en anclar, etc. luego no debe descartarse la validez del modelo por esta causa.
Por cierto, no son barras con muelles en los nudos, son elementos barra con integración exacta de la ecuación diferencial de la viga flotante (que no es un elemento finito, cuya solución es aproximada), incluyendo la deformación por cortante, y el giro por torsión.
Yo no conozco a nivel mundial otro programa que incorpore este tipo de elemento, más bien suelen hacer lo que tú dices de los muelles, en cuyo caso son sensibles al tamaño del emparrillado, aparecen flexiones locales entre muelles, etc.
 

pnc

Gran maestro
#5
mientras que en la hipótesis de subpresión el edificio saldrá volando, porque no hay cargas hacia abajo que lo frenen
Lo del balasto blandito, te debería servir para repartir la carga de forma uniforme por toda la superficie. Como sería el caso de flotación...
Eso sí, como dice @castelar, si la tensión a la que trabaja el suelo no supera la presión hidrostática, debes conseguir que el edificio pese más. O el sótano se convertirá en una planta baja :D:D:D
Y cuidadito: estamos hablando de la tensión de trabajo para sólo el peso propio sin mayorar, y sin contar con sobrecargas, ya que en este caso las accionas gravitatorias son favorables.
 
#6
Por supuesto que las cargas permanentes gravitatorias (favorables y por tanto con coeficiente parcial de seguridad de al menos 0,90) deben superar la presión hidrostática.
El problema que planteo es que, si CYPECAD hace un cálculo de matricial de la losa para cada hipótesis y luego superpone los esfuerzos para obtener la envolvente, el cálculo en la hipótesis de subpresión no sería realista. Ahora bien, ¿es cierta mi suposición?
Leyendo el punto 1.10 de la memoria de cálculo, entiendo que sí:
"En una tercera fase se obtienen los desplazamientos de todas las hipótesis definidas".
Los desplazamientos obtenidos para la hipótesis de subpresión serían falsos, porque en esa hipótesis la losa se despegaría.
 
#7
Si admitimos "linealidad" y el principio de "superposición", todo va bien y los resultados son correctos, si además no hay despegue, porque las combinaciones de desplazamientos nos dan siempre desplazamientos hacia abajo (negativos), hay estabilidad sin más.
Si no admitimos esos principios, no hace falta seguir.
Cabe probar introducir la subpresión como carga negativa a la hipótesis de carga permanente. Para comparar.
 
#8
Por supuesto que admitimos la linealidad y el principio de superposición.
Analizamos una losa en CYPECAD. Introducimos la subpresión como sobrecarga separada. Entiendo, y corregidme si me equivoco, que CYPECAD hace la matriz de rigidez y luego calcula cada hipótesis por separado, para finalmente superponer los esfuerzos y armar.
Analizamos los isovalores de deslazamiento z de la losa en cuestión. Vemos que en la hipótesis de peso propio, el gráfico es idéntico a la losa sin subpresión, como sería de esperar. Pero en la hipótesis de subpresión, la losa se eleva uniformemente. Esto tiene sentido con el modelo de balasto, ya que es el terreno el que, en el modelo, sujeta la losa a tracción para que no se eleve. Con estos desplazamientos, totalmente absurdos, obtendrá los esfuerzos de la hipótesis de subpresión, que luego superpondrá a los esfuerzos de las otras hipótesis.
Por supuesto, si la subpresión se introduce como peso propio, la cosa cambia.
 
#9
Contradiciendo lo que escribí anteriormente, si analizamos los desplazamientos z para la combinación peso propio + subpresión las gráficas son idénticas para el caso de la subpresión introducida en la hipótesis de peso propio y en la hipótesis de subpresión. Algo no entiendo bien.
 
#10
Ten en cuenta que, aunque en la hipótesis de subpresión los muelles estén traccionados, eso no es un problema. Lo importante es que no estén traccionados en ninguna de las combinaciones. A fin de cuentas, las hipótesis aisladas no actúan nunca, sólo actúan las combinaciones de hipótesis.

El efecto de la subpresión es homogeneizar la reacción bajo la losa, con lo que la propuesta de @pnc de calcular con un módulo de balasto bajo me parece suficientemente adecuada, y más dada la indeterminación existente en los valores adecuados de este módulo de balasto. En ese caso, lo que tienes que comprobar es que el peso del edificio es suficiente para compensar la subpresión.
 
