CYPE 3D

CYPE 3D genera automáticamente el peso propio de las barras introducidas que formarán una hipótesis de peso propio. Es posible añadir un número indefinido de hipótesis adicionales con igual o diferente naturaleza (peso propio, sobrecarga de uso, viento, sismo o nieve).

El usuario puede definir las hipótesis simples que desee y decidir si se combinan de manera compatible, incompatible o simultánea. El programa generará automáticamente la combinación de estas hipótesis de acuerdo con las premisas indicadas.

Por ejemplo, el programa genera automáticamente la combinación de hipótesis correspondiente a una situación de cargas compuesta por una sobrecarga genérica y la actuación de un carro de cargas con distintas posiciones. Las posiciones del carro son incompatibles entre sí, pero cada una de ellas es compatible con la sobrecarga genérica y con el resto de hipótesis de diferente naturaleza.

Puede visualizarse la combinatoria de hipótesis generada entre las hipótesis de la misma naturaleza. De este modo, es posible que el usuario compruebe si las premisas indicadas han sido las correctas.

Admite múltiples tipos de carga como, por ejemplo, puntuales, lineales, lineales variables en altura, superficiales, superficiales variables en altura, incremento y gradiente de temperatura, momentos, etc. Las cargas pueden introducirse en los nudos y en las barras.

Las cargas superficiales se introducen sobre paños definidos geométricamente por el usuario mediante un polígono cerrado. Estas 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 CYPE 3D. En los siguientes vídeos dispone de información detallada sobre:

• La introducción y edición de cargas superficiales
• La introducción y edición de paños

Es posible definir desplazamientos prescritos en los empotramientos y apoyos, y giros prescritos en los empotramientos. Estos desplazamientos y giros provocarán esfuerzos sobre las barras, por lo que cuando se definen hay que asignar sus efectos a una hipótesis de carga.

Tipología de nudos

La tipología de nudos es muy completa. Pueden definirse las vinculaciones interiores y coacciones exteriores. Las coacciones exteriores permiten que los nudos puedan definirse como articulados, empotrados, semiempotrados, apoyos elásticos (muelles), apoyos con desplazamientos libres según un plano o recta a definir, etc.

Es posible definir Ligaduras entre nudos. Las ligaduras de nudos se utilizan para indicar que dos o más nudos tienen iguales desplazamientos en todas las hipótesis. La igualación de desplazamientos se puede establecer en una, dos o tres direcciones según los ejes globales X, Y y Z. En pantalla se muestra el número correspondiente a cada grupo o conjunto de nudos cuyos desplazamientos se encuentran ligados.

Debe tener en cuenta que, para que dos o más nudos tengan iguales desplazamientos entre sí, debe existir en la estructura algún elemento o disposición constructiva que materialice eficazmente la hipótesis de igualdad de desplazamientos.

No se permiten asignar ligaduras a nudos que forman parte de los bordes de recuadros arriostrados cuando el desplazamiento ligado tiene proyección sobre el plano del recuadro arriostrado.

Elemento estructural tipo "Tirante"

La pieza forma parte de un recuadro arriostrado y trabaja sólo a tracción. Es posible asignarle secciones transversales formadas por perfiles del tipo platabanda laminada, angular laminado, redondo macizo o cuadrado macizo.

En la página Barras definidas como elementos estructurales del tipo "Tirante" dispone de más información sobre estos elementos estructurales. 

Elemento estructural tipo "Pilar"

La pieza es un pilar y debe ser vertical. Las secciones que admite son:

• Hormigón armado de secciones rectangulares y circulares
  En la página Pilares de hormigón puede encontrar más información sobre este módulo, común a CYPE 3D y a CYPECAD, que permite a ambos programas dimensionar estos elementos estructurales.
  
• Secciones de acero
  Pueden estar formadas por perfiles de acero laminado, armado o conformado.
  
• Secciones mixtas de hormigón y acero
  En la página Pilares mixtos de hormigón y acero puede encontrar más información sobre este módulo, común a CYPE 3D y a CYPECAD, que permite a ambos programas dimensionar estos elementos estructurales.
  

