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Contenido.
- 1.- Introducción.
- 2.- Diseño de la geometría.
- 3.- Ajuste de las comprobaciones - Cálculo.
- 4.- Resultados.
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1.-Introducción.
ESwin es un completo software de cálculo de estructuras que permite al usuario crear modelos estructurales tridimensionales de casi cualquier geometría y combinar en dicho modelo distintos tipos elementos estructurales, todos integrados en un mismo cálculo.
La entrada de datos del programa cuenta con una interfaz 3D (solapa Modelo de barras / Modelo de EC), en la que el usuario puede crear y modificar libremente la geometría del modelo estructural. Además, el programa incorpora un entorno 2D (solapa Gráficas 2D) sobre el que se dibujan los planos generados automáticamente a partir de los resultados, y en el que el usuario puede incorporar sus propios dibujos o modificar los realizados por el programa.
En este tema de ayuda se dan las mínimas pautas a seguir para diseñar una estructura en ESwin, tomando como ejemplo una sencilla estructura con cuatro pilares y un forjado.
2.- Diseño de la geometría.
2.1.- Barras y superficies.
ESwin es una aplicación organizada en solapas (Modelo de barras, Gráficas 2D, Listados, Planos y Diagramas), siendo la primera de ellas la principal, ya que sobre ella se desarrolla el grueso del trabajo con el programa. La solapa "Modelo de barras" es un entorno tridimensional que permite la definición de la geometría y las cargas en la estructura. En ella se definen todos los datos que permitirán construir la matriz de rigidez, y con ella, las ecuaciones de equilibrio que permiten resolver el cálculo de esfuerzos y desplazamientos.
La geometría de una estructura se define mediante sencillas entidades gráficas que se añaden al dibujo con las opciones del Menú Insertar Las entidades gráficas más empleadas en el proyecto son:
- Líneas (
):
para dibujar barras. - Superficies (
):
para dibujar forjados, cubiertas y muros.
Prácticamente todo el modelo estructural se define utilizando estas dos entidades, aunque existen algunas más, menos frecuentes:
- Símbolos (
):
utilizados en zapatas. - Cerramientos (
):
utilizados en muros de fábrica y muros regulares de
hormigón. - Prismas (
):
para la representación de sectores de incendio y columnas
estratigráficas.
Para dibujar cualquier entidad basta con marcar en pantalla los puntos que la definen. Por ejemplo, para dibujar una barra, serán necesarios dos puntos, para dibujar un forjado cuadrado serán necesarios cuatro, etc. Aunque el entorno de trabajo del programa es completamente tridimensional, el dibujo en principio está limitado al llamado entramado.
Pero además, existen algunas herramientas que permiten salirse del plano de trabajo:
- Puntos de referencia fijos o automáticos, que permiten marcar la posición exacta de un punto singular del dibujo existente (puntos finales, medios, etc.).
- El modo ortogonal (F8) que permite trazar líneas perpendiculares al plano de trabajo pulsando SHIFT.
- La introducción de puntos por coordenadas: accesible desde el menú contextual (o la tecla M), permite definir la posición de un punto de forma exacta, en coordenadas rectangulares o polares, relativas o absolutas.
Una importante ayuda, sobre todo en el caso de edificios por pisos, es la posibilidad de introducir plantas, que representan volúmenes comprendidos entre dos planos horizontales, a los que se les asigna un plano de referencia en formato DXF / DWG.
Por ejemplo, para dibujar una estructura con cuatro pilares de hormigón de 3,00 metros a 5,00 metros entre sí, y sobre ellos un forjado de losa maciza de 7,00x7,00, habría que dar los siguientes pasos:
- Acceder a Insertar -> Barra de hormigón (
). - Marcar en pantalla la posición del punto
inferior del pilar. Para ello será recomendable utilizar ver el
entramado (F7) y activar la opción Imantar entramado (F9,
botón
) - Marcar en pantalla la posición del punto
superior del pilar, por ejemplo, indicando en menú
contextual->Coordenadas (
)
las coordenadas rectangulares relativas (0, 0, 3.00). - Hacer clic con el botón derecho y seleccionar Terminar.
