civilcad2000. manual del usuario. módulo de tablero de vigas

CivilCAD2000. Manual del Usuario. Módulo de Tableros de Vigas 1

CivilCAD2000

MANUAL DEL USUARIO

MÓDULO DE TABLEROS DE VIGAS

Versión 2.0

El presente documento es propiedad intelectual de CivilCAD Consultores, S.L. Queda

totalmente prohibida su reproducción total o parcial, su tratamiento informático o la

transmisión del mismo por cualquier medio electrónico, mecánico u otros métodos sin el

permiso previo y por escrito de CivilCAD Consultores, S.L.

Barcelona, abril de 2010


MÓDULO DE TABLERO DE VIGAS

El objetivo de este capítulo es exponer el funcionamiento del módulo que permite

proyectar tableros de vigas.

A lo largo de este capítulo se abordan las temáticas siguientes:

1 ALCANCE DEL MODULO.

2 ESTRUCTURA DEL MODULO.

3 ENTRADA DE DATOS.

4 CÁLCULOS REALIZADOS.

5 SALIDA DE RESULTADOS.


1 ALCANCE DEL MODULO

A continuación realizamos una descripción en líneas generales del alcance del

Módulo Tableros de vigas.

En este apartado del programa se analiza un tablero de vigas constituido por uno o

más vanos. El usuario puede asignar a cada viga una de las distintas secciones tipo con las

que se trabaja habitualmente y que vienen definidas en la biblioteca de secciones, o bien

definirse un tipo de sección propio. Las vigas pueden ser pretensadas o postesadas.

Las cargas que actúan sobre el tablero son el peso propio de las vigas y de la losa de

hormigón, la superestructura, la sobrecarga repartida de tráfico, el paseo del

carro/ferrocarril, el gradiente térmico, los descensos de apoyos instantáneo y diferido, la

acción instantánea del pretensado, las pérdidas diferidas de pretensado y la

compatibilización de las deformaciones por acción de la retracción y fluencia de los

hormigones de la viga y de la losa.


2 ESTRUCTURA DEL MODULO

Al módulo Tablero de vigas se accede al seleccionar la orden “Proyecto-Tablero de

vigas” del menú principal del programa o bien pinchando el botón correspondiente de la

Barra de Proyectos. Al hacerlo, se abre la ventana de proyecto que permite activar las

órdenes de dicho módulo, estructuradas según el siguiente esquema:

Figura 1: La ventana del proyecto de tableros de vigas.


2.1 Ordenes de proyecto

Permiten abrir o guardar un proyecto o crear uno nuevo. La extensión de los archivos

será del tipo “*.vig”.

2.2 Ordenes de entrada de datos

Permiten abrir y modificar los diálogos de definición de la geometría, pretensado y

acciones previstas sobre el tablero.

2.3 Ordenes de cálculo

Sirven para configurar y ejecutar el cálculo del tablero.

2.4 Ordenes de salida

Se usan para obtener la memoria de cálculo y las figuras de resultados, así como

para abrir diálogos de consulta de resultados u obtener listados de esfuerzos, tensiones y

resultados de cálculos.


3 ENTRADA DE DATOS

La definición del proyecto se realiza a través de los múltiples diálogos de entrada de

datos que pasamos a describir a continuación:

3.1 Generación automática

Para facilitar la entrada de datos del tablero de vigas en los casos más sencillos, el

programa propone este diálogo de generación automática en el que únicamente se pide

definir:

- Las dimensiones de un cuadrilátero para definir la forma en planta del tablero (ver

figura 2). Las dimensiones B 1 y B 2 están referidas a los puntos extremos de

intersección de los ejes de apoyos del tablero con los contornos. La dimensión A es

la distancia entre éstos en uno de sus contornos.

- Los vanos: se pide el número de vanos, así como la distancia entre ejes de apoyos

de dos vanos consecutivos.

- Las vigas: se pide definir el número de vigas, la longitud de las culatas, la distancia

de las vigas extremas a los extremos de la losa y la forma, tipo y sección de las

vigas.

El programa guardará los valores de la generación automática que introduzca el

usuario si pulsamos "Aceptar", y mantendrá los anteriores si pulsamos "Cancelar". En el

supuesto de optar por la orden "Generar puente", el programa valida los datos entrados en

ese momento (como "Aceptar") y procede a definir los ejes de apoyos del tablero, los ejes

de las vigas, los contornos izquierdo y derecho de la losa.

Para completar la definición del puente faltará añadir otros datos como las

características de los materiales, cables de pretensado, armadura de la losa, calendario de

ejecución del puente, etc. Por ello, una vez generado el puente el programa emitirá el aviso

de "Entrada de datos incorrecta". Únicamente nos recuerda que nos falta entrar parte de

los datos de definición del puente.


Figura 2: Cuadro de diálogo para la generación automática de los tableros de vigas.

3.2 Losa

La definición de la losa se realiza a través de los diálogos de entrada de datos que

pasamos a describir a continuación:

3.2.1 Contornos de la losa

En este diálogo el usuario debe definir las coordenadas de los puntos de las

poligonales que constituyen los contornos izquierdo y derecho del tablero, tal como se

indica en el esquema de la figura 3.


Figura 3: Definición de los contornos del tablero.

3.2.2 Definición de los ejes de apoyos

El usuario define en este diálogo dos puntos para cada uno de los dos ejes en que se

apoyarán las vigas en cada vano. En este diálogo se puede añadir o eliminar vanos del

tablero (ver figura 4).

Figura 4: Definición de los ejes de apoyos de las vigas.


3.2.3 Espesor de la losa

El espesor de la losa puede ser constante o variable. En el primer caso el usuario

debe entrar su valor en m. En el segundo supuesto, debe definir una poligonal a lo largo

del tablero dando para cada punto de la misma su posición (coordenadas x, y), su cota (z), y

la pendiente transversal del tablero a ambos lados de la poligonal. El programa se

encargará de calcular el espesor de la losa en un punto cualquiera del tablero buscando su

proyección a la directriz, hallando la cota del punto proyectado y sumándole la variación

de cota entre el punto y su proyección debida al peralte (ver figura 5).

Figura 5: Definición de la losa con espesor variable.

Por otro lado, el usuario debe definir el espesor E de la prelosa (m) y el ancho A del

tramo en que la prelosa se apoya sobre la viga (m) (ver la figura 6).

Figura 6: definición de la prelosa con espesor constante.


3.2.4 Armadura pasiva de la losa

El usuario debe especificar en el presente apartado la geometría de la armadura

pasiva prevista para la losa de hormigón en cada uno de los vanos del tablero. La armadura

consistirá en unas filas horizontales de barras de acero en dirección longitudinal y

transversal de la losa y en las caras superior e inferior de la misma.

El usuario debe definir para cada fila de barras:

a) Diámetro de las barras de acero (mm).

b) Separación entre las barras (m).

Asimismo se pide el recubrimiento mecánico de la armadura en la losa (m), esto es,

la distancia del centro de las barras de acero al paramento de la losa. Concretamente se

pide:

a) El recubrimiento mecánico superior. Se mide a partir de la fibra superior de la losa.

b) El recubrimiento mecánico inferior. Se mide a partir de la fibra superior de la

prelosa, en caso de existir. En caso contrario, se mide a partir de la fibra inferior de

la losa.

La definición de la armadura efectuada en el presente apartado es utilizada por el

programa sólo para obtener las características mecánicas de la sección viga + losa en el

cálculo de esfuerzos del tablero y sirve por tanto para tener en cuenta la armadura de la losa

en el proceso de encaje del pretensado de la viga. El cálculo de cuantías de armadura de la

losa como consecuencia de los esfuerzos globales y locales a que se ve sometida la losa se

realiza en el apartado "Salida/Listados/Cuantías de la losa". Por tanto, en el presente

apartado basta definir la armadura de la losa de forma aproximada para pasar a efectuar el

encaje tensional del pretensado.

3.3 Vigas

La definición de las vigas se realiza a través de los distintos diálogos de entrada de

datos que pasamos a describir a continuación:

3.3.1 Definición de los ejes de las vigas

El usuario debe definir la posición de los ejes de cada una de las vigas dando las

coordenadas en planta x, y de dos puntos por los que pase cada eje. Es importante que el

orden relativo de definición de las vigas respecto a los contornos derecho e izquierdo de la

losa sea el mostrado en la figura 7.


Figura 7: Definición de los ejes de las vigas

3.3.2 Definición de los apoyos de las vigas

En este apartado el usuario debe elegir el número de apoyos a disponer en los

extremos de cada viga (en el caso de vigas artesas). Además se pide la longitud de la culata

de las vigas (m), esto es, la distancia del eje de apoyos al extremo de la viga.