En la página Barras definidas como elementos estructurales del tipo "Pilar" dispone de más información sobre estos elementos estructurales. 

Elemento estructural tipo "Viga"

La pieza es una viga, no puede ser vertical y no debe tener estar girada alrededor del su eje longitudinal. Las secciones que admite son:

• Hormigón armado de secciones rectangulares, en L, en T…, con celosía o pretensadas
  En la página Vigas de hormigón puede encontrar más información sobre este módulo, común a CYPE 3D y a CYPECAD, que permite a ambos programas dimensionar estos elementos estructurales.
  
• Secciones de acero
  Pueden estar formadas por perfiles de acero laminado, armado o conformado.
  
  Cuando se define una pieza como viga, la viga está compuesta por una única pieza. No obstante, el programa permite la definición de vigas continuas compuestas por varias vigas.
  
• Madera
  Pueden estar formadas por secciones rectangulares de madera aserrada o laminada. En la página Perfiles de madera puede encontrar más información sobre este módulo, común a CYPE 3D y a CYPECAD, que permite a ambos programas dimensionar estos elementos estructurales.
  

En la página Barras definidas como elementos estructurales del tipo "Viga" dispone de más información sobre estos elementos estructurales. 

Otras características de las barras

Pandeo y pandeo lateral

CYPE 3D permite al usuario introducir los coeficientes β de pandeo o la longitud de pandeo, el coeficiente de momentos y el coeficiente C1 de la formulación del momento crítico de pandeo lateral (si la norma seleccionada lo define) de cada barra. En general, cada norma ofrece unos valores para estos coeficientes asociados a distintas distribuciones del momento flector entre puntos de arriostramiento.

También calcula automáticamente la longitud de pandeo de las barras según un método aproximado, basado en fórmulas comúnmente aceptadas, que solicita al usuario la clasificación de la estructura como tipo traslacional o intraslacional. El usuario también puede activar en cualquier barra la comprobación de pandeo lateral.

Limitaciones de flecha

El programa posibilita al usuario limitar la flecha de las barras para que el dimensionamiento de los perfiles tenga en cuenta la restricción impuesta (además de la tensión, esbeltez, abolladura, etc). El usuario puede imponer límites a las flechas máxima y relativa, tanto para sus valores absolutos, como para sus valores relativos a la longitud entre extremos y puntos de inflexión de la deformada. La flecha puede definirse como secante o tangente a uno de los extremos. También es posible definir una pieza compuesta por varias barras alineadas para que el programa compruebe su flecha como si se tratase de una única barra.  Los cuadros de diálogo que limitan la flecha de las barras disponen de ayudas que definen perfectamente los tipos de flecha que el usuario puede limitar y la longitud que sirve como referencia a la flecha relativa.

Ajustes, desplazamientos y giros

En la introducción de barras es posible realizar ajustes, desplazamientos y giros con respecto al eje de introducción de la barra. La excentricidad producida por estos ajustes y desplazamientos se tiene en cuenta en el cálculo, por lo que el programa permite al usuario considerar la verdadera posición relativa entre barras.

Coeficientes de empotramiento y rigideces rotacionales

En los extremos de piezas (barras o conjunto de barras alineadas que forman una pieza), el programa permite asignar los coeficientes de empotramiento xy y xz o asignar rigideces rotacionales en dichos planos. La definición de las rigideces rotacionales permite la modelización de las uniones cuya rigidez al giro es fundamental considerar, como es el caso de las uniones atornilladas.

En cada unión atornillada dimensionada, el programa también calcula (para todas las combinaciones de esfuerzos actuantes) las rigideces rotacionales de cada pieza empotrada a la unión y selecciona un valor de la rigidez rotacional para cada extremo de pieza, que será el que propondrá al usuario para un recálculo de la estructura.

Tras el cálculo, el programa advierte si la rigidez rotacional introducida por el usuario en las piezas empotradas a uniones atornilladas difiere en más de un 20% de la propuesta por el programa o si no está definida.