El pilar estará dibujado, y se podría hacer lo mismo
con los otros tres, pero resultará más fácil utilizar la herramienta
Duplicar (
) para crear copias idénticas:
Para dibujar el forjado, habría que situar el
plano de trabajo a 3,00 metros del suelo, lo que se puede hacer
seleccionando los nudos superiores de los pilares y accediendo a la
opción de menú Herramientas->Trabajar en el plano seleccionado
(
).
Después bastará con acceder a Insertar->Forjado de losa maciza
(
)
y marcar en pantalla los puntos que definen el contorno del forjado:
Existen otras maneras de genera la geometría:
- Utilizando los Asistentes.
- Importando una estructura de ENwin con Archivo/Importar Datos
- Importando el modelo en DXF / DWG y hacer
que su capa sea de cálculo (ver
Gestión de capas
).
Del modelo importado, ESwin tomará las líneas y las convertirá
en barras (el resto de entidades deben eliminarse, o bien ser
trasladadas a otra capa).
2.2.- Edición de propiedades.
Si queremos editar las propiedades (sección,
cargas, materiales, etc.) de cualquiera de los pilares o del
forjado, bastará con hacer doble clic sobre la entidad deseada, o
bien seleccionarla y acceder a Datos->Entidades seleccionadas
(
).
La herramienta Copiar propiedades le permitirá igualar las
propiedades entre elementos del mismo tipo sin necesidad de
editarlos uno por uno.
El siguiente video muestra cómo modificar las propiedades del forjado y de los pilares de forma sencilla. Lo que se ha hecho en este paso es:
- Editar el forjado para asignarle una carga.
- Modificar la sección de todos los pilares, utilizando Copiar Propiedades.
2.3.- Nudos.
Al crear barras, automáticamente se van añadiendo nudos al modelo de la estructura. Estos nudos tienen también sus propiedades, que permiten asignarle cargas o restricciones. En este ejemplo será preciso modificar las propiedades de los nudos para indicar que los pilares están empotrados en su base.
3.- Ajuste de las comprobaciones
- Cálculo.
3.1.- Creación del modelo de elementos constructivos.
La estructura vista en el último apartado ya se puede calcular, ya que tiene su geometría, sus cargas y sus propiedades correctamente definidas. Ahora bien, para comprobar el cumplimiento de normativa (DB-SE, EHE), es preciso indicarle al programa qué comprobaciones hay que hacer en cada elemento.
Para definir las comprobaciones, ESwin utiliza el
llamado modelo de elementos constructivos, en el que las
barras se agrupan entre sí para formar elementos de orden superior,
llamados elementos constructivos. Para crear el modelo de
elementos constructivos, basta con hacer clic en el botón
(Ver->Modo barras / elementos constructivos). Al hacer el
cambio, notará que las barras cambian de color; los forjados y demás
tipos de superficies permanecen igual.
El sentido del modelo de elementos constructivos es que hay comprobaciones que dependen de la luz del elemento (pandeo, flechas, pandeo lateral, etc.) y las barras no siempre abarcan la longitud de todo el elemento. Un ejemplo claro es el dintel de una nave con cubierta a dos aguas, el dintel tendrá como mínimo dos barras (una por faldón), pero el elemento constructivo en realidad es uno solo, abarcando todo el ancho de la nave.
Siguiendo con el ejemplo anterior, en el siguiente video se muestra cómo crear el modelo de elementos constructivos, y cómo ajustar las comprobaciones en los pilares. En este caso, se le va a indicar al programa que la distancia mínima entre cercos sea 8 cm y que el cálculo a deformación lo haga en hipótesis Poco probable.
Hay que tener en cuenta que las comprobaciones que realiza el programa también se basan en una serie de criterios generales (deformaciones admisibles con criterio general, periodo de retorno, situación, nivel de control, etc.), fijados en Datos->Generales. Así, cada vez que vaya a hacer un cálculo, revise antes los Datos Generales para comprobar que dichos criterios se adecúan a su estructura.3.2.- Cálculo.