Por último, en este diálogo se puede definir un recrecido del alma de las vigas en

sus extremos para las vigas con sección en doble T. El usuario debe entrar para ello la

longitud del tramo desde el extremo de la viga en que se recrece el alma L R (m), la

longitud del tramo de transición entre la sección sin recrecer y la sección recrecida L T (m)

y la anchura del alma recrecida B R (m) (ver figura 8).


Figura 8: Definición de los apoyos de las vigas

3.3.3 Definición de la sección de las vigas

El usuario elige para cada viga el tipo de sección que la caracteriza de entre las

distintas opciones que se proponen en la “Biblioteca de secciones”. Se puede escoger entre

las siguientes tipologías de secciones:

- Rectangulares.

- Dobles T.

- Dobles T complejas.

- Artesas.

- Artesas invertidas.

- T invertidas.

Además de disponer de unas secciones concretas propuestas por el programa para

cada tipología, el usuario puede generar sus propias secciones, que quedarán incluidas en la

biblioteca, para poder ser seleccionadas en el presente diálogo.

La definición de nuevas secciones en el módulo se realiza al ejecutar la opción del

menú principal del programa “Ver/Configuración/Bibliotecas”. Allí, el usuario puede

consultar y modificar las características geométricas que definen una serie de secciones que

el programa propone como ejemplo para cada tipología: rectangulares, doble T, etc. Las

secciones propuestas por el programa se han elegido entre los tipos existentes en el

mercado de vigas prefabricadas para puentes. El usuario puede modificar la geometría de

dichas secciones si lo desea. También es posible añadir nuevos tipos de secciones. El

nombre que el usuario introduzca para la nueva sección servirá para identificarla al

seleccionarla en el apartado “Vigas/Sección” del módulo Tablero de Vigas.

La forma geométrica de la sección de la viga será constante a lo largo de su eje. Los

parámetros que definen las dimensiones de cada una de las formas tipo deben ser entrados

en cm. En la figura siguiente se ha representado la forma de cada una de las secciones tipo

consideradas y los parámetros geométricos que sirven para definirlas.


Figura 9: Definición geométrica de los distintos tipos de secciones de vigas. Parámetros

geométricos a entrar en cm.

3.3.4 La armadura activa de las vigas

El programa ofrece en este apartado la posibilidad de definir la armadura activa de

pretensado a disponer en cada una de las vigas del tablero. Dicha armadura estará

constituida por una serie de filas de cordones de pretensado. Cada fila será paralela al eje

de la viga a lo largo de toda ella y se dispondrá a una distancia constante de la cara inferior

de la viga. El usuario debe dar entonces valor a los siguientes parámetros para cada fila de

cordones:

- Número total de cordones que se dispondrá en la fila.

- Distancia del centro de la fila de cordones a la fibra inferior de la viga (cm).

- Área de la sección de acero de cada una de los cordones de la fila (cm2).

- Longitud del tramo inicial y final de los cordones en el que estarán entubados, es

decir, en el que no estarán en contacto con el hormigón (m).

El usuario puede pedir al programa que defina automáticamente la posición

horizontal de los cordones, o bien hacerlo él mismo. En este segundo supuesto, debe entrar

la siguiente información, para cada fila de cordones:

- Posición del cordón extremo de la fila (m). Se trata de dar la distancia horizontal

del centro del cordón más alejado del eje de la viga a dicho eje.

- Separación en dirección horizontal entre cordones consecutivos (m).

Debe introducirse el diámetro nominal en los cordones (mm).

El usuario debe dar también el valor de la tensión de tesado que se aplicará a la

totalidad de los cordones de pretensado de las vigas para cada uno de los vanos. Esta

tensión será la correspondiente a la situación previa a la transferencia del pretensado a las

vigas, es decir, sin incluir las pérdidas por acortamiento elástico que tengan lugar en la


operación de entrada en carga del pretensado sobre las vigas. El programa se encargará de

evaluar automáticamente estas pérdidas.

El programa pide en este diálogo el valor de la penetración de cuña prevista durante

la operación de tesado (mm/100m).

El programa pide que se determine si la operación de pretensado prevista será

gradual o rápida. La elección entre uno u otro caso repercute en la obtención del coeficiente

1 en el cálculo de la longitud de transferencia del pretensado. Tal como se establece en el

apartado 67.4 de la EHE, si se opta por un pretensado rápido, el valor de1 es de 1.25. En

cambio, si se elige un pretensado gradual, 1 pasa a valer 1.0.

CivilCAD2000 ofrece la posibilidad de copiar la definición del pretensado de una

viga concreta al resto de vigas del mismo vano, o a las vigas de todos los vanos del tablero.

3.3.5 La armadura pasiva de las vigas

El usuario debe especificar en el presente apartado la geometría de la armadura

pasiva prevista para cada una de las vigas del tablero. La armadura pasiva consistirá en

una serie de filas horizontales de barras de acero dispuestas en el interior de la sección de la

viga. El usuario debe definir para cada fila:

- Número total de barras de acero de la fila.

- Distancia de la fibra inferior de la viga al centro de las barras de la fila (cm).

- Diámetro de las barras de la fila (mm).

- La longitud de recorte en los extremos de la barra a disponer (m). Se trata de la

longitud medida sobre el eje de la viga desde su extremo, en que no existirá la fila

de barras definida. Si la longitud de recorte es nula, por tanto, las barras de la fila

recorrerán toda la longitud del eje de la viga.

El programa ofrece la posibilidad de copiar el armado definido en una viga concreta

al resto de vigas del mismo vano, o a las de todos los vanos del tablero.

3.3.6 Postesado en las vigas

El usuario puede definir la existencia de un postesado en cualquier viga de un vano

del puente. En una misma viga no se puede definir simultáneamente la presencia de un

pretensado y de un postesado.

En cada viga, el postesado está constituido por un número cualquiera de cables.

Cada cable está formado por una serie de tendones que tienen el mismo recorrido en alzado

a lo largo de la viga. El usuario debe determinar para cada cable:

- Los esfuerzos de tesado previstos en ambos extremos:

a) P inicial: Esfuerzo de tesado a aplicar en el anclaje inicial del cable, tras

pérdidas por acortamiento elástico.


b) P final: Esfuerzo de tesado a aplicar en el anclaje final del cable, tras pérdidas

por acortamiento elástico.

- El número de vainas o tendones de que consta el cable.

- El diámetro de las vainas de pretensado previstas (m.).

- El valor en mm 2 de la sección de acero, suma de la contenida en todas las vainas

del cable.

El usuario también debe dar valor a los siguientes parámetros:

- Coeficientes de rozamiento lineal (k) y angular (), a utilizar en el cálculo de

pérdidas instantáneas tal como se indica en el apartado 20.2.2.1.1 de la EHE.

- Penetración de cuña prevista para la operación de tesado (mm).

- Resistencia última del acero de los cables.

Finalmente, el usuario deberá definir el trazado en alzado de cada uno de los cables

previstos en cada viga. La forma de definir los cables en alzado es la misma que la

expuesta en el capítulo del Manual del Usuario del programa relativo al módulo Puente.

3.4 Materiales

El usuario debe elegir en el presente apartado el tipo de materiales con que ejecutar

el tablero de vigas de entre los materiales disponibles en la biblioteca del programa. Las

características mecánicas de estos materiales aparecerán detalladas en la memoria de

cálculo del proyecto.

Los materiales a especificar en el presente apartado son los siguientes:

- Tipo de hormigón con que se ejecutarán las vigas.

- Tipo de acero a utilizar para la armadura activa de las vigas.

- Tipo de acero a utilizar para la armadura pasiva de las vigas.

- Tipo de hormigón con que se ejecutará la losa.

- Tipo de acero a utilizar para la armadura pasiva de la losa.

El programa permite configurar además los siguientes aspectos relativos al cálculo

de esfuerzos:

a) Procedimiento para evaluar la variación del módulo de Young en función del

tiempo.

Se puede elegir entre 4 posibilidades:

1) Calcular la resistencia media a compresión f c m, j para la edad j y obtener el

módulo de Young a partir de la expresión dada en el artículo 39.6 de la EHE.


2) Calcular el valor del módulo de Young a 28 días y corregir su valor en función

de la edad empleando la tabla 39.6.b dada en la EHE.

3) Definir una curva de variación del módulo de Young, dando, en tantos puntos

como se desee, la edad del hormigón j y la fracción en tanto por uno del valor

del módulo de Young para esa edad j respecto del valor a 28 días.

