CYPE 3D Vivienda unifamiliar light steel framing

Batti

Novel
Buenas tardes colegas, me estoy iniciando en el cálculo de estructuras a través del modelado por simulación de steel framing con CYPE 3D y me surgen algunas dudas que me imposibilitan llegar a resultados satisfactorios al momento del calculo. Según la normativa CIRSOC.

1- A los elementos solicitados a flexión les coloco:

Flecha máxima relativa

a) Solera inferior de panel (PGU apoyado en platea) = No le pongo flecha, ya que está apoyado sobre la platea de fundación.
b) Solera superior de panel (PGU de coronación de montantes) = Flecha en su plano L/300.
c) Solera inferior y superior de vanos (PGU arriba y abajo de aberturas) = Flecha en su plano L/300.
d) Dinteles = Flecha en su plano L/300.
e) Vigas de entrepiso o apeos = Flecha en su plano L/300.
f) Montantes = No les pongo flecha, ya que no están sometido a flexión.

A estos elementos les considero un beta de pandeo = 0 (cero) siempre.

Así mismo, el pandeo lateral lo considero:
- En caras superiores donde exista algún elemento rigidizante (OSB, cruz de San Andrés): Beta = 0.
- En caras superiores con cubierta de chapa: Beta = 0,5.
- En caras inferiores donde exista algún elemento rigidizante (OSB, cruz de San Andrés): Beta = 0.
- En caras inferiores con placa de yeso: Beta = 1.

2- A los elementos solicitados a compresión:

Flecha máxima relativa

Montantes = No les pongo flecha, ya que no están sometido a flexión.

A estos elementos les considero un beta de pandeo de:

Beta = 0 (cero), cuando lo considero arriostrado con el OSB.
Beta = 1 (uno) , para los cripple inferior y superior de aberturas.
En montantes de esquina, considero generalmente un fleje a 1,30 m en ambos planos, por lo que activo el Beta = Lk = 1,30 en ambos planos.
En general, uso la longitud Lk (en el plano) como beta en todas las montantes que voy a poner fleje horizontal y Beta = 1 en el plano perpendicular.

Así mismo, el pandeo lateral para estos elementos no sé bien qué considerar.

Por otro lado, ¿alguien tiene algún material claro que me permita conocer bien cómo traer y poner las cargas de viento del Generador de pórticos a mi modelo?

Espero puedan entender lo que les comento y si quieren y necesitan puedo compartir la obra sin ningún problema.

Un cordial saludo a todos y gracias.
 
Vigas de entrepiso o apeos = Flecha en su plano L/300
Recuerda que CYPE 3D calcula con la combinación que suma todas las cargas.

Montantes = No les pongo flecha, ya que no están sometido a flexión
No sufrirán a flecha, pero ahí sí tienen flexión, por viento.

A estos elementos les considero un beta de pandeo = 0 (cero) siempre
¿Pandeo 0 para los pilares?

En caras superiores donde exista algún elemento rigidizante (OSB, cruz de San Andrés): Beta = 0
No me cuadra beta = 0 con cruz de San Andrés, que no rigidiza el ala.

En caras superiores con cubierta de chapa: Beta = 0,5
¿Por qué con OSB 0 y con chapa 0,5?

En caras inferiores donde exista algún elemento rigidizante (OSB, cruz de San Andrés): Beta = 0.
Lo mismo de antes para la cruz. Lo que sí es más probable es que haya pletinas.

Beta = 0 (cero), cuando lo considero arriostrado con el OSB
En el plano de la pared, OK, pero en el plano perpendicular no veo cuánto puede ayudar el OSB.

Así mismo, el pandeo lateral para estos elementos no sé bien qué considerar
Aquí si que, habiendo OSB, veo razonable el 0.

Por otro lado, ¿alguien tiene algún material claro que me permita conocer bien cómo traer y poner las cargas de viento del Generador de pórticos a mi modelo?
Si la casa no es de planta rectangular con una o dos aguas, el GdP no es aplicable.
 
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Reacciones: pnc

Batti

Novel
@berobreo y @pnc, gracias por sus respuestas. Quizás no me expresé del todo bien. Para una vivienda unifamiliar con sismo y viento:

Vigas/soleras/dinteles

- Flecha máximas relativas ------> L/300 (exceptuando las montantes, que sufren flexión y no flecha)
- Pandeo de vigas ----------------> Beta en el plano = ???????? ||| Beta fuera del plano = ???????
- Pandeo lateral de vigas ---------> Beta en ala superior = ???????? ||| Beta en ala inferior = ???????

