El módulo Uniones II. Atornilladas. Naves con perfiles laminados y armados en doble T permite a CYPECAD, Nuevo Metal 3D y a las Estructuras 3D integradas de CYPECAD realizar el cálculo y dimensionamiento automático de uniones atornilladas de perfiles laminados y armados en doble T de los tipos indicados en Tipología de uniones atornilladas implementadas, con tornillos pretensados y no pretensados, y para las normas indicadas en Normativa implementada para el cálculo de uniones atornilladas.

Normativa implementada para el cálculo de uniones atornilladas

Las normas implementadas para el cálculo de uniones atornilladas en CYPECAD, Nuevo Metal 3D y en Estructuras 3D integradas de CYPECAD son las siguientes:

• CTE DB SE-A (España)
• Eurocódigo 3 EN 1993-1-8:2005 (Documento general)
• Eurocódigo 3 EN 1993-1-8:2005 (Documento general adaptado a Portugal)
• Eurocódigo 3 NF EN 1993-1-8/NA:2007-07 (Francia -Documento de aplicación nacional)

Además, las normas de las series de tornillos que se pueden utilizar son las indicadas a continuación:

• Tornillos pretensados
• ISO 7411
• ISO 7412
• EN 14399-3, Sistema HR
• EN 14399-4, Sistema HV
• Tornillos no pretensados
• ISO 4014
• ISO 4017

Tipología de uniones atornilladas implementadas

Unión atornillada de pilar con dintel empotrado mediante chapa frontal	Unión atornillada de pilar con dintel empotrado mediante chapa frontal y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar con dintel empotrado mediante chapa frontal y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal	Unión atornillada de pilar con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar pasante con dintel empotrado mediante chapa frontal	Unión atornillada de pilar pasante con dintel empotrado mediante chapa frontal y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar pasante con dintel empotrado mediante chapa frontal y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar pasante con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal	Unión atornillada de pilar pasante con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar pasante con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar con dintel empotrado mediante chapa frontal (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dintel empotrado mediante chapa frontal y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dintel empotrado mediante chapa frontal y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales (en transición de pilares)
Unión atornillada de pilar con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dintel con cartela inferior empotrado mediante chapa frontal, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales (en transición de pilares)
Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar pasante con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales	Unión atornillada de pilar pasante con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar pasante con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar pasante con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales	Unión atornillada de pilar pasante con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar pasante con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales
Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados mediante chapas frontales, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales (en transición de pilares)
Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales, y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas mediante chapas frontales, y con dos vigas ortogonales articuladas mediante chapas laterales (en transición de pilares)
Unión atornillada de pilar con dintel articulado mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar con dintel articulado mediante chapa lateral y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar pasante con dintel articulado mediante chapa lateral
Unión atornillada de pilar pasante con dintel articulado mediante chapa lateral y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar con dintel articulado mediante chapa lateral (en transición de pilares)	Unión atornillada de pilar con dintel articulado mediante chapa lateral y con una viga ortogonal articulada mediante chapa lateral (en transición de pilares)
Unión atornillada de pilar con dintel articulado al alma mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar pasante con dintel articulado al alma mediante chapa lateral	Unión atornillada de pilar con dintel articulado al alma mediante chapa lateral (en transición de pilares)
Unión atornillada de pilar con dos dinteles articulados al alma del pliar mediante chapas laterales	Unión atornillada de pilar pasante con dos dinteles articulados al alma del pliar mediante chapas laterales	Unión atornillada de pilar con dos dinteles articulados al alma del pliar mediante chapas laterales (en transición de pilares)
Dintel pasante apoyado sobre cabeza de pilar mediante chapa frontal articulada (alma del dintel perpendicular al alma del pilar)	Unión atornillada en cumbrera de dinteles empotrados entre sí mediante chapas frontales tipo brida	Unión atornillada en cumbrera de dinteles con cartelas inferiores empotrados entre sí mediante chapas frontales tipo brida
Unión atornillada de dos vigas iguales empotradas entre sí (una horizontal y la otra con inclinación descendente o ascendente) mediante chapas frontales tipo brida	Unión atornillada de una viga articulada a otra mediante chapa lateral	Unión atornillada de dos vigas articuladas a otra mediante chapas laterales
Empalme atornillado de dos piezas de igual perfil en prolongación recta mediante chapas frontales tipo brida	Detalle de tirante	Placa de anclaje soldada sobre zapatas, encepados y losas