4) No realizar corrección alguna en función de la edad del hormigón.

b) Procedimiento para evaluar la variación de la resistencia a compresión del

hormigón en función del tiempo.


1) Calcular el valor empleando la tabla 30.4.b dada en la EHE.

2) Definir una curva de variación de la resistencia a compresión dando, en tantos

puntos como se desee, la edad del hormigón j y la fracción en tanto por uno del

valor de la resistencia para esa edad j respecto del valor a 28 días.


c) Procedimiento para evaluar la variación de la resistencia a tracción del hormigón en

función del tiempo.


1) Calcular el valor empleando la tabla 30.4.c dada en la EHE.

2) Definir una curva de variación de la resistencia a tracción dando, en tantos

puntos como se desee, la edad del hormigón j y la fracción en tanto por uno del

valor de la resistencia para esa edad j respecto del valor a 28 días.


d) Expresión para evaluar la resistencia a tracción del hormigón f c t k:

El programa permite elegir el valor del coeficiente K t a aplicar en la expresión:

f c t k = K t * f c k 2/3

(Por defecto, el programa propone K t = 0.21)


3.5 El calendario constructivo

El usuario debe concretar en el presente diálogo las fechas de los momentos

singulares del calendario constructivo previsto para el tablero de vigas, ya que de ello

depende el cálculo de pérdidas de pretensado. El día en que se hormigona la viga se toma

como día 0.

El programa pregunta entonces cuantos días se prevé que transcurran entre el

hormigonado de la viga y los siguientes eventos:

- Momento en que se transfiere el pretensado a las vigas.

- Momento en que se procede a hormigonar la losa “in situ”.

- Momento en que entra en acción la carga permanente que va a disponerse sobre la

losa (superestructura).

- Número de días entre hormigonado y fraguado de la losa (momento en que se

considera que viga y losa empiezan a actuar conjuntamente, como sección única).

3.6 Acciones permanentes

Las acciones permanentes consideradas por el programa son las siguientes:

- Peso propio

El programa pide al usuario el valor de la densidad del hormigón. Con él se

obtendrán las cargas a aplicar en el cálculo de esfuerzos por peso propio de la viga y de la

losa de hormigón.

- Superestructura

La superestructura se define de forma distinta en función del tipo de puente a

calcular:

a) Puente de carretera.

Se define una carga por metro cuadrado de superficie de la losa del puente, asociada

al peso del pavimento. También se definen los pesos ocasionados por las aceras izquierda y

derecha, sus anchuras y las distancias de sus centros de gravedad a los respectivos

contornos de la losa.

El programa aplicará la carga de peso de pavimento sobre la superficie de toda la

losa del tablero exceptuando las bandas paralelas a los contornos izquierdo y derecho de

anchura igual a la de las aceras entradas por el usuario en el presente apartado.

CivilCAD2000 generará 2 hipótesis de carga: una con el peso de pavimento introducido y

otra con un peso recrecido un 50 % (tal como se expone en la norma IAP).


Por otra parte, el usuario tiene la posibilidad de definir la existencia de una serie de

cargas en banda. Una carga en banda consiste en una cuchilla de cargas repartidas que

actúa en planta a lo largo de una poligonal. El usuario define la poligonal de la carga dando

las coordenadas (x (m), y (m)) en planta de los puntos que la constituyen. La carga puede

variar su valor a lo largo de la poligonal. El usuario entra el valor de la carga repartida q en

los puntos de la poligonal. Entre dichos puntos, el programa adoptará una variación lineal

de la carga q.

El usuario puede elegir entre las siguientes posibilidades para definir las cargas en

banda en cada punto de la poligonal:

- Entrar directamente la carga lineal q

- Entrar una carga superficial q s y el ancho de aplicación b. El programa convierte

entonces dicha carga superficial en una cuchilla de cargas lineales de valor q = q s *

b

- Entrar la forma de la acera cuyo peso se desee convertir en carga lineal q. En este

caso es preciso introducir:

1) El ancho de la acera (m).

2) El espesor izquierdo (m).

3) El espesor derecho (m).

b) Puente de ferrocarril.

Si se trata de un puente para ferrocarril, el usuario tiene la posibilidad de definir una

serie de cargas en banda para considerar las cargas de superestructura. La forma de operar

en este caso es totalmente análoga a lo expuesto para el caso de puentes de carretera.

- Descenso de apoyos

Debe indicarse el valor del descenso de apoyos que tendrá lugar a tiempo inicial y el

incremento de descenso de apoyo previsto a tiempo infinito (m).

Por último, el usuario debe entrar la humedad relativa (%) que habrá en el medio ambiente

en que se hallará el tablero de vigas. Se utilizará para evaluar las pérdidas diferidas de

pretensado.


3.7 Acciones variables

Para la definición de las acciones variables, el usuario debe indicar si el tipo de

puente a proyectar es para tráfico de carretera o de ferrocarril. Las acciones variables

consideradas por el programa son las siguientes:

- Gradiente de temperatura

El programa solicita al usuario las diferencias de temperatura positiva y negativa

previstas entre las caras superior e inferior de la sección, así como el coeficiente de

dilatación térmica a utilizar en los cálculos.

La unidad a utilizar para definir la temperatura es el grado centígrado º C y para el

coeficiente de dilatación térmica, es su inverso º C -1

.


- Sobrecarga variable

El usuario debe indicar el valor de la sobrecarga repartida de tráfico prevista sobre

el tablero. Ésta se aplicará por separado por zonas del tablero para evaluar los esfuerzos

máximos (flector, torsor y cortante) que puede generar.

El programa aplicará la sobrecarga variable en toda la superficie del tablero excepto

en unas bandas paralelas a los contornos izquierdo y derecho de la losa de anchuras S a1 (m)

y S a2 (m) respectivamente (ver figura 10).

Figura 10: Definición de las zonas de actuación de la sobrecarga.

- Carro de cargas puntuales (para el caso de puentes de carretera)

El usuario puede definir un carro como conjunto cualquiera de cargas puntuales

separadas entre sí por distancias relativas constantes. Hay que indicar el número de cargas,

su valor (con signo positivo) y la distancia (m) de posición de cada una de ellas en

dirección longitudinal X (según el avance del carro) y transversal Y (perpendicular a la

dirección de avance del carro) al origen de coordenadas del tren de cargas. El programa

permite generar automáticamente el carro de 60 T establecido en la normativa (6 cargas de

10 T separadas 1.5 m en dirección X y 2 m en dirección Y). También se da la posibilidad

al usuario de pasear 2 carros simultáneamente, de acuerdo con lo establecido en la IAP.

Al efectuar el cálculo de esfuerzos, CivilCAD2000 desplaza el carro

longitudinalmente a lo largo del tablero y lo sitúa en varias posiciones transversales en la

sección. Las posiciones transversales extremas del carro en la sección serán tales que lo

emplazarán a una distancia del contorno del tablero de S a3 (m) o S a4 (m) (valores entrados

por el usuario) más los 0.5 m. de separación mínima de las ruedas respecto de la acera

establecidos en la IAP (ver figura 11).

Figura 11: Definición de las zonas de actuación del carro.


- Acción del ferrocarril (para el caso de puentes de ferrocarril)

El usuario puede definir la presencia de una, dos o tres vías de ferrocarril sobre el

tablero. Una vía queda definida dando su trayectoria en planta. La trayectoria consiste en

una poligonal de la cual el usuario debe entrar las coordenadas de los puntos x (m), y (m)

que la constituyen.

El programa pide también el valor del coeficiente de clasificación , parámetro

definido en el apartado 2.3.2.1 de la norma IAPF. Al generar las cargas de ferrocarril,

CivilCAD2000 aplicará las acciones sobre el tablero de vigas del tipo de tren escogido por

el usuario:

1) UIC-71

2) A-IPF-75

3) B-IPF-75

Las siguientes figuras, ilustran las cargas de cada uno de los tipos de tren anteriores:

Figura 12: Tren tipo UIC-71

Figura 13: Tren tipo A-IPF-75


Figura 14: Tren tipo B-IPF-75

Cuando el usuario defina 2 ó 3 vías, CivilCAD2000 combinará las cargas asociadas

a cada una de las vías siguiendo las directrices expuestas en el apartado 2.3.2.3.1 de la

norma IAPF.