CYPE 3D permite al usuario tanto asignar automáticamente las rigideces rotacionales propuestas por el programa como revisar las que desee para decidir en cada caso que rigideces rotacionales quiere adoptar.

En el apartado "Rigideces rotacionales en extremos de piezas" de la página Uniones atornilladas puede obtener más información sobre las consideraciones que CYPE 3D realiza de las rigideces rotacionales.

Láminas en CYPE 3D

CYPE 3D incluye la posibilidad de definir elementos de lámina. Las láminas son elementos planos bidimensionales de espesor constante y sin huecos, cuyo perímetro está definido por un polígono.

A efectos de cálculo, las láminas se introducen en la matriz de rigidez global de la estructura mediante un modelo de elementos finitos tridimensionales de lámina plana triangulares de seis nodos (cuadráticos). El tipo de elemento utilizado se basa en la superposición de dos elementos desacoplados localmente: Uno aporta la rigidez axil (esfuerzos de membrana) y otro la rigidez a flexión (esfuerzos de placa).

En cada lámina es posible definir:

• Espesor y módulo de balasto
  E en la dirección Z local.
• Material
  Hormigón, acero laminado, acero conformado, aluminio y genérico (especificando el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson).
• Posición
  Con respecto del plano de introducción.
• Discretización
  Es posible controlar la densidad del mallado definiendo la dimensión máxima del tamaño del triángulo en las direcciones x e y locales.
• Orientación de los ejes
• Vinculación interior
  Vinculación interior de las aristas con otros elementos de la estructura.
• Vinculación exterior
  También es posible definir la vinculación exterior de las aristas, pero en este caso, ésta se aplica a todas las láminas que comparten la arista. Las posibilidades de vinculación exterior son las mismas que las disponibles para los nudos de CYPE 3D.
• Bandas de integración
  Las bandas de integración en láminas definen líneas sobre las que, para un ancho de banda dado, se integran los esfuerzos correspondientes a la lámina para obtener esfuerzos de barra.

Comprobación de resistencia al fuego

Con el módulo Comprobación de resistencia al fuego, CYPECAD y CYPE 3D realizan:

• Para pilares, vigas y barras de acero
  La comprobación de la resistencia al fuego y el dimensionamiento del revestimiento de protección necesario según las normas CTE DB SI 6 y Eurocódigo (EN 1992-1-2:2004 y EN 1993-1-2:2005).
  
• Para vigas y barras de madera
  La comprobación de la resistencia al fuego y el dimensionamiento de las secciones de madera frente a la acción del fuego para que cumplan con la normativa seleccionada (CTE DB SE-M –España-, NBR 7190 o Eurocódigo 5).
  
  

En Comprobación de resistencia al fuego puede encontrar más información sobre esta comprobación en los programas de CYPE Ingenieros.

• Uniones I Soldadas Naves con perfiles laminados y armados en doble T
  
  • Normativa implementada para el cálculo de uniones soldadas
  • Tipología de uniones soldadas implementadas
  • Opciones de cálculo
  • Dimensionamiento de uniones soldadas
  • Consulta de uniones soldadas
  • Placas de anclaje dimensionadas con el módulo Uniones I
  • Listados de uniones soldadas
  • Planos de uniones soldadas

• Uniones II Atornilladas Naves con perfiles laminados y armados en doble T
  
  • Normativa implementada para el cálculo de uniones atornilladas
  • Tipología de uniones atornilladas implementadas
  • Opciones de cálculo
  • Uniones atornilladas pretensadas y no pretensadas
  • Dimensionamiento de uniones atornilladas
  • Consulta de uniones atornilladas
  • Listados de uniones atornilladas
  • Planos de uniones atornilladas

• Uniones III Soldadas Pórticos de edificación con perfiles laminados y armados en doble T
  
  • Normativa implementada para el cálculo de uniones soldadas
  • Tipología de uniones soldadas para pórticos de edificación implementadas
  • Opciones de cálculo
  • Dimensionamiento de uniones soldadas de edificación
  • Consulta de uniones soldadas
  • Placas de anclaje dimensionadas con el módulo Uniones III
  • Listados de uniones
  • Planos de uniones soldadas