Opciones de cálculo

Las opciones de cálculo para uniones soldadas y atornilladas pueden configurarse en el diálogo Opciones (menú Uniones > Opciones). Dicho diálogo dispone de tres solapas:

• Tornillería no pretensada
  Contiene las opciones de cálculo para la tornillería no pretensada (Normas de las series de tornillos, Clases de acero de los tornillos y diámetros disponibles). Las opciones aquí seleccionadas sólo afectan al cálculo de uniones atornilladas.
• Tornillería pretensada
  Contiene las opciones de cálculo para la tornillería pretensada (Normas de las series de tornillos, Clases de acero de los tornillos, Diámetros disponibles y Clase de la superficie de rozamiento). Al contrario que sucede con la tornillería no pretensada, las normas de tornillos son excluyentes (recomendación de la normativa). Además, se debe indicar el tipo de superficie de rozamiento para realizar la comprobación a deslizamiento. En este diálogo, el programa también define las características del tipo de superficie seleccionada, según el articulado de la norma elegida. Las opciones aquí seleccionadas sólo afectan al cálculo de uniones atornilladas.
• Rigidizadores
  Contiene dos grupos de opciones que configuran la disposición de rigidizadores:
• Rigidizadores en el extremo de las cartelas
  Dispone de dos opciones cuya activación fuerza al programa a disponer siempre rigidizadores, una para uniones pilar-viga y otra para uniones de cumbrera. Afecta al cálculo de uniones soldadas del módulo Uniones I y al cálculo de uniones atornilladas del módulo Uniones II.
• Rigidizadores para vigas empotradas en el alma del pilar
  Permite activar el recorte de los rigidizadores para las vigas empotradas en el alma de pilares. Sólo afecta a las uniones soldadas del módulo Uniones III (los otros módulos no contemplan uniones de vigas empotradas al alma de pilares).
  
  Esta opción no implica cambios en la comprobación estructural sino que tiene en cuenta aspectos relacionados con la estética y con la mayor o menor cantidad de operaciones de corte en la fase de fabricación. Al activar el recorte, este se realiza si se cumplen los siguientes requisitos:
• El lado menor del recorte debe ser mayor de 10 mm.
• El ángulo formado por el lado inclinado del recorte con la perpendicular al alma del pilar debe ser mayor de 15 grados.

Uniones atornilladas pretensadas y no pretensadas

CYPECAD, Nuevo Metal 3D y Estructuras 3D integradas de CYPECAD permiten calcular las uniones atornilladas con tornillos pretensados o no pretensados. Esta opción se encuentra en el diálogo Cálculo (menú Cálculo > Calcular) o en el diálogo de cálculo de uniones (menú Uniones > Calcular).

Cuando se calcula la estructura teniendo en cuenta el efecto del sismo, el programa obliga o recomienda la utilización de tornillos pretensados dependiendo de la norma sismorresistente seleccionada. Si dicha norma obliga a utilizar tornillos pretensados en las uniones, el programa selecciona esta opción y no permite que sea desactivada. Si la norma sismorresistente no obliga a utilizar tornillería pretensada, el programa recuerda al usuario que es aconsejable tal y como se recomienda en el Eurocódigo 8.

Cuando se utilizan tornillos pretensados el programa también indica las clases de superficies de rozamiento que deben emplearse, en el caso que la superficie de rozamiento seleccionada por el usuario en opciones de cálculo no sea la adecuada.