3.8 Los coeficientes de seguridad

El usuario debe introducir los valores de los coeficientes de seguridad f de las

acciones tal como se definen en las normas EHE e IAP. Los valores propuestos por defecto

son los siguientes:

Acción CF1 CD1 CF2 CD2

Peso propio de la viga 1 1 1 1,35

Peso propio de la losa 1 1 1 1,35

Superestructura 1 1 1 1,35

Sobrecarga de tráfico 0 1 0 1,5

Paseo del carro 0 1 0 1,5

Gradiente térmico 0 1 0 1,5

Descenso de apoyo 0 1 0 1,5

Acción inst. del pretensado 0.9 1,1 1 1

Pérdidas de pretensado 1 1 1 1,35

Retracción del hormigón 0 1 0 1,35

Fluencia del hormigón 0 1 0 1,35

, donde

- CF1, coeficiente a aplicar para los efectos favorables en los cálculos relativos a los

estados límites de servicio.


- CD1, coeficiente a aplicar para los efectos desfavorables en los cálculos relativos a

los estados límites de servicio.

- CF2, coeficiente a aplicar para los efectos favorables en los cálculos relativos a los

estados límites últimos.

- CD2, coeficiente a aplicar para los efectos desfavorables en los cálculos relativos a

los estados límites últimos.

El usuario debe también entrar el valor de los coeficientes de combinación 0

(valor de combinación), 1 (valor frecuente) y 2 (valor cuasi-permanente), tal como se

definen en las normativas EHE-IAP.

En lo que respecta a los coeficientes de minoración de los materiales, el programa

utilizará los valores correspondientes a los parámetros de caracterización mecánica de los

materiales elegidos, que aparecen listados en la memoria de cálculo del proyecto.

Las acciones denominadas en el cuadro “Retracción del hormigón” y “Fluencia del

hormigón” se refieren a los esfuerzos surgidos por la compatibilización de las

deformaciones libres en viga y losa por retracción y fluencia respectivamente a tiempo

infinito.

3.9 Opción “Guardar emparrillado”

Para el cálculo de esfuerzos relativos a las acciones sobre el tablero (sección viga +

losa), el programa realiza un cálculo matricial, generando internamente proyectos de

barras editables desde el módulo Barras. Desde la opción “Guardar Emparrillado”, el

usuario puede generar un proyecto del módulo Barras, asociado a una de las distintas

acciones que intervienen en el cálculo de esfuerzos, para su posterior consulta en dicho

módulo.

Al ejecutar esta orden, el programa pide al usuario:

- El nombre del archivo (con extensión “.bar”) que contendrá la información del

proyecto de Barras a generar.

- El número de vano a considerar.

- La acción a considerar en el cálculo de esfuerzos.


3.10 Opción “Guardar sección”

Para la obtención de las propiedades mecánicas de las vigas, el programa genera

internamente objetos seccionales, es decir, proyectos de secciones editables desde el

módulo Sección del programa. Desde la opción “Guardar Sección”, el usuario puede

generar un proyecto de Secciones, para la posterior consulta de los datos que genera

automáticamente el programa.

Al ejecutar la orden, el programa pide al usuario:

- El nombre del archivo (con extensión “.sec”) que contendrá la información del

proyecto de secciones a generar.

- La distancia de la sección de la viga donde generar la sección al eje de apoyos

inicial.

- El número de vano.

- El número de viga.

- El tipo de sección (sección de la viga o bien sección de la viga + losa)

- Incluir o no en el objeto seccional a generar, las pre deformaciones en los cordones

de pretensado y en la viga necesarias para resolver el cálculo de rotura por flexión.

3.11 Opción “Guardar la losa”

Para el cálculo de los esfuerzos locales en la losa, el programa realiza un cálculo

matricial, generando internamente proyectos de barras editables desde el módulo Barras.

Desde la opción “Guardar Losa”, el usuario puede generar un proyecto del módulo

Barras, para la posterior consulta de los datos que genera automáticamente el programa.

Para ello, el programa pide al usuario:

- El nombre del archivo (con extensión “.bar”) que contendrá la información del

proyecto de Barras a generar.

- El número de vano a considerar.


4 CALCULOS REALIZADOS

En los subapartados siguientes, se describen las diversas opciones de cálculo que

figuran el apartado "Cálculo”.

4.1 Configuración del cálculo

En este cuadro de diálogo, el usuario puede configurar diferentes aspectos del cálculo, que

pasamos a explicar a continuación.

1) Opciones relativas a la operativa del cálculo de esfuerzos.

Al activar la opción 'Cálculo/Ejecutar', CivilCAD2000 realiza el cálculo de

esfuerzos para cada tipo de carga y desarrolla la gestión de envolventes que conduce a los

archivos “.cmb” con los valores máximos y mínimos de esfuerzos, movimientos y

reacciones.

Cuando el usuario solicita al programa una figura, cuadro o listado de resultados, el

programa se vale de dichos archivos “.cmb” generados para obtener los resultados pedidos.

Por ello, el cálculo de esfuerzos debe estar siempre actualizado, para contemplar los

últimos cambios introducidos por el usuario en la entrada de datos del tablero de vigas.

Una vez se ha realizado el cálculo de esfuerzos puede grabarse el proyecto. De esta forma,

si se vuelve a abrir no será preciso realizar ningún re cálculo cuando se soliciten figuras o

listados de resultados.

Si el cálculo de esfuerzos no está actualizado, el programa lo indica en los

resultados obtenidos de la siguiente forma:

- Si se trata de una figura, la desactiva y pinta a su alrededor un marco de línea

blanca a trazos.

- Si hay algún diálogo de resultados abierto, sus celdas son pintadas de color gris.

- Si se ha generado una ventana con una memoria o listado de resultados, el

programa escribe en su interior el mensaje "listado no actualizado".

En los tres casos, cuando se actualiza el cálculo de esfuerzos (ejecutando la opción

“Cálculo/Ejecutar”), se refrescan los resultados mostrados con las envolventes recién

generadas y desaparecen el marco blanco, el color gris y el mensaje de aviso explicados

anteriormente.

Para poder configurar la actualización del cálculo de esfuerzos, CivilCAD2000

ofrece las siguientes posibilidades:

a) Activar o no que se generen, al realizarse el cálculo de esfuerzos, unos archivos

ASCII con un listado detallado del cálculo matricial desarrollado para cada tipo

de carga.


b) Activar o no que se recalculen sólo las envolventes afectadas por los últimos

cambios introducidos por el usuario. Si no se activa esta opción, el programa

realizará un cálculo completo de esfuerzos y envolventes cada vez que

desarrolle un cálculo de esfuerzos. Si se activa, tan solo procederá a recalcular

aquellos tipos de carga y envolventes afectados por los cambios realizados en

los diálogos de entrada de datos desde el último cálculo de esfuerzos.

c) Activar el que se realice automáticamente un cálculo de esfuerzos cada vez que

se valide (con los botones "Aceptar" o "Aplicar") un diálogo de entrada de

datos. Si no se activa esta opción el programa realizará el cálculo de esfuerzos

sólo cuando se ejecute la opción 'Cálculo/Ejecutar' o bien cuando el usuario

solicite una nueva figura, cuadro o listado de resultados. Si se activa esta

opción, la actualización se realizará cada vez que se valide un diálogo de

entrada de datos, con lo cual las figuras de resultados estarán siempre

actualizadas.

2) Considerar o no en el cálculo de la acción de pretensado la existencia de una

longitud de transmisión de pretensado a partir de la sección en que los cordones de

pretensado dejan de estar entubados. Si el usuario activa esta opción, el programa

evaluará la longitud de transmisión de la armadura activa siguiendo las expresiones

expuestas en el apartado 67.4 de la EHE.

3) Ejecutar la revisión de datos entrados por el usuario (Sí/No).

4) Cálculo de los coeficientes de anchura eficaz.

En el presente diálogo el usuario debe introducir también el valor de los

coeficientes de anchura eficaz de la sección a emplear en los cálculos tensionales y a

rotura. El programa pide para cada viga el valor de 6 coeficientes en el centro de viga y 6

coeficientes en el extremo de la viga:

Coeficientes de anchura eficaz para el cálculo tensional:

K 1: Coeficiente a emplear para la parte izquierda de la losa que se halle sobre la viga.

K 2: Coeficiente a emplear para la parte derecha de la losa que se halle sobre la viga.

K 3: Coeficiente a emplear para la parte intermedia de la losa que se halle sobre la viga

(en vigas Artesas).

Coeficientes de anchura eficaz para el cálculo a rotura por flexión:

K 4: Coeficiente a emplear para la parte izquierda de la losa que se halle sobre la viga.

K 5: Coeficiente a emplear para la parte derecha de la losa que se halle sobre la viga.

K 6: Coeficiente a emplear para la parte intermedia de la losa que se halle sobre la viga

(en vigas Artesas).