• Uniones IV Atornilladas Pórticos de edificación con perfiles laminados y armados en doble T
  
  • Normativa implementada para el cálculo de uniones atornilladas de edificación
  • Tipología de uniones atornilladas de edificación implementadas
  • Opciones de cálculo
  • Uniones atornilladas pretensadas y no pretensadas
  • Dimensionamiento de las uniones atornilladas de edificación
  • Características de las uniones atornilladas de edificación dimensionadas
  • Consulta de uniones atornilladas
  • Placas de anclaje dimensionadas con el módulo Uniones IV
  • Listados de uniones
  • Planos de uniones atornilladas

Opciones de cálculo para las placas de anclaje

Las opciones de cálculo de las placas de anclaje se configuran en el diálogo Opciones (menú Uniones > Opciones).

Comprobaciones en placas de anclaje

CYPE 3D realiza las siguientes comprobaciones para dimensionar las placas de anclaje (asumiendo la hipótesis de placa rígida):

• En el hormigón sobre el que apoya la placa se comprueba:
  • La tensión de compresión: La tensión de compresión en la interfaz placa de anclaje-hormigón debe ser menor que la tensión admisible del hormigón que depende de la naturaleza de cada combinación.

Las zapatas pueden ser de hormigón armado o de hormigón en masa, de canto constante o variable, y el programa puede dimensionarlas de modo que sean cuadradas, rectangulares, excéntricas, de esquina o medianeras. El cálculo y dimensionamiento de zapatas forma parte de un módulo de CYPE 3D.

Los encepados admiten múltiples pilotes. Su tipología es muy amplia. Pueden ser de 1, 2, 3 y 4 pilotes; encepados lineales y rectangulares de cualquier número de pilotes (de 3 a 30 pilotes por lado); pentagonales de 5 y 6 pilotes; y hexagonales de 6 y 7 pilotes. El cálculo y dimensionamiento de encepados forma parte de un módulo de CYPE 3D.

Tanto a las zapatas como a los encepados, pueden llegar correas de atado y vigas centradoras. El dimensionado de correas y vigas centradoras se incluye en el módulo de zapatas y en el de encepados.

En Cálculo y dimensionamiento de cimentaciones puede encontrar más información sobre las cimentaciones que dimensionan CYPECAD y CYPE 3D.

CYPE 3D permite elegir el tipo de centrado de las vigas centradoras seleccionando el tipo de ley de tensiones que actuará bajo la zapata como respuesta del terreno, a efectos de calcular los esfuerzos sobre la viga centradora y las tensiones del terreno.

• Ley rectangular de tensiones bajo la zapata:

Si se selecciona esta opción se supone que el centrado de la viga es perfecto, dando lugar a una ley rectangular de tensiones del terreno.

Se admite que el centrado de la viga no es perfecto, es decir, que se produce un cierto giro de la zapata que da lugar a una ley de tensiones trapecial y, por lo tanto, a una relajación de los esfuerzos actuantes sobre la viga. Si la ley de tensiones bajo la zapata resulta ser trapecial, su resultante se desplaza hacia el pilar, lo que produce una reducción del momento sobre la viga del 10% aproximadamente.

CYPE 3D importa ficheros generados en programas de CAD en formato DWG y DXF de dos y tres dimensiones. Con ellos podrá generar automáticamente la geometría de la estructura (incluso seleccionando los elementos a importar clasificados por capas, entidades, colores o tipos de línea).

También es posible importar ficheros de dibujo en formato DXF o DWG para utilizarlos como plantillas de dibujo. De este modo, el usuario puede introducir los nudos y las barras de la estructura capturando las entidades y los elementos de estos ficheros en las ventanas 2D del programa. La importación y utilización de los ficheros de dibujo DXF y DWG se realiza de igual modo que en CYPECAD. El usuario dispone de tres botones en la barra de herramientas que permiten gestionar la utilización de estos ficheros:

Dispone también de otras herramientas que facilitan la introducción de datos: Zoom, Redibujado, Ortogonalidad, Deshacer, Rehacer, Repetir última selección de elementos, etc. Puede realizar capturas (extremo, punto medio, perpendicular, más cercano e intersección) y rastreos (prolongación, perpendicular, ortogonal) sobre elementos de la estructura.