Montantes/king/jack/cripples

Flechas para todos estos elementos = 0.

Pandeo de montantes de tramo --------------> Beta en el plano = ???????? ||| Beta fuera del plano = ????????
Pandeo lateral de montantes de tramo ------> Beta en ala superior = ???????? ||| Beta en ala inferior = ???????

Pandeo de montantes de esquinas --------------> Beta en el plano = ???????? ||| Beta fuera del plano = ????????
Pandeo lateral de montantes de esquinas ------> Beta en ala superior = ???????? ||| Beta en ala inferior = ???????

Pandeo de montantes de borde de abertura --------------> Beta en el plano = ???????? ||| Beta fuera del plano = ????????
Pandeo lateral de montantes de borde de abertura ------> Beta en ala superior = ???????? ||| Beta en ala inferior = ???????

Pandeo de cripples --------------> Beta en el plano= 1 ||| Beta fuera del plano = 1
Pandeo lateral de cripples ------> Beta en ala superior = ???????? ||| Beta en ala inferior = ???????

¿Podrían, a su criterio, ordenarme las ideas e indicar qué valores usan Uds. en sus obras?
Nuevamente, como verán en el proyecto, la obra es muy sencilla y regular, por lo que puedo utilizar el Generador de pórticos.
¿Alguna idea de cómo traer los esfuerzos de viento a mi modelo?

Muchísimas gracias.
 

Ignasi Latorre

Esmeralda
Beta = 0 (cero), cuando lo considero arriostrado con el OSB
Si OSB arriostra habrá que calcular la cantidad de tornillos necesarios para que sea cierto, así como la métrica de los mismos para que puedas absorber el rasante.

En el plano de la pared, OK, pero en el plano perpendicular no veo cuánto puede ayudar el OSB
Suma inercia, pero no arriostra con lo que, a mi criterio, no reduce beta.

¿Alguna idea de cómo traer los esfuerzos de viento a mi modelo?
Generar primero la caja con Generador de pórticos y meter luego la estructura dentro.
Si ya la tienes dibujada me parece que, o entras las cargas manualmente, o vuelves a dibujar la estructura (podrías exportar a CAD el 3D y volver a importarlo en el fichero con lo que "solo" tendrías que asignar perfiles y betas...).
 

pnc

Titanio
Salvo que no cumpla todo a la primera.
Por lo que sé de steel frame, prefieren poner más perfiles más apretados que cambiar espesores.
Así que cada vez que una barra no cumple, tienes que añadir otra barra cerquita.
A diferencia de las naves de perfil laminado, que puedes comprobar los perfiles, subir por la serie IPE o HEB y seguir comprobando, con steel frame cada vez que añadas una barra, tendrás que recalcular.
Ojo con las conexiones. Los nudos de steel frame no los comprueba CYPE 3D. Tendrás que hacerte una hoja de cálculo para decidir qué tornillos de qué tipo vas a usar.
 

Batti

Novel
Gracias @Ignasi Latorre y @pnc... se agradecen sus comentarios. La verdad que me sirve y aporta mucho todo lo que comentan, pero debo estudiarlo mejor, porque no me quedan claros qué valores de flecha, pandeo y pandeo lateral poner. Si encuentro algo más lo comentaré por este medio para aportar a quien lo necesite.
 

nimasnimas

Diamante
Te aconsejo Manual de ingeniería de steel framing de Alacero (Asociación Latinoamericana del Acero) y, de los mismos, Steel framing: Arquitectura.
Ambos los descargas gratuitamente del sitio. La gran mayoría de tus dudas están explicadas allí.
De todos modos, todos los parámetros están en CIRSOC 303EL-2005.
Viento te aconsejo que utilices CIRSOC 102 2005, hay algunos programillas por ahí gratuitos que puedes usar. Y cargas en los paños. ¡¡Muy importante tema signos y carga mínima según código!! OJO, que CYPE no te pone carga mínima según código, trabaja con la carga que le dé haciendo el cálculo según código, pero no hace la comparación a carga mínima 0,5 kN/m².
 
En la 2020.c en CYPECAD se comprueba la carga mínima de diseño de 0,5 kN/m², pero en el Generador de pórticos no queda muy claro cómo debe aplicarse esta carga de diseño mínima, ya que hay zonas.
 

juanarq

Novel
¡Hola amigos!