La variabilidad del valor de los coeficientes anteriores a lo largo de la viga cumple

la ley descrita en la figura 4.5.1 de la RPX-95.


En todos los casos descritos, el coeficiente de anchura eficaz K i es utilizado de la

siguiente forma:

B eficaz = K i * B real

, donde

B real , anchura real del segmento de losa sobre la viga.

B eficaz , anchura de la losa que se utilizar para realizar el cálculo correspondiente.

El usuario puede optar por dejar que el programa evalúe automáticamente los

coeficientes de anchura eficaz (utilizando entonces los valores que se muestran en gris en

el diálogo, obtenidos de acuerdo con la RPX-95) o bien por elegir él mismo los valores que

desea que sean utilizados en los cálculos tensionales o a rotura.

5) Cálculo a cortante en esquema viga + losa.

La comprobación del E.L.U. de rotura por cortante se lleva a cabo por separado para

los esquemas correspondientes a la viga sola y a la viga + losa. En este último caso, en

relación con el canto útil, el usuario establece qué valores considerar dentro de las

expresiones que evalúan la comprobación del E.L.U. de rotura por cortante, pudiendo

escoger:

- Adoptar los valores de la viga.

- Adoptar los valores de la viga + losa.

6) Cálculo a rotura por flexión.

El usuario puede considerar si lo desea que el programa efectúe automáticamente el

decalaje de la ley de momentos al llevar a cabo la comprobación de rotura por flexión, de

acuerdo con lo establecido en la EHE.

7) Esfuerzos diferidos internos de compatibilización.

El usuario puede escoger entre las siguientes posibilidades:

- Incluir o no en el cálculo de la viga los esfuerzos generados en la viga y la losa a

tiempo infinito por la compatibilización de las deformaciones por retracción del

hormigón que se dan en la viga y en la losa.

- Incluir o no en el cálculo de la viga los esfuerzos generados en la viga y la losa a

tiempo infinito por la compatibilización de las deformaciones por fluencia del

hormigón que se dan en la viga y en la losa.

- Elegir la forma de obtener el coeficiente F j que multiplica los esfuerzos internos de

compatibilización por retracción y fluencia. Este factor (en tanto por uno) se

aplicará a los esfuerzos obtenidos al compatibilizar las deformaciones de fluencia a

tiempo infinito. El factor F j tiene en cuenta que la compatibilización es progresiva


en el tiempo y por tanto induce unos esfuerzos menores que los evaluados

directamente con la fluencia a tiempo infinito. Se puede optar entre 3 posibilidades:

o No aplicar el coeficiente F j.

o Introducir un valor concreto que el usuario quiera imponer en el cálculo.

o Hacer que el programa calcule directamente el coeficiente. CivilCAD2000

empleará entonces la expresión siguiente:

F j = 1 / (1 +* )

, donde

es el coeficiente de envejecimiento.

es el coeficiente de fluencia a tiempo infinito.

8) Modificación del cálculo de esfuerzos.

Se tiene la posibilidad de modificar la envolvente de esfuerzos que obtiene el

programa automáticamente para cada una de las acciones que intervienen en el puente.

Figura15: Cuadro de diálogo para la modificación de esfuerzos.


Para cada acción se da la posibilidad de activar o desactivar la modificación de su

cálculo por parte del usuario. Al elegir en la segunda columna del cuadro de la figura 15 la

opción Cálculo modificado, se activa el botón Grabar correspondiente a la tercera

columna, que permite generar un archivo “*.bar” de cálculo matricial de CivilCAD2000.

El nombre de este archivo lo elige el programa automáticamente. En el archivo “*.bar”

creado se guarda la definición completa del cálculo matricial generado para esa acción y las

combinaciones a efectuar para cada una de las envolventes asociadas a dicha acción

(envolventes unitarias, para estado límite de servicio y para estado límite último). Mediante

el módulo "Barras" el usuario puede entonces abrir dicho archivo con el objeto de

modificar las cargas según le convenga y recalcular las combinaciones para obtener unas

nuevas envolventes. Dicho cálculo generará unos nuevos archivos de envolventes “*.cmb”

asociados a las combinaciones grabadas, con los mismo nombre que emplea el módulo

Tablero de Vigas en su cálculo de esfuerzos.

Cuando el programa efectúe el cálculo de esfuerzos en el módulo "Tableros de

vigas", tendrá en cuenta para cada acción si el usuario ha optado por modificar las

envolventes. Si ha activado dicha opción para una acción concreta, CivilCAD2000 no

procederá al cálculo de las envolventes asociadas a dicha acción y trabajará con los

archivos “*.cmb” que ha grabado el usuario en el módulo "Barras". El usuario es entonces

responsable de recalcular o refrescar el cálculo de las envolventes modificadas cada vez

que se realice un cambio en la entrada de datos del puente o en este diálogo. El programa

no controlará o emitirá aviso alguno sobre la falta de actualización de los archivos de

envolventes.

Al abrir los archivos “*.bar” con el módulo "Barras", si éstos proceden de la

modificación del cálculo de esfuerzos del tablero de vigas, en los diálogos de entrada de

datos no se permitirá al usuario añadir ni eliminar nodos, barras, apoyos o materiales,

aunque sí modificar su contenido. Sólo la definición de las cargas es modificable en su

totalidad por parte del usuario. Tampoco se permite cambiar la definición de las

combinaciones de carga; en su diálogo sólo se permite efectuar un re cálculo, una vez se

hayan modificado las cargas, para obtener los nuevos archivos de envolventes “*.cmb”.

9) Opciones de discretización. Fase 1 (viga sola).

El usuario puede configurar el esquema de discretización que CivilCAD2000

utilizará para resolver el cálculo de esfuerzos de las acciones que actúan sobre la viga

aislada. En concreto, se debe definir:

- El número de segmentos o barras con que discretizar la viga entre sus ejes de

apoyos (fase 1, con la viga aislada).

- El usuario puede además elegir la activación de las siguientes posibilidades, en lo

relativo a la discretización de la fase 1.

o Disponer un nodo a una distancia del inicio y final de cada fila de barras de

la armadura pasiva de la viga igual a su longitud de anclaje.

o Disponer un nodo a una distancia del inicio y final de cada fila de cordones

de la armadura activa igual a su longitud de transmisión de pretensado.


o Disponer nodos con total libertad, dando para cada nodo la distancia de su

posición s (m) al eje de apoyos inicial de la viga.

10) Opciones de discretización. Fase 2 (viga + losa).

El usuario puede configurar el esquema de discretización que CivilCAD2000

utilizará para resolver el cálculo de esfuerzos de las acciones que actúan sobre la viga +

losa. En concreto, puede especificar:

- El número de segmentos o barras longitudinales a disponer a lo largo de la

discretización de cada vano (Fase 2, con el tablero terminado).

- Considerar la deformación por cortante en la matriz de rigidez del cálculo matricial

(Sí/No).

11) Cálculo de esfuerzos locales en la losa.

El cálculo de esfuerzos en fase 2 (acciones sobre el tablero terminado) se desarrolla

aplicando las acciones sobre el emparrillado del conjunto vigas + losa. Los esfuerzos

obtenidos en la losa en dicho cálculo estarán por tanto asociados al movimiento relativo

entre vigas consecutivas y no incluirán los esfuerzos locales que cada acción genere sobre

el tramo de losa existente entre almas consecutivas de las vigas. El programa desarrolla en

un cálculo aparte la obtención de dichos esfuerzos locales debidos al carro, a la sobrecarga

y a la superestructura.

Para efectuar el cálculo de esfuerzos locales en la losa del tablero el programa toma

la franja comprendida entre dos vigas consecutivas que tenga un ancho mayor de entre los

posibles pares de vigas del vano seleccionado. La longitud de la losa a discretizar se toma

igual a la del vano completo.

El programa NO calcula los esfuerzos asociados a las cargas actuando en el

voladizo de la losa que pudiera haber en el lado exterior de las vigas extremas.

El usuario debe especificar el número de nodos que el programa dispondrá en las

direcciones paralela y perpendicular a las vigas cuando ejecute el cálculo de esfuerzos

locales en la losa. CivilCAD2000 permite asimismo elegir el número de posiciones en que

dispondrá el carro en la losa entre vigas a lo largo y a lo ancho del tramo discretizado.


Figura16: Cálculo de los esfuerzos locales debidos al carro de cargas puntuales.

12) Sección resistente viga + losa

El usuario puede elegir entre incluir o no la prelosa en la sección resistente de la

viga + losa.

13) Apoyos verticales de las vigas.