Con la generación de vistas podrá trabajar con ventanas en 2D y 3D (de toda la estructura o de una parte de ella) de manera totalmente interactiva y con total conectividad. Incluso en las ventanas 3D que aparecen en pantalla se marca el plano de la ventana 2D en la que esté posicionado el cursor.

CYPE 3D también contiene utilidades para realizar generaciones automáticas, como la generación de nudos, barras y mallas espaciales formadas por tetraedros. Además, es capaz de crear un número ilimitado de pórticos paralelos a partir de uno solo.

Los elementos se acotan sin introducir coordenadas ni mallas rígidas. Cuando se introduce un nudo o una barra, el programa les asigna unas coordenadas que dependen de la posición del cursor en la línea o líneas de referencia que se capturan. Después, el usuario puede acotar los nudos o dejar las coordenadas asignadas.

Cálculo con multiprocesadores

CYPECAD y CYPE 3D utilizan en el cálculo de sus estructuras el potencial que brindan los multiprocesadores.

Para acceder a estas prestaciones, CYPECAD y CYPE 3D disponen del módulo común "Cálculo en paralelo hasta ocho procesadores", que permite ahorrar una importante cantidad de tiempo de cálculo.

La página "Uso de multiprocesadores" proporciona más información sobre este módulo, así como un estudio comparativo que muestra los tiempos de cálculo con y sin su utilización. 

Resultados, planos y listados

Las leyes y envolventes de esfuerzos y deformaciones se pueden consultar en pantalla de forma gráfica o analítica.

Su herramienta para la comprobación de barras en pantalla (tensión, abolladura, esbeltez, flecha...) permite una corrección manual o automática hasta el dimensionamiento final.

Dibuja los planos de cualquier vista de la estructura, con la información que desee, incluso alzados con la dimensión real del perfil. Podrá exportar los planos a formato DXF y DWG o dibujarlos por impresora o plotter.

Genera vistas 3D en perspectiva cónica o isométrica con los perfiles en verdadera magnitud. Estas vistas 3D pueden imprimirse y exportarse a ficheros en formato DXF, DWG, EMF, BMP y JPG. En ellas, se pueden mostrar los elementos con texturas que se asemejan a los colores reales de sus materiales. El usuario puede representar la vista 3D sin materiales o con ellos:

• Sin materiales
  Muestra los colores que diferencian a los elementos de la vista 3D aunque se tratase del mismo material.
• Con materiales
  Muestra los elementos de la vista 3D con texturas que se asemejan a sus colores reales.

Se permite total libertad para moverse por el interior de la estructura en una perspectiva cónica.

Obtiene listados de datos de nudos, barras y cargas; de resultados de desplazamientos, reacciones, esfuerzos, tensiones, flechas, zapatas, placas de anclaje, etc. de la estructura. Incluye los listados de mediciones. Estos listados pueden exportarse a los formatos TXT, HTML, PDF y RTF. También puede obtener una vista preliminar de ellos.

Listados detallados de comprobaciones de estados límite últimos

CYPECAD, CYPE 3D y las Estructuras 3D integradas de CYPECAD generan listados detallados de las comprobaciones de estados límite últimos de perfiles de acero y de aluminio.

Estos listados contienen todas las comprobaciones realizadas por el programa para dimensionar los perfiles y constituyen un importante documento con el que el usuario puede:

• Verificar el dimensionamiento de los perfiles
• Optimizar el dimensionamiento de los perfiles

El nivel de detalle de estos listados también les otorga un carácter didáctico que permite al usuario conocer todas las comprobaciones a las que está sometido un perfil.

En Listados detallados de comprobaciones de estados límite últimos puede encontrar más información sobre estos documentos (modos de obtención, tipos de perfiles y normas para los que se pueden generar, etc).