Una vez ajustadas las comprobaciones, la estructura se puede calcular, utilizando cualquiera de los tres procesos disponibles:
- Calcular/Comprobar
(
):
calcula los esfuerzos y desplazamientos una sola vez, y al
terminar verifica que las secciones actuales son válidas. En
caso de fallo, el programa resalta las entidades que no cumplen
alguna de las comprobaciones establecidas por la norma
correspondiente. -
Calcular/Dimensionar partiendo de las secciones mínimas
(
):
es un procedimiento iterativo, por el que el programa calcula
esfuerzos y desplazamientos, comprueba la validez, y en caso de
no cumplirse alguna comprobación, aumenta las secciones que
estima oportunas y vuelve a empezar. -
Calcular/Dimensionar partiendo de las secciones actuales
(
):
este procedimiento es igual al anterior, sólo que en vez de
partir de las secciones mínimas parte de las actuales. Por
ejemplo: una estructura se diseña con pilares 25x25, y tras
dimensionar, éstos aumentan a 30x30. Tras el cálculo se hace
algún cambio, como por ejemplo, añadir una carga. Si en esta
situación se dimensiona desde las secciones mínimas, el cálculo
empezará con pilares 25x25; si se hace con las actuales,
empezará desde 30x30.
Siguiendo con el ejemplo anterior, el video siguiente muestra el dimensionado de la estructura, partiendo desde secciones mínimas:
4.- Resultados.
4.1.- Generación de gráficas 2D y 3D.
Tras el cálculo, el programa entra en una especie de modo de post-procesado, que permite generar resultados y detalles de la estructura. Cuando se haga alguna modificación en la estructura, se perderán los resultados del cálculo y habrá que iniciar de nuevo el proceso para volver a generar resultados.
Una forma de materializar los resultados es en forma de gráficas. Existen dos tipos de gráficas: 2D y 3D. Las primeras son muy adecuadas para plasmar resultados de elementos lineales, ya que dibujan de forma precisa los diagramas, indicando sobre ellos los valores; son elementos bidimensionales, y como tales se representan en la solapa Gráficas 2D; como cualquier otro elemento 2D, es posible exportarlas en DXF / DWG / WMF para utilizarlas en otro programa.
El siguiente video muestra cómo generar una gráfica 2D con los momentos, axiles y cortantes de los pilares
Como puede verse en el video anterior, las casillas Num.Div. y Fct.Amp permiten elegir el número de divisiones en cada barras y el factor de ampliación de la gráfica, sin necesidad de tener que regenerarla o modificarla.
Las gráficas 3D son gráficas que se muestran directamente sobre el modelo 3D de la estructura, lo que permite representar esfuerzos y desplazamientos sobre superficies. En el video siguiente se muestra cómo generar una gráfica 3D con la deformada de la estructura:
4.2.- Listados.
Los listados son documentos de texto que contienen resultados del cálculo de la estructura. Su contenido puede ser de los más variado y dependerá de los elementos a partir de los cuales se genere el listado.
La mayor parte de los listados son tablas que contienen resultados del cálculo, pero también es posible generar una memoria de cálculo redactada, adecuada para el anexo de cálculo de estructuras de cualquier proyecto. El formato de los listados dependerá de lo que se elija en el Selector de estilos, ubicado en la barra de herramientas de resultados.
4.3.- Detalles.
Los Detalles son dibujos 2D generados a partir de la estructura, que se pueden utilizar para la composición de los Planos de la estructura. Existen multitud de detalles tipo, que dependen de los elementos estructurales utilizados.
Al tratarse de dibujos 2D, los detalles se manejan en la solapa Gráficas 2D, que además de mostrar el dibujo, cuenta con herramientas para la creación de nuevos dibujos y edición de éstos. Cada detalle puede configurarse para una escala y unas fuentes determinadas, y una vez generado, se puede exportar en formato DXF / DWG / WMF.
Es importante destacar que si se realiza algún cambio en la estructura, el detalle puede actualizarse para que se redibuje con los nuevos cambios. Precisamente eso es lo que se hace en el video siguiente, en el que se generan los planos de armado del forjado y después de tener los planos hechos, se cambian las etiquetas y los armados (estos cambios no implican la pérdida de los resultados del cálculo):