Se puede considerar la flexibilidad vertical de los apoyos de las vigas, en cuyo caso

cabe definir el valor de la constante elástica a utilizar para ello. Dicho valor se aplicará en

cada uno de los apoyos del esquema de discretización en los extremos de todas las vigas. Si

se ha definido dos apoyos en el extremo de una viga, la constante se aplicará en cada uno

de ellos con el valor entrado por el usuario.

4.2 Opción Ejecutar

Al activar esta opción, el programa desarrolla el cálculo de esfuerzos para cada tipo

de carga actuante sobre las vigas y el tablero y obtiene las envolventes unitarias y para los

estados límite de servicio y último en 5 instantes distintos del calendario constructivo del

tablero:


1) Tras transferir la fuerza de tesado a la viga.

2) Tras hormigonar la losa de hormigón “in situ”.

3) Tras disponer la superestructura sobre la losa.

4) Tras abrir el puente al tráfico.

5) A tiempo infinito.

Por último, CivilCAD2000 obtiene la envolvente global de esfuerzos comparando

los resultados para cada uno de los instantes anteriores y tomando el más desfavorable de

ellos.

Después de ejecutar el cálculo el usuario podrá conocer el valor máximo y mínimo

de axil, cortante, flector o torsor a lo largo de la viga para cada tipo de carga actuante, en

cualquiera de los 5 instantes definidos o en la envolvente global. CivilCAD2000 permite

elegir el esfuerzo y signo a maximizar de la envolvente a consultar y muestra siempre los

esfuerzos concomitantes asociados a los valores extremos que han sido solicitados. En los

apartados siguientes se describirá cómo efectuar esta consulta de esfuerzos. La forma en

que el programa lleva a cabo el cálculo de envolventes se describe en el manual del usuario

del módulo “Barras”.

4.3 Opción de Encaje

En este diálogo correspondiente a la orden “Cálculo/Encaje” se resumen las

comprobaciones relativas al cálculo de tensiones y de rotura por flexión para cada una de

las vigas del tablero. Dado un vano seleccionado podemos comprobar una de sus vigas o

bien todas ellas. Para realizar las comprobaciones se pide al usuario que seleccione un tipo

de combinación para la cual evaluar las tensiones máximas y otra para las tensiones

mínimas, en situación de servicio.

Al presionar el botón "Calcular" del diálogo el programa calcula las tensiones

máxima y mínima en las fibras superior e inferior de la viga, considerando las

combinaciones seleccionadas en cada caso. CivilCAD2000 obtiene asimismo las tensiones

máximas en la fibra superior de la losa. El usuario puede también ver los valores de las

tensiones máximas y mínimas admisibles. El programa diferencia para ello entre la

situación de tesado y la de servicio para la obtención de dichos valores.

El programa muestra también en el diálogo los coeficientes de seguridad a rotura

por flexión considerando la viga sola o bien el conjunto viga + losa. En el diálogo se

muestra el menor coeficiente de entre los calculados en cada caso para un determinado

número de secciones a lo largo de la viga.

4.4 Cálculo de la prueba de carga

El programa permite efectuar el cálculo del tablero de vigas sometido a una prueba

de carga definida por el usuario. Para ello, debe introducirse la siguiente información:

1) Definición de los camiones


Debe definirse en primer lugar la geometría de los tipos de camiones previstos para

la prueba de carga:

a) Número de ruedas y carga aplicada en cada rueda. Debe entrarse la carga en

T y con valor positivo.

b) Coordenadas de posición de cada rueda respecto de unos ejes locales de

definición del camión. La distancia d l (m) se mide en la dirección de avance

del camión mientras que la distancia d t (m) se mide en dirección

perpendicular a la del avance (ver figura 17).

Figura17: Definición de los camiones.

2) Posición de cada camión a situar en el tablero en la prueba de carga.

- Coordenadas de posición del origen de coordenadas locales de cada camión

respecto de los ejes globales (x, y) utilizados para dar las coordenadas de los puntos

de definición de los contornos de la losa y de los ejes de las vigas.

- Ángulo (g) que forma la alineación del eje local dl del camión con el eje global x

de definición del tablero.

- Tipo de camión ubicado en cada posición.


Figura18: Definición de los camiones.

3) Definición de las hipótesis de carga.

El usuario puede definir varias hipótesis de carga. El programa obtendrá para cada

una de ellas los resultados de la prueba de carga. Para definir una hipótesis basta con

seleccionar las posiciones del carro definidas que se deseen considerar en la hipótesis.

4) Configuración del cálculo.

Se debe indicar:

- El número de secciones de cálculo en cada viga donde obtener los resultados de la

prueba de carga.

- El vano a considerar.

- Considerar o no la prueba de carga en la obtención de la envolvente de esfuerzos.

Esto supone que las hipótesis aquí definidas se añadirán a las calculadas por el

programa relativas al paseo del carro para la obtención de la envolvente de

esfuerzos relativa a dicha acción.


4.5 Opción de predimensionamiento

Esta opción permite predimensionar una viga cualquiera del tablero. Los cables y

barras de la sección de la viga seleccionada en el diálogo, definidos en

"Entrada/viga/pretensado" y en "Entrada/viga/armadura" no van a ser alterados al

efectuar el cálculo, salvo que el usuario escoja la opción de aplicar los resultados del

predimensionamiento.

Para realizar el predimensionamiento de una viga el usuario debe definir:

- Una serie de cables a predimensionar, dando para cada cable un número máximo de

cordones y su posición respecto a la base de la viga. También se establece el

número de cordones que pueden ser envainables en cada una de las filas definidas.

- Una serie de cables fijos: se trata de unos cables que van a estar siempre presentes

en el cálculo. Debe darse el número de cordones por cable y su posición respecto a

la base de la viga. También se establece el número de cordones que pueden ser

envainables en cada una de las filas definidas.

- El área de los cordones de pretensado y la tensión de tesado para todos ellos.

- Una distribución de barras de armadura pasiva, dando una serie de filas de barras a

distintas alturas, su diámetro y un número máximo de barras para cada fila.

- Un método para el cálculo de las pérdidas de pretensado: o bien se calculan

automáticamente, o bien pueden tomarse como una fracción del total de la tensión

de tesado, en cuyo caso se deben entrar los porcentajes estimados para cada una de

las pérdidas respecto de la tensión de tesado.

- La tensión mínima admisible en la fibra inferior de la viga. Las tensiones se

calcularán para las situaciones que escoja el usuario: situación característica,

frecuente y casi-permanente. Una tensión negativa supondrá considerar tracciones

en la sección.

El predimensionamiento es efectuado por el programa según el siguiente algoritmo:

1) Encaje tensional en la sección central: El programa va incrementando el número de

cables progresivamente hasta cumplir con la condición tensional en centro de vano,

empezando con la primera fila definida hasta cubrir el número máximo de cordones

para ella, momento en que se empieza con los de la segunda fila y así

sucesivamente.

2) Comprobación a rotura en la sección central: esta comprobación se lleva a cabo de

dos formas posibles, a elegir por el usuario:

a) Aumentando el número de cables de pretensado: una vez se cumple la

comprobación a rotura el programa informa al usuario de la tensión

alcanzada en la sección central con los cables añadidos.


b) Aumentando el número de barras de armadura pasiva: el programa irá

aumentando las barras de armadura del mismo modo que se ha explicado

para los cables de pretensado, fila a fila. En cada paso se efectúa una

comprobación a rotura por flexión en la sección.

3) Cálculo del entubamiento de los cables (opcional): el programa obtiene la

definición del entubamiento de los cordones de pretensado de la siguiente forma:

a) Cálculo del entubamiento en la sección de extremo de la viga:

Se irán entubando los cables en orden ascendente.

Las tensiones en fibra inferior y superior en las vigas no superarán

en la combinación característica en la situación de tesado las

tensiones máximas y mínimas admisibles. Dichos valores tienen en

cuenta la edad del hormigón en el momento de tesado.

b) Cálculo de las longitudes de entubamiento:

El programa desentubará cables en orden descendente, recorriendo

las secciones desde los extremos de las vigas al centro de vano.

Para poder desentubar un cable, se exigirá siempre el cumplimiento

de la condición tensional expresada en el apartado a) en todas las

secciones de la viga.

4) Cálculo de la longitud de recorte en la armadura pasiva (opcional): el programa

permite calcular la longitud de recorte de las barras, estudiando en qué secciones

dejan éstas de ser necesarias. El programa acortará las barras en orden descendente.

5) Resultados del predimensionamiento: el programa muestra en una ventana de texto

los resultados obtenidos, que pueden ser después aplicados a la definición del

tablero en la entrada de datos del programa.