#11
Gracias a todos.
En principio, no tendré problemas porque la estructura, al tener forjados de losa maciza, pesa lo suyo aún con poca altura.
He analizado la situación en CYPECAD y, para verificar el comportamiento de la losa, también un par de pórticos virtuales con Metal 3D. Para completar el análisis calculé los pórticos virtuales de la losa como vigas continuas, con la subpresión como carga y los pilares como apoyos. Los flectores eran menores que los que aparecían en el cálculo del pórtico completo sin subpresión.
De todos modos, por no perder el vicio de pedir, añadiré en la lista de deseos que CYPECAD permita un cálculo sin artificios de la subpresión.
 
#16
@berobreo:

Estoy en la misma que vos.

Tengo un edificio con una subpresión importante, con losa de subpresión y la subpresión (en el sector de cocheras) es mayor al peso del edificio (flotaría).

Utilizando el CYPE, ¿encontraste alguna manera de trabajar aceptable?

Yo, por mi parte, estaba pensando en hacer como vos decías, un modelo copia, sin losas de cimentación (cambiarlas a losas macizas), analizarlo nuevamente y ver las tracciones resultantes en las columnas (también podría agregar nuevas columnas "anclajes" para obtener esfuerzos de tracción en lugares particulares que elija de la losa).

Estas deberían ser tomadas por pilotes de tracción o micropilotes o el método de anclaje elegido.

Desde ya, muchas gracias.

¡Saludos!
 
#17
Como he escrito en un post anterior, la subpresión no era lo bastante potente para invalidar el modelo de CYPECAD.

No parece mala idea lo que indicas de simular la losa y los anclajes con una losa sobre columnas.
 
#18
Sí, me refería a lo que comentabas de la falta de validez del modelo cuando quedan despegues.

El CYPE no desactiva "los resortes" a tracción, por lo cual los resultados que muestran despegue no son correctos. Esto es así, ¿no?

Obviamente, como decía en una de las respuestas, esto traería aparejado una necesaria iteración para converger el resultado y consecuentemente un cálculo tremendamente pesado, pero sería lo correcto a nivel teórico (considerando un suelo solo compresión).

Saludos y muchas gracias.
 
#19
Vayamos por partes:
Para simular la subpresión en una losa de cimentación, se introduce en la losa como una carga superficial negativa en la hipótesis de carga permanente, supuesta constante. Si el producto del valor de esa carga por su superficie es superior a al peso total del edificio en la misma hipótesis, habrá una combinación, 1xG en la que se producirá despegue, y eso está bien que te advierta en programa, para que sepas que no hay equilibrio en esa situación:



Si además hay sobrecargas, puede que cumpla o no, depende de las cargas, pero comprobará G+Q, y así sucesivamente para todas las combinaciones de tensiones sobre el terreno con las hipótesis definidas.
Supongo que el caso del que hablamos resulta que con G+Q hay despegue.
Si tenemos que colocar anclajes al terreno, sabemos su posición y diámetro, podemos definir un perfil con esas características, y meterlo como un pilar sin problemas:, en este ejemplo se ve una losa de 40 cm de espesor, de 10x10 m, con anclajes o pilares de redondo de 20 mm, y una carga negativa de 15 kN/m² hacia arriba. Resultado, se levanta la losa cerca de 5 mm.



 
#20
Muchas gracias por tu respuesta, @castelar.

Algunas cuestiones que me surgen de tu respuesta:

1) Entiendo que colocas la subpresión en la carga permanente para que resuelva el estado simple (y sea el combinado G+NF) y se fije si hay despegue y me parece correcto (como comentario yo lo estaba entrando como sobrecarga adicional no compatible). El problema es que con tu forma de resolverlo, el nivel freático siempre estará presente (ya que lo introducí como carga permanente) y estoy queriendo analizar ambas hipótesis (que este solo G y que este G+NF), ¿ves alguna forma de solucionarlo en un solo modelo?

2) Con respecto a los anclajes (introducidos como pilares): ¿la losa que colocas es una losa maciza o de cimentación?
Yo quería seguir trabajando con la losa de cimentación (en el mismo modelo), pero al colocarle los anclajes (pilares con vínculo externo), aparece la incompatibilidad entre vínculo interno-externo y no me deja resolver. Por eso busqué la solución en un modelo "paralelo" y modificar la losa de cimentación a losa maciza. Con este nuevo modelo, obtengo los valores de tiro en los anclajes y la armadura superior en los tramos de la losa de cimentación, mientras en el modelo "original", obtendría las tensiones sobre el terreno, resto de armadura de losa de cimentación y el resto del dimensionamiento del edificio.
¿Me complico demasiado o le ves alguna solución mejor que a mí no se me ocurre?

Desde ya muchas gracias a todos los que aportan en el foro. No soy de escribir tanto, pero lo leo mucho y se nota que tiene horas y experiencia de sobra con el CYPECAD.

Saludos.

Rodolfo.
 
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