Si los avisos no son atendidos por el usuario, es posible que la unión atornillada pretensada no sea dimensionada por el programa. En tal caso, cuando el usuario consulta las uniones después del cálculo, el programa indica como error los motivos que han impedido su dimensionamiento.

Dimensionamiento de uniones atornilladas

Características generales

Si durante el proceso de cálculo de la estructura se detectan nudos cuya unión está resuelta en el programa, éste dimensionará las uniones y dará como resultado los planos con los detalles constructivos, sus vistas 3D y los listados de comprobación y medición de las mismas.

En el dimensionamiento de las uniones atornilladas, el programa calcula las dimensiones de las chapas y de los rigidizadores, una disposición de tornillos óptima y las gargantas de las soldaduras necesarias para la correcta transmisión de tensiones en la unión.

El programa dimensiona uniones atornilladas mediante chapa frontal o chapa lateral:

• Uniones empotradas mediante chapa frontal. Este tipo de solución es utilizado por el programa en los empotramientos de las vigas a los pilares, en empalmes de piezas y en encuentro de vigas en cumbrera.
• Uniones articuladas con chapa lateral. Este tipo de solución es empleado por el programa en las articulaciones de las vigas a las almas y alas de pilares.
• Uniones articuladas con chapa frontal. Este tipo de solución es empleado por el programa en los extremos de pilares articulados donde apoyan vigas formando piezas continuas.

Extremos indeformables de las barras

Cuando se calculan las uniones soldadas o atornilladas, o cuando se calcula la estructura junto con las uniones, el programa analiza, en cada nudo de la obra, la disposición espacial de las barras, y las condiciones de vinculación, de tal manera que, para barras de acero, determina las dimensiones de los nudos y genera los extremos rígidos en los que las porciones de barras se consideran indeformables por estar contenidas dentro del nudo.

Rigideces rotacionales en extremos de piezas

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 para cada extremo de pieza que será el que propondrá al usuario para un recálculo de la estructura. La rigidez propuesta será la menor de las calculadas en cada pieza, la cual corresponde a la de mayor momento positivo o negativo.

Tras el cálculo y en las piezas empotradas a uniones atornilladas, si el usuario no ha definido la rigidez rotacional o si el valor introducido difiere en más de un 20% del propuesto por el programa, se avisa de esta situación. Esto queda reflejado en una advertencia en el informe final de cálculo o mediante la opción Mostrar los mensajes de error del menú Cálculo.

Con la opción Gestión de rigideces rotacionales del menú Uniones, el usuario puede gestionar la sustitución de los valores que él mismo introdujo por los que propone el programa (en extremos de piezas empotradas mediante uniones atornilladas dimensionadas por el programa). Dicha opción activa un diálogo con dos posibilidades:

• Revisar los valores de rigidez rotacional asignados
  Muestra en color verde los extremos de pieza cuyas rigideces rotacionales se ajustan a las propuestas por el programa; mientras que en color rojo se muestran los que tienen una rigidez que difiere más de un 20% de la propuesta.
  
  Posicionando el cursor sobre uno de estos extremos de pieza, el programa muestra una etiqueta con los mensajes asociados a dicho extremo y resalta en color azul cian todos los extremos de pieza de la estructura que forman parte del mismo tipo de unión y que tienen asignada la misma rigidez rotacional.
  
  Seleccionando el extremo de pieza deseado, se muestra un diálogo que contiene información sobre el tipo de empotramiento asignado al extremo de la pieza y el valor de rigidez rotacional propuesto por el programa, así como el gráfico de comportamiento de la unión expresado mediante la curva momento-rotación.
  
  En dicho diálogo se permiten conservar los valores originales o bien cambiarlos. Si se cambian, la modificación afecta a todas las piezas del mismo tipo (las resaltadas en azul cian cuando se seleccionó un extremo). Este diálogo también dispone de una ayuda informativa (icono ) en la que se detallan minuciosamente los criterios seguidos por el programa para obtener la rigidez rotacional que propone al usuario.
• Asignar a todas las piezas el valor propuesto de rigidez rotacional
  Asigna automáticamente los valores de rigidez rotacional propuestos por el programa a los siguientes extremos de pieza (sólo en extremos de piezas empotradas a uniones atornilladas):
  • Aquellos cuya rigidez rotacional introducida difiere más de un 20% de la propuesta.
  • Aquellos en los que el usuario no ha indicado ninguna rigidez rotacional.
  A continuación, el programa permite consultar los extremos de pieza de la misma manera que se hace en la opción Revisar los valores de rigidez rotacional asignados.