4.6 Esfuerzos locales en la losa

El cálculo de esfuerzos en fase 2 (acciones sobre el tablero terminado) se desarrolla

aplicando las acciones sobre el emparrillado del conjunto vigas + losa. Los esfuerzos

obtenidos en la losa en dicho cálculo (esfuerzos globales) estarán por tanto asociados al

movimiento relativo entre vigas consecutivas y no incluirán los esfuerzos locales que cada

acción genere sobre el tramo de losa existente entre almas consecutivas de las vigas. El

programa desarrolla en un cálculo aparte la obtención de dichos esfuerzos locales debidos

al carro, a la sobrecarga y a la superestructura.

El programa toma la franja comprendida entre las dos vigas consecutivas separadas

por un ancho mayor de entre los posibles pares de vigas del vano seleccionado. La longitud

de la losa a discretizar se corresponde con la del vano completo.

El programa NO calcula los esfuerzos asociados a las cargas actuando en el

voladizo de la losa que pudiera haber en el lado exterior de las vigas extremas.


4.6.1 Configuración

En este apartado, el usuario debe introducir el ángulo que forman las barras de

armado longitudinal con el eje de coordenadas global del tablero x, tal como se muestra en

la figura siguiente:

Figura19: Orientación de la armadura en la losa.

4.6.2 Esquema de discretización

En este apartado, el usuario puede obtener la figura del esquema de discretización

generado para el cálculo de los esfuerzos locales en la losa. Para ello, debe escoger el

número de vano e indicar la escala de dibujo.

4.6.3 Esquema de esfuerzos

Esta figura representa la envolvente de esfuerzos locales, máximos y mínimos

(flector o cortante) obtenidos al aplicar las cargas por acción de la superestructura,

sobrecarga o carro. Para la obtención de esta figura, el usuario debe establecer, entre otros

parámetros:

- La acción considerada: carro, superestructura, sobrecarga o la envolvente de la

suma de las 3 acciones anteriores.

- Los coeficientes de mayoración de la envolvente: unitarios, en ELS, o en ELU.

- Los esfuerzos a mostrar (cortante/flector) y el signo a mayorar.


4.6.4 Listado de resultados

Desde esta opción, el usuario puede obtener un listado con los esfuerzos locales

correspondientes al carro, sobrecarga y superestructura. Para ello, se debe indicar el

número de vano, así como el nombre del archivo que contendrá el listado a generar.

4.7 Cálculo de armaduras

Desde esta opción, el programa obtiene las posiciones de armaduras de todas las

vigas de todos los vanos del puente. Al seleccionar la opción “Cálculo/Armadura”, aparece

un cuadro de diálogo con las siguientes pestañas:

- Pestaña 1: Armadura transversal en el alma.

- Pestaña 2: Armadura transversal de rasante viga-losa

- Pestaña 3: Armadura transversal de rasante en el ala superior.

- Pestaña 4: Armadura transversal de rasante en el ala inferior.

- Pestaña 5: Armadura longitudinal.

Los cálculos en el presente diálogo se realizan siempre para una viga de un vano a

determinar por el usuario. Cada pestaña se compone básicamente de una entrada de datos y

de una salida de resultados. El usuario puede en cada pestaña:

- Modificar los datos de entrada.

- Recuperar los valores establecidos por defecto (se trata de una propuesta de

CivilCAD2000 para los datos de entrada).

- Calcular los resultados.

Debe ejecutarse en primer lugar el cálculo de la pestaña 1 “Armadura transversal

en el alma”. A continuación pueden ejecutarse en cualquier orden el cálculo de las

pestañas restantes.

Para el cálculo de las armaduras, conviene precisar los siguientes conceptos:

a) Puntos en estudio: (X 1,..., X N)

Se trata de una serie de secciones de la viga definidas a partir de la distancia de la

sección X i al eje de apoyos inicial de la viga. En dichas secciones se llevarán a cabo una

serie de comprobaciones necesarias para la obtención del despiece final de la viga.

b) Tramos de armado (L 1,..., L N)

Se trata de cada uno de los tramos a lo largo de la viga en donde se establecerá un

armado en la viga. Cada tramo queda definido por su longitud. La suma de longitudes de

los tramos será igual a la longitud total de la viga (incluyendo las culatas).

Como observación final cabe comentar que el despiece propuesto por el programa

es simétrico respecto de la sección central de la viga. Los puntos en estudio (X 1,..., X N) se

corresponden con secciones ubicadas en la primera mitad de la viga. Los valores de las


comprobaciones allí llevadas a cabo se realizarán en las dos secciones simétricas en torno a

la sección central de la viga. El valor de comprobación en cada caso correspondiente a X i

será el más desfavorable del obtenido en ambas secciones. La suma de las longitudes de los

tramos de armado (L 1,..., L N) será igual a la mitad de la longitud total de la viga

(incluyendo las culatas). El armado obtenido será simétrico en la segunda mitad de la viga.

Por otro lado:

- El usuario puede, en la primera pestaña “Armadura transversal en el alma”

modificar el número de puntos en estudio (X 1,..., X N)

- Cada una de las posiciones de armadura transversal (rasante, cortante, etc.) se

definirá separadamente en cada uno de los tramos de armado definidos en la

pestaña 1. En las pestañas siguientes (2, 3, 4 y 5) se recuerda al usuario el valor de

dichas longitudes de armado.

La descripción exhaustiva de todos los cálculos realizados en cada una de las pestañas

puede consultarse en el Manual Técnico del Módulo Tableros de vigas.

4.8 Cuadro de hierros

Al ejecutar la orden “Cálculo/Cuadro de hierros”, CivilCAD2000 abre el cuadro de

diálogo de obtención y gestión del armado de una estructura. El despiece del tablero de

vigas proyectado estará estructurado en tantos apartados como vanos tenga el puente. Cada

apartado tendrá tantos subapartados como vigas tenga el vano seleccionado, más un

apartado adicional correspondiente a la armadura en la losa.

Para obtener todas las posiciones en el cuadro de hierros, hay que ejecutar la opción

Calcular, teniendo en cuenta las siguientes observaciones:

- Cálculo de las armaduras en las vigas: para obtener las posiciones, es necesario

haber obtenido previamente las armaduras desde la opción “Cálculo/Armadura”.

- Cálculo de las armaduras en la losa: para generar las posiciones, el programa

ejecuta internamente el cálculo de las cuantías de la losa.


5 SALIDA DE RESULTADOS

Las salidas de resultados del módulo se obtienen al activar las opciones incluidas en

la ventana de proyecto bajo el nombre "Salida". Están agrupadas en 7 apartados: planos de

definición geométrica, planos de armadura activa, planos de armadura, consulta de

resultados, listados, gráficas de resultados y generación automática de planos.

5.1 Planos de definición geométrica.

Se pueden generar las siguientes figuras:

- Planta de cada una de las vigas.

- Alzado longitudinal de cada una de las vigas.

- Sección transversal de cada una de las vigas.

- Sección transversal de la viga + losa de cada una de las vigas.

- Planta del tablero.

- Sección transversal del tablero.

5.2 Planos de armadura activa.

Se pueden generar las siguientes figuras:


- Sección longitudinal de pretensado de cada una de las vigas.

- Sección longitudinal de postesado de cada una de las vigas.

5.3 Planos de armadura.

Se pueden generar los siguientes planos de armadura:


- Alzado longitudinal de cada una de las vigas.

- El cuadro de hierros.

5.4 Consulta de resultados.

El usuario puede visualizar por pantalla el resultado del cálculo a rotura por flexión

o bien las tensiones obtenidas en cada una de las fibras de las vigas y la losa para las

distintas envolventes de esfuerzos.


5.5 Listados de resultados.

Al generar cualquier listado, el programa abre un archivo ASCII con nombre dado

por el usuario y extensión “*.txt”, donde escribe la información relativa a cada listado.

CivilCAD2000 abre una ventana de texto en la que se muestra el contenido de dicho

archivo ASCII. Al igual que en el resto de salidas del programa, el texto visualizado en esta

ventana está constantemente vinculado a los datos de definición del tablero y se refrescará

al validar un diálogo de entrada de datos.

Se pueden obtener los siguientes listados:

- Memoria de cálculo

El programa da a escoger entre las siguientes memorias:

a) Memoria con sólo los datos de definición del puente.

b) Memoria con los datos y resultados.

c) Memoria resumida.

d) Resumen del armado del tablero de vigas.