Estuve leyendo un poco sobre las inquietudes que se plantean a la hora de calcular una estructura de acero liviano y me gustaría compartir algunas experiencias, criterios y dudas (sobre todo). Antes que nada, quiero comentarles que soy nuevo en el foro y tengo poca experiencia en el uso de CYPE 3D.

En relación a las flechas de los distintos elementos:
  • Según el manual de INCOSE, establece flechas máximas para montantes (expuestos a la acción del viento) en L/600.
  • Para vigas y dinteles L/300.
  • Para soleras no se establece ningún parámetro de calculo ya que la misma no se considera estructural y solo colabora en la unión del sistema, de hecho el programa me tira el siguiente error "La sección no cumple los requisitos geométricos, modifique la sección y vuelva a calcular".
En relación al pandeo:
  • En montantes siempre verifico el efecto. Si se genera pandeo por efecto de la flexotorsión, habrá que disponer una luz de pandeo tal que evite dicho efecto, materializado en el panel con un blocking y un strapping (generalmente considero un solo strapping interno, ya que sobre el ala externa del perfil ese efecto es absorbido por la placa de OSB, en caso de que exista, claro está).
  • En vigas de piso corre la misma suerte que el montante de pared, deberá ser verificado y establecer longitudes de pandeo que permitan la verificación del perfil, sobre todo si tomamos el entrepiso como diafragma rigidizador que absorbe las cargas laterales de la estructura en su conjunto.
  • En vigas de techos dispuestas en forma perpendicular a la caída del faldón verifico pandeo lateral y establezco criterios de arriostramiento de las alas superior e inferior si no verifica.
En relación a la placa de OSB, recordemos que el código AISI considera la placa como "elemento colaborante" en muros de corte o arriostre. Solo considera estructural los elementos conformados con acero (cruces de San Andrés, cerchas verticales, diagonales, etc.), ya que estima que la placa puede sufrir alteraciones, tanto en el transcurso de ejecución de la obra como a lo largo de los años, por tanto no garantiza su estabilidad estructural.
En Argentina el sistema no está reglamentado, por tanto cada uno establece sus criterios de uso y forma. Yo, en muros muy exigidos al cortante, prefiero obviarla en el cálculo y resolver la estabilidad del mismo con otros elementos.

Otro criterio que adopté referente al cálculo de anclajes de solera a fundación fue verificar la reacción envolvente más desfavorable de todas las barras que componen el muro elegido (verificando los esfuerzos de corte y tracción) y multiplico dicho valor por la cantidad de barras que compone el muro. Eso me da una idea del esfuerzo de corte normal plano, de corte paralelo al plano y del esfuerzo de tracción máximo con los cuales calculo mis anclajes (diámetro, profundidad de empotramiento, separación entre ellos...).

Para el cálculo de viento utilizo un programita de código abierto que encontré por ahí llamado Zonda, está genial, ¡fácil de usar y gratarola! ¡lo pueden bajar de la Web! Luego aplico las cargas a mano, según los resultados que me arroja el soft.

En cuanto a dudas, tengo varias:

¿Al calcular una viga dintel o viga apeada cómo realizan el esquema? ¿consideran una viga simplemente apoyada del largo de la luz a salvar aplicando las cargas a mano sobre la misma o realizan pieza con los segmentos cortados por los cripples? (adjunto foto para que se entienda mejor, ¿opción I o D?).
Preferiría tener el análisis de una sola pieza del largo correspondiente y no segmentada cada 40 cm... a fines de simplificar la lectura de los resultados.



¡Soy todo oídos! Saludos.
 
Para el que pueda modelar en CYPE 3D una vivienda steel framing con todas las barras que la componen en la práctica, se lleva el Nobel. Se puede hacer una aproximación al modelo, pero no el modelo completo, es imposible. El steel framing usa perfiles compuestos que no se pueden lograr en CYPE 3D. Al menos me encantaría ver un modelo armado en el CYPE 3D.
Preguntas que quizá muchos sepan, pero no lo tengo claro:
¿Qué separación tienen las cerchas que componen el techo?
¿Cómo anclan los paneles a la losa de fundación, y cada cuánto se colocan esos anclajes?
¿Qué separación tienen los montantes PGC verticales exteriores, 60 cm, 40 cm? ¿y los de paneles interiores, 40 cm?
 

kaaden

Esmeralda
Yo veo que hacer un modelo 3D completo es muy laborioso y que los esfuerzos sean reales dudoso, porque no se puede simular un efecto diafragma que condiciona la rigidez del conjunto y el pandeo, con esto ya he dicho lo que me creo los esfuerzos y las comprobaciones de estado límite último. Y sin entrar a valorar la correspondencia entre las rigideces en extremo de barra del programa y la realidad de los tornillitos autotaladrantes y las chapas delgadas, tampoco es plan de calcular con otros soft la rigidez una a una de todas las uniones, un infierno para no acabar nunca. También hay perfiles compuestos, que los simularía como barras genéricas y los comprobaría con una hoja de cálculo, y los listados bonitos de CYPE no te ayudan, la experiencia de lustros me dice que no sirve para nada pedir que los cambien a un formato en fila.

Saber como se calcula es un tema que tengo pendiente, pero CYPE u otro programa de barras no lo veo como el programa apropiado, calcular que no caiga y cumpla creo que se puede hacer, pero optimizar no, porque no puedes simular condiciones de contorno determinantes que condicionan la resistencia.

Para optimizar usaría un programa de barras y placas anisótropas o como mínimo ortótropas, con las que caracterizaría los paneles con perfiles internos en una dirección y láminas exteriores, las de CYPE son isótropas, creo que por lo menos sí que se simularía el comportamiento real, después habría que sacar los esfuerzos por placa y comprobarlas, seguramente con su resistencia última sacada de tablas resultado de ensayos.

¿Alguien sabe lo que hace el módulo de Tricalc? Es el más caro de todos, y me parece que son macros que generan la geometría y punto.
 

juanarq

Novel
Yo modelo con Revit, y para importarlo a CYPE para calcular, configuro una opción de barras reducidas priorizando solo aquellas que considero estructurales (muchas de las barras que componen el sistema son de unión, o vinculación, y no se consideran estructurales, como las soleras, por ejemplo). Con ello reduzco dramáticamente la cantidad de barras y, la verdad, no resulta tan complicado... Aunque lleva su tiempo, como todo...
Luego aplico las cargas de viento, sobrecargas, cargas muertas, etc. Los perfiles compuestos se pueden modelar en CYPE tranquilamente (tipo cajón para los headers, vigas apeadas o columnas o tees), podés modelar los tensores para las cruces de San Andrés y consultar los valores de reacciones para calcular, de forma manual, los anclajes a las fundaciones... Podés analizar las derivas para verificar los desplazamientos y evaluar la rigidez del sistema, etc.
 

Luiggy

Diamante
¿Alguien sabe lo que hace el módulo de Tricalc? Es el más caro de todos, y me parece que son macros que generan la geometría y punto
Digamos que el módulo LSF tiene dos partes: por un lado un modelador BIM del proyecto completo dividiéndolo en paneles verticales, horizontales e inclinados. Por otro, un generador del modelo estructural a partir del anterior.
El primero permite generar los planos del proyecto, incluso los archivos de comandos para las máquinas de fabricación de las piezas (cortes, perforaciones…).
En YouTube tenéis algunos vídeos:
https://www.youtube.com/user/ARKTECSA/videos?disable_polymer=1

La ventaja de este doble proceso es que permite, si se desea, modificar cada panel mediante un asistente y volver a generar el modelo estructural, en lugar de modificar barra a barra.
El modelo no tiene en cuenta los paneles de OSB (u otros materiales) que puedan colocarse. Aunque esto pueda ser una limitación, lo cierto es que en general, la estabilidad lateral de los paneles se confía a piezas de acero: diagonales en U o C, flejes, etcétera.
Respecto a la distancia entre montantes verticales que preguntaba @neldam, no hay una norma fija y suele ser cuestión de cada país o fabricante: hay quien prefiere montantes muy juntos y flejes exteriores en cruz de San Andrés, mientras que otros prefieren montantes más separados y colocar perfiles en U o C en horizontal y diagonales en los recuadros resultantes.
 

cerciora

Diamante
¿Alguien sabe lo que hace el módulo de Tricalc? Es el más caro de todos, y me parece que son macros que generan la geometría y punto
Tal vez más caro sea RFEM de Dlubal, pero este tiene la posibilidad de trabajar con placas ortótropas y perfiles de cualquier forma con el módulo SHAPE-THIN y cualquier material también.
Lo de que sería un infierno calcular todas las uniones dada su complejidad es totalmente cierto, pero bueno, habrá que optar por alguna simplificación para arribar a algún resultado válido a los fines prácticos.
 
Arriba