El diseño estructural en el Proyecto Integrador #4. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL El diseño estructural en el Proyecto Integrador #4. Autor: Javier Secundino Lima Wong Tutores: Dr. Ing. Juan José Hernández Santana Ing. Maribi Martínez Frías Junio, 2019
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El diseño estructural en el Proyecto Integrador #4.
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El diseño estructural en el Proyecto Integrador #4.
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL
El diseño estructural en el Proyecto Integrador #4.
Autor: Javier Secundino Lima Wong
Tutores: Dr. Ing. Juan José Hernández Santana
Ing. Maribi Martínez Frías
Junio, 2019
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Structural design in the Integrating Project #4.
Author: Javier Secundino Lima Wong
Tutors: Dr. Ing. Juan José Hernández Santana
Ing. Maribi Martínez Frías
Junio, 2019
Academic Department of Civil Engineering
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Este documento es Propiedad Patrimonial de la Universidad Central “Marta Abreu”
de Las Villas, y se encuentra depositado en los fondos de la Biblioteca Universitaria
“Chiqui Gómez Lubian” subordinada a la Dirección de Información Científico Técnica
de la mencionada casa de altos estudios.
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Pensamiento
El diseño no es solo como lo ves, si no como funciona.
Steve Jobs (1955-2011)
Empresario y magnate norteamericano.
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Dedicatoria
A mis abuelos, mi mamá y mi papá, sin cuyo esfuerzo no hubiera sido posible
este resultado
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Agradecimientos
A mi familia que ha puesto una gran dosis de sacrificio y empeño para lograr este
trabajo
A mis tutores Juan José Hernández Santana y Maribi Martínez Frías por su
continua ayuda y dedicación en todo momento.
A Angélica por todo el amor y apoyo que me ha brindado todos estos años.
A mis amigos de cuarto, Fernando, Osniel, Aldo, Adrián, Vladimir, Juan Carlos,
Hansel, Victor, Edