Nuevo Metal 3D deja de ser un programa en fase de pruebas en la versión 2008.1 para pasar a ser una versión completamente operativa. Incorpora además el nuevo módulo Uniones I. Soldadas. Naves con perfiles laminados y armados en doble T y el Cálculo y dimensionamiento de tirantes.

En esta página podrá encontrar información sobre las ventajas y posibilidades de las novedades de Nuevo Metal 3D 2008.1. El manejo y la localización en el programa de las opciones que las hacen funcionar están descritos en el manual de Novedades de la versión 2008.1.

Versión completamente operativa de Nuevo Metal 3D

En la versión 2008.1, Nuevo Metal 3D es una versión completamente operativa que ya ha superado satisfactoriamente todos los ensayos a los que CYPE Ingenieros somete sus programas. En la versión anterior (2007.1), Nuevo Metal 3D era un programa todavía en fase de pruebas (Nuevo Metal 3D beta).

Cálculo y dimensionamiento de uniones

Nuevo Metal 3D incorpora en su nuevo módulo Uniones I. Soldadas. Naves con perfiles laminados y armados en doble T, de la versión 2008.1, el cálculo y dimensionamiento de uniones soldadas de perfiles “doble T” (incluidas las placas de anclaje) para las normas CTE. DB SE-A, Eurocódigo 3 y NBR 8800:2006 (Brasil) cuyas tipologías se especifican a continuación.

Tipologías de uniones implementadas

Unión de pilar con dintel empotrado	Unión de pilar con dintel empotrado, y con una viga ortogonal articulada	Unión de pilar con dintel empotrado, y con dos vigas ortogonales articuladas
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela	Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con una viga ortogonal articulada	Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con dos vigas ortogonales articuladas
Unión de pilar con dintel empotrado (pilar pasante)	Unión de pilar con dintel empotrado, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante)	Unión de pilar con dintel empotrado, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante)
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela (pilar pasante)	Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante)	Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante)
Unión de pilar con dos dinteles empotrados (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con una viga ortogonal articulada (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con dos vigas ortogonales articuladas (desde v. 2008.1.h)
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con una viga ortogonal articulada (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con dos vigas ortogonales articuladas (desde v. 2008.1.h)
Unión de pilar con dos dinteles empotrados (pilar pasante) (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante) (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante) (desde v. 2008.1.h)
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas (pilar pasante) (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante) (desde v. 2008.1.h)	Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante) (desde v. 2008.1.h)
Unión de pilar con dintel articulado(almas coplanarias)	Unión de pilar con dintel articulado (almas coplanarias), y con una viga ortogonal articulada	Unión de pilar con dintel articulado(almas coplanarias y pilar pasante)
Unión de pilar con dintel articulado (almas coplanarias), y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante)	Unión de pilar con dintel articulado al alma del pilar	Unión de pilar con dintel articulado al alma del pilar (pilar pasante)
Dintel pasante apoyado sobre pilar	Apoyo en cumbrera de las vigas de formación de pendientes	Unión en cumbrera
Unión en cumbrera con cartelas (desde v. 2008.1.e)	Unión de una viga articulada a otra (desde v. 2008.1.h)	Unión de dos vigas articuladas a otra (desde v. 2008.1.h)
Empalme de piezas de igual perfil en prolongación recta mediante chapa divisoria (desde v. 2008.1.e)	Detalle de tirante	Placa de anclaje

Dimensionamiento de uniones

Si durante el proceso de cálculo de la estructura se detectan nudos cuya unión está resuelta en el programa, éste dimensionará las uniones y dará como resultado un plano de detalle de la misma.

El programa dimensionará en las uniones los espesores de garganta de las soldaduras y longitud de las mismas, e incorporará rigidizadores en el caso de que sean necesarios para la transmisión de tensiones en la unión.

Los esfuerzos transmitidos al cordón de soldadura por unidad de longitud se descomponen en cada una de las componentes de tensión normal y tangencial al plano de la garganta, suponiendo que la distribución de tensiones es uniforme a lo largo de él.

Según el CTE DB SE-A en su art. 8.6.2, la soldadura es suficiente si cumple:

Donde:
: Tensión normal perpendicular al plano de la garganta.
: Tensión tangencial perpendicular al eje del cordón.
: Tensión tangencial paralela al cordón.
: Resistencia última a tracción de la pieza más débil de la unión.
: Coeficiente de correlación.
: Coeficiente de seguridad parcial (1.25)

El espesor de las soldaduras en ángulo será como mínimo 4 mm. Y no será mayor que 0.7 veces el espesor menor de las piezas a unir.

El programa descompondrá los esfuerzos del nudo, determinando las tensiones en cada uno de los cordones de soldadura de la unión, debiendo verificarse en cada uno de ellos la relación anterior.

En el caso de una unión empotrada se obtienen tres tipos de cordones distintos.

El programa determinará las características mecánicas de los cordones de soldadura.

El cálculo de las tensiones normales actuantes sobre los cordones de soldadura será:

En los cordones de soldadura 1 las tensiones normales máximas se obtendrán para:

En los cordones de soldadura2:

En los cordones de soldadura3:

Para el cálculo de las tensiones tangenciales debido a los esfuerzos cortantes, el programa, en el caso del cortante horizontal, lo distribuirá entre los cordones 1 y 2 de forma proporcional a su área resistente. En cambio, el cortante vertical lo deben resistir los cordones 3.

El torsor se descompone en un par de fuerzas que incrementan o disminuyen las tensiones tangenciales en los cordones 1 y 2, en función del signo de este.

Una vez obtenidas las tensiones normales y tangenciales en cada cordón deberá verificarse en cada uno de ellos la siguiente relación:

Consulta de uniones

Tras el cálculo podrá consultar las uniones que han sido dimensionadas por el programa mediante las opciones Analizar y Consultar del menú Uniones.

Analizar

Calcula y dimensiona las uniones que pueden ser resueltas por el programa. Al final muestra un informe por pantalla que indica el número de nudos resueltos y no resueltos.

Consultar

Al activar esta opción, aparece un círculo sobre los nudos de la estructura en diferentes colores:

• Verde: Todas las uniones del nudo han sido dimensionadas.
• Naranja: Se han dimensionado algunas de las uniones del nudo.
• Rojo: No se ha podido dimensionar ninguna de las uniones del nudo.

Si se acerca a un nudo en el que hay uniones dimensionadas se mostrará un bocadillo informativo en el que se indican los tipos de uniones dimensionadas asociadas a dicho nudo, pulsando sobre él se muestra un diálogo con tres solapas que contienen la siguiente información:

• Los detalles constructivos de las uniones resueltas
• El listado de comprobación y medición de las uniones resueltas (desde v. 2008.1.h)
• Vistas 3D reales de Uniones (desde v. 2008.1.j). Es posible visualizar una vista 3D real de cada unión dimensionada por el programa en perspectiva cónica o isométrica. Los elementos que conforman la unión (pilares, vigas, rigidizadores, soldaduras) se dibujan con colores diferentes. Las soldaduras se representan en dos colores para diferenciar las que se realizan en taller de las que se realizan en el lugar de montaje. Además, el usuario puede girar y ampliar libremente la vista 3D. Estas características facilitan en gran medida la comprensión del montaje de la unión. La vista 3D de las uniones puede visualizarse seleccionando la solapa Vista 3D que aparece en la parte inferior de la ventana que se activa cuando se consulta una unión.

 

Si pulsa sobre un nudo en el que no se ha dimensionado ninguna unión, el programa mostrará una vista 3D con las barras que llegan a la unión para poder ver si hay alguna interferencia entre ellas de tal forma que no se pueda resolver la unión.

A partir de la versión 2008.1.d, si el  cursor se acerca a un nudo en el que hay uniones no dimensionadas, pero que pertenecen a alguno de los tipos de uniones reconocidas por el programa, se muestra un bocadillo en el que hay información sobre las causas que han impedido el dimensionamiento de una unión.

Listados de uniones

A los listados disponibles tras el cálculo, se ha incorporado el listado de uniones. Este listado ofrece los siguientes datos:

• Especificaciones de las uniones soldadas
• Norma
• Materiales
• Disposiciones constructivas
• Comprobaciones
• Referencias y simbología
• Comprobaciones en placas de anclaje
• Relación de uniones listadas
• Memoria de cálculo
• Detalle constructivo de cada tipo de unión
• Resultados de comprobaciones de cada tipo de unión
• Medición de soldaduras y chapas por cada tipo de unión
• Medición conjunta de soldaduras y chapas de todas las uniones dimensionadas

Planos de uniones

Los detalles constructivos de las uniones calculadas y dimensionadas por el programa pueden formar parte de los planos de la estructura gracias al nuevo tipo de planos Uniones. Los planos de Uniones incluyen los siguientes elementos:

• Detalle constructivo de la unión
• Cuadro con especificaciones de las uniones soldadas en estructura metálica
• Norma
• Materiales
• Disposiciones constructivas
• Comprobaciones
• Cuadro de referencias y simbología
• Cuadro de medición conjunta de soldaduras y chapas de todas las uniones dimensionadas

Cálculo y dimensionamiento de tirantes

La versión 2008.1 de Nuevo Metal 3D permite calcular y dimensionar tirantes cuya sección transversal esté formada por perfiles del tipo platabanda laminada, angular laminado, redondo macizo o cuadrado macizo.

En el cuadro de diálogo Describir perfil el usuario puede seleccionar el nuevo tipo Tirante. Cuando se selecciona aparece en el diálogo una explicación del método empleado y de los condicionantes necesarios para su dimensionamiento.

Condicionantes del método aplicado

El hecho de que los tirantes o tensores sean barras de eje recto que sólo admiten esfuerzos de tracción en la dirección de su eje, implica que su modelización sólo sería estrictamente exacta si se hiciese un análisis no lineal de la estructura para cada combinación de hipótesis, en el que deberían suprimirse, en cada cálculo, todos aquellos tirantes cuyos axiles sean de compresión.

Además, para realizar un análisis dinámico sin considerar los tirantes comprimidos, sería necesario realizar un análisis en el dominio del tiempo con acelerogramas.

Como aproximación al método exacto, proponemos un método alternativo cuyos resultados, en los casos que cumplen con las condiciones que se detallan a continuación, son suficientemente aceptables para la práctica habitual del diseño de estructuras con elementos tirantes.

El método tiene las siguientes limitaciones, cuyo cumplimiento comprueba el programa:

1. El elemento tirante forma parte de una rigidización en forma de cruz de San Andrés enmarcada en sus cuatro bordes, o en tres si la rigidización llega a dos vínculos exteriores. Además, cada recuadro rigidizado debe formar un rectángulo (los cuatro ángulos interiores rectos).

2. La rigidez axil de los tirantes (AE/L) es menor que el 10% de la rigidez axil de los elementos que enmarcan dicha cruz de San Andrés.

3. Cada diagonal de un mismo recuadro rigidizado debe tener la misma sección transversal, es decir, el mismo perfil.

Aplicación del método

El método de cálculo es lineal y elástico con formulación matricial. Cada tirante se introduce en la matriz de rigidez con sólo el término de rigidez axil (AE/L), donde la misma es igual a la mitad de la rigidez axil real del tirante. De esta manera, se logran desplazamientos en el plano de la rigidización, similares a los que se obtendrían si la diagonal comprimida se hubiese suprimido del análisis matricial considerando el área real de la sección del tirante traccionado.

Para cada combinación de hipótesis, se obtienen los esfuerzos finales en cada tirante, y en aquellos en los que el axil resulte de compresión se procede de la siguiente manera:

A. Se anula el axil del tirante comprimido.

B. Dicho axil se suma al axil del otro tirante que forma parte del recuadro rigidizado.

C. Con la nueva configuración de axiles en los tensores, se procede a restituir el equilibrio de nudos.

Dado que el método compatibiliza esfuerzos y no desplazamientos, es importante considerar la restricción de rigideces axiles de las secciones que forman el recuadro rigidizado indicado en el apartado 2 anterior, ya que el método gana mayor exactitud cuanto menores sean los acortamientos y los alargamientos relativos de las barras que enmarcan la cruz de San Andrés. En todos los casos analizados por CYPE Ingenieros, S.A., las iscrepancias, entre los resultados obtenidos por este método y los obtenidos por análisis no lineal, han sido despreciables.

En el manual de Novedades de la versión 2008.1 o en la memoria de cálculo de Nuevo Metal 3D puede encontrar más información sobre el método de cálculo de tirantes aplicado por el programa.

Cargas superficiales (desde v.2008.1.g)

Nuevo Metal 3D permite introducir cargas superficiales (uniformes o variables en altura) sobre paños definidos geométricamente por el usuario mediante un polígono cerrado. Las cargas pueden estar aplicadas en toda la superficie del paño y en superficies poligonales contenidas en este. El usuario también indica la dirección del reparto unidireccional de las cargas introducidas sobre el paño que debe ser paralela a uno de los lados del paño.

El reparto de todas las cargas aplicadas sobre el paño es isostático, y se realiza sobre las barras contenidas en el paño que no sean paralelas a la dirección de reparto. Para el caso de las cargas definidas en una superficie del paño, el reparto sólo afecta a las barras más próximas a la superficie definida.

En las estructuras 3D integradas de CYPECAD también es posible definir cargas superficiales del mismo modo que en Nuevo Metal 3D.

En la FAQ de Nuevo Metal 3D, dispone de información detallada sobre la introducción de cargas superficiales.