Tras asignar las rigideces rotacionales propuestas por el programa a los extremos de piezas deseados, es necesario recalcular la estructura para que se tenga en cuenta la nueva distribución de esfuerzos que implica el cambio de las rigideces rotacionales. El programa advierte de esta situación.

Criterios de dimensionamiento para uniones atornilladas pretensadas

En las uniones atornilladas pretensadas se sustituye la comprobación a cortante de la sección transversal de los tornillos por la comprobación a deslizamiento en Estado Límite Último (E.L.U.) y se analiza la interacción tracción más deslizamiento.

Cuando el usuario activa la acción del sismo para el cálculo de la estructura, las uniones atornilladas pretensadas empotradas se calculan para un Modo de Rotura 1, es decir, la rotura se producirá antes por plastificación de la chapa frontal de la unión y no por la rotura de los tornillos. Por tanto, cuando se tiene en cuenta el efecto del sismo, los tornillos dimensionados son de mayor diámetro para garantizar una capacidad de rotación suficiente.

Consulta de uniones atornilladas

Tras el cálculo podrá consultar las uniones que han sido dimensionadas por el programa.

CYPECAD y Nuevo Metal 3D colocan círculos de diferentes colores en los nudos para indicar si todas las uniones del nudo han sido dimensionadas, si sólo hay algunas dimensionadas o si el nudo no contienen ninguna unión dimensionada.

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

• Los detalles constructivos de las uniones resueltas
• El listado de comprobación y medición de las uniones resueltas
• Vistas 3D reales de Uniones. Es posible visualizar una vista 3D real de cada unión dimensionada por el programa en perspectiva cónica o isométrica. Los elementos que conforman la unión (pilares, vigas, rigidizadores, soldaduras de taller, tornillería, chapas de unión) se dibujan con colores diferentes. Estos colores también diferencian la tornillería pretensada de la no pretensada. Además, el usuario puede girar y ampliar libremente la vista 3D. Estas características facilitan en gran medida la comprensión del montaje de la unión. La vista 3D de las uniones puede visualizarse seleccionando la solapa Vista 3D que aparece en la parte inferior de la ventana que se activa cuando se consulta una unión.

Si el cursor se acerca a un nudo en el que hay uniones no dimensionadas, pero que pertenecen a alguno de los tipos de uniones reconocidas por el programa, se muestra un bocadillo en el que hay información sobre las causas que han impedido el dimensionamiento de una unión. La vista 3D de estos nudos se muestra con los elementos que sí se han podido resolver.

Listados de uniones atornilladas

CYPECAD y Nuevo Metal 3D generan un listado de uniones con los siguientes datos:

• Especificaciones de las uniones soldadas
• Norma
• Materiales
• Disposiciones constructivas
• Comprobaciones
• Especificaciones de uniones atornilladas
• Norma
• Materiales
• Disposiciones constructivas (se incluyen las condiciones y los posibles métodos de apriete de los tornillos pretensados)
• Comprobaciones
• Referencias y simbología
• Comprobaciones en placas de anclaje
• Relación de uniones listadas
• Memoria de cálculo
• Detalle constructivo de cada tipo de unión
• Descripción de los componentes de cada tipo de unión
• Resultados de comprobaciones de cada tipo de unión
• Medición de soldaduras, chapas y tornillería por cada tipo de unión
• Medición conjunta de soldaduras, chapas y tornillería de todas las uniones dimensionadas

Planos de uniones atornilladas

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

• Detalle constructivo de la unión
• Cuadro con especificaciones de las uniones atornilladas en estructura metálica
• Norma
• Materiales
• Disposiciones constructivas
• Procedimientos de apriete de tornillos pretensados
• Comprobaciones
• Cuadro de referencias y simbología
• Cuadro de medición conjunta de soldaduras, chapas y tornillería de todas las uniones dimensionadas

Otros módulos de CYPECAD

Se indican a continuación los módulos que pueden adquirirse junto con CYPECAD o CYPECAD LT:

• Pilares de hormigón
• Vigas de hormigón
• Pilares metálicos
• Vigas metálicas
• Unidireccional (viguetas de hormigón genéricas)
• Forjados de viguetas “in situ”, prefabricadas y metálicas (necesita del módulo Unidireccional)
• Reticular
• Losas macizas
• Losas mixtas
• Placas aligeradas
• Pantallas
• Muros de edificación
• Escaleras
• Losas y vigas de cimentación
• Muros de bloques de hormigón
• Encepados (incluye vigas centradoras y de atado) ⁽¹⁾
• Zapatas (aisladas y continuas) (incluye vigas centradoras y de atado) ⁽¹⁾
• Placas de anclaje ⁽¹⁾
• Introducción automática de obras
• Comprobación de resistencia al fuego ⁽²⁾
• Cálculo en paralelo con dos procesadores ⁽²⁾
• Cálculo en paralelo con cuatro procesadores ⁽²⁾
• Estructuras 3D Integradas (Se activa al adquirir Nuevo Metal 3D)
• Perfiles de aluminio ⁽³⁾
• Perfiles de madera ⁽⁴⁾
• Uniones I. Soldadas. Naves con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Uniones II. Atornilladas. Naves con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Uniones III, Soldadas - Pórticos de edificación con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Uniones IV, Atornilladas - Pórticos de edificación con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Exportación a TEKLA ⁽²⁾
• Exportación a TecnoMETAL ⁽²⁾
• Exportación al formato CIS/2 ⁽²⁾

⁽¹⁾ Módulos comunes a CYPECAD, Nuevo Metal 3D y Metal 3D Clásico
⁽²⁾ Módulos comunes a CYPECAD, Estructuras 3D integradas de CYPECAD y Nuevo Metal 3D
⁽³⁾ Módulos comunes a Estructuras 3D integradas de CYPECAD y Nuevo Metal 3D
⁽⁴⁾ Módulos comunes a Estructuras 3D integradas de CYPECAD, Nuevo Metal 3D y Metal 3D Clásico

Otrsos módulos de Nuevo Metal 3D

• Zapatas aisladas (incluye vigas centradoras y de atado) ⁽¹⁾
• Encepados (incluye vigas centradoras y de atado) ⁽¹⁾
• Placas de anclaje ⁽¹⁾
• Perfiles de aluminio ⁽³⁾
• Perfiles de madera ⁽⁴⁾
• Uniones I. Soldadas. Naves con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Uniones II. Atornilladas. Naves con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Uniones III, Soldadas - Pórticos de edificación con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Uniones IV, Atornilladas - Pórticos de edificación con perfiles laminados y armados en doble T ⁽²⁾
• Comprobación de resistencia al fuego ⁽²⁾
• Cálculo en paralelo con dos procesadores ⁽²⁾
• Cálculo en paralelo con cuatro procesadores ⁽²⁾
• Exportación a TEKLA ⁽²⁾
• Exportación a TecnoMETAL ⁽²⁾
• Exportación al formato CIS/2 ⁽²⁾

⁽¹⁾ Módulos comunes a CYPECAD, Nuevo Metal 3D y Metal 3D Clásico
⁽²⁾ Módulos comunes a CYPECAD, Estructuras 3D integradas de CYPECAD y Nuevo Metal 3D
⁽³⁾ Módulos comunes a Estructuras 3D integradas de CYPECAD y Nuevo Metal 3D
⁽⁴⁾ Módulos comunes a Estructuras 3D integradas de CYPECAD, Nuevo Metal 3D y Metal 3D Clásico

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