- Listado de las características geométricas de las secciones de una viga

El programa lista, para un número de secciones equidistantes a lo largo de la viga,

las características geométricas de las secciones completa y eficaz (esto es, considerando o

no el coeficiente de ancho eficaz de la losa). Dicho listado proporciona los resultados

obtenidos para los siguientes tipos de secciones:

o Sección bruta: No incluye la armadura activa ni la pasiva.

o Sección neta: Se añade a la sección bruta la armadura pasiva, que se

homogeneíza respecto del hormigón. No incluye la armadura activa. Se

incluyen, sin embargo, los agujeros de las vainas de pretensado.

o Sección homogeneizada: Se añade a la sección neta la armadura activa, que se

homogeneíza respecto del hormigón.

- Listado de esfuerzos

El usuario obtiene un listado con el valor de los esfuerzos máximos, mínimos y

concomitantes para un tipo de envolvente seleccionado.

- Listado de Tensiones

El usuario puede listar el valor de las tensiones máximas y mínimas obtenidas en

las fibras inferior y superior de las vigas y de la losa para las distintas envolventes de

esfuerzos.


- Listado de reacciones en apoyos

El programa da el valor de las reacciones correspondientes a las acciones afectadas

por los coeficientes de seguridad unitarios, así como el de las reacciones correspondientes a

las combinaciones característica, frecuente y casi permanente que se obtienen con los

coeficientes de seguridad del estado límite de servicio. Lista también las reacciones

correspondientes a la combinación persistente que se obtienen con los coeficientes de

seguridad del estado límite último. CivilCAD2000 da los valores de la reacción máxima

positiva y máxima negativa para cada acción o combinación para los apoyos inicial y final

de todas las vigas de un vano a elegir por el usuario.

- Listado de reacciones en cimentaciones

El programa realiza el cálculo de los valores mayorados para cada tipo de carga, de

los esfuerzos en las cimentaciones (estribos o pilas), cuya posición es definida por el

usuario.

Se distinguen 2 situaciones:

- Estado límite de servicio.

- Estado límite último. Situación persistente.

En cada situación se consideran 7 tipos de cargas:

- Peso propio de las vigas.

- Peso propio de la losa.

- Superestructura.

- Sobrecarga.

- Carro.

- Gradiente térmico.

- Descenso de apoyo.

En cada caso se valoran 6 tipos de supuestos:

- Axil positivo (N +)

- Axil negativo (N -)

- M 1 positivo (M 1 +)

- M 1 negativo (M 1-)

- M 2 positivo (M 2 +)

- M 2 negativo (M 2 -)

Todos los esfuerzos se calculan en el origen de los ejes locales dados para cada

cimentación, y M 1 es el flector en torno al eje 1 local, y M 2 respecto al eje 2 local. (ver

figura) Dichos valores se obtienen a partir de las reacciones obtenidas en cada uno de los

apoyos de los ejes que ha definido el usuario


Figura 20: Definición de los ejes de las cimentaciones.

Según el tipo de carga que se considere, el programa utiliza una o varias hipótesis

de carga para obtener los resultados. Además, según el tipo se consideran como cargas

permanentes, variables aditivas o variables excluyentes. El procedimiento de cálculo varía

según el tipo de acción que se esté analizando:

a) Cargas permanentes

Se suman los valores de N, M 1 y M 2 para cada hipótesis de carga y a esa resultante se

le aplican los coeficientes de seguridad correspondientes según el signo de dicha

resultante.

b) Cargas variables aditivas.

La consideración hecha antes para la resultante se hace en este caso para cada hipótesis

de carga. Después se obtiene la suma de las resultantes obtenidas para cada hipótesis.

c) Cargas variables excluyentes.

En este caso también se aplica el coeficiente de seguridad a cada hipótesis por

separado, pero no se suman las contribuciones de cada hipótesis, sino que se considera

el máximo valor de los obtenidos para cada una de ellas.


d) Superestructura.

Se consideran 2 hipótesis diferentes por vano (la correspondiente a la acción del

pavimento con espesor nominal y la relativa al pavimento con espesor recrecido). Se

consideran entonces 2 posibles situaciones:

- Ambos vanos con el pavimento con espesor nominal.

- Ambos vanos con el pavimento con espesor recrecido.

A continuación el programa compara las 2 situaciones expuestas, tomándolas como

excluyentes.

- Listado de flechas

El programa da el valor de las flechas máximas calculadas en un número de

secciones equidistantes a lo largo de una viga, para cada una de las acciones actuantes y

para las distintas envolventes correspondientes al proceso constructivo del puente.

- Listado de giros

El programa da el valor de los giros máximos calculados en un número de secciones

equidistantes a lo largo de una viga, para cada una de las acciones actuantes y para las

distintas envolventes correspondientes al proceso constructivo del puente.

- Listado de cálculo a rotura por flexión

El programa permite generar un listado detallado de la comprobación a rotura por

flexión del tablero.

- Listado de cálculo a rotura por cortante

El programa permite también generar un listado detallado de la comprobación a

rotura por cortante del tablero. En este listado se desarrolla la comprobación de rotura por

cortante por compresión oblicua del alma (siguiendo el apartado 44.2.3.1 de la EHE) y el

cálculo a rotura por tracción en el alma (siguiendo el apartado 44.2.3.2 de la EHE).

CivilCAD2000 determina la armadura de cortante necesaria para verificar el estado límite

analizado.

- Listado de la fuerza de pretensado

El programa lista el valor de la fuerza de pretensado a lo largo de cada cable en las

situaciones de cálculo consideradas por el programa.

- Listado de las cuantías de la losa

Se obtienen las cuantías de armadura de cálculo a flexión en la losa. El programa

obtiene las cuantías de armadura superior e inferior y según dos direcciones longitudinal /

transversal.


- Listado de cálculo a rotura por torsión

El programa permite generar un listado detallado de la comprobación a rotura por

torsión del tablero.

- Listado de cálculo de rasante viga - losa

- Listado de cálculo de rasante en las alas

- Listado de cálculo de la armadura en la zona de refuerzos de anclaje

- Listado de espesores de la losa

Permite obtener el valor del espesor de la losa en distintos puntos a lo largo de cada

una de las vigas de un vano. Este listado resulta útil cuando se opta por proyectar un puente

con losa de espesor variable (ver apartado 14.3.3.) y se desea comprobar que se ha

introducido la definición de la losa correctamente.

- Listado con el cálculo de fisuración

- Listado del cálculo en transporte

El programa ofrece un listado de comprobación de la operación de transporte de la viga.

- Cálculo de neoprenos

Para realizar el cálculo de los apoyos de neopreno, el usuario debe definir la siguiente

información:

- Un tipo de neopreno para cada viga de cada vano.

- Las siguientes acciones:

1. Frenado.

2. Máximo y mínimo aumento de temperatura.

3. Deformaciones impuestas debidas al pretensado inicial, retracción y

fluencia.

Existe la posibilidad de que el programa calcule automáticamente el valor de las

acciones 1 y 3.

Los resultados que se pueden obtener el usuario son los siguientes:

- Generar un proyecto de Acciones horizontales que el usuario puede editar desde el

módulo correspondiente.

- Generar la memoria de cálculo del proyecto de Acciones horizontales.

- Mostrar un resumen de las comprobaciones a realizar en los neoprenos.


5.6 Gráficas de resultados

El usuario puede generar las siguientes figuras de resultados:

- Esquema de discretización de cada uno de los vanos del tablero en fase 2 (conjunto

vigas + losa).

- Esquema de las posiciones en que dispone el programa el carro al efectuar su paseo

por el puente cuando se ejecuta el cálculo de esfuerzos.

- Esquema de las posiciones de los camiones de la prueba de carga.

- Esquema de alzado de esfuerzos máximos y mínimos a lo largo de una viga para

un tipo de carga o una combinación cualquiera.

- Esquema de planta de esfuerzos máximos y mínimos en un vano del puente para un

tipo de carga o una combinación cualquiera.

- Esquema de esfuerzos máximos y mínimos en una sección transversal cualquiera

del tablero para un tipo de carga o una combinación cualquiera.

- Esquema de alzado de tensiones máximas y mínimas en la fibra inferior o superior

de una viga o de la losa para un tipo de carga o una combinación cualquiera.

5.7 Generación automática de planos

Esta orden hace que el programa genere automáticamente un plano de definición

geométrica del tablero. Una vez generado el plano, el usuario puede modificarlo, añadiendo

o eliminando figuras o bien cambiando las características que definen las figuras (para ello

hay que pinchar la figura a cambiar con el botón derecho del ratón y elegir la orden

“Propiedades” o “Modificar” del menú emergente).

civilcad2000. manual del usuario. módulo de tablero de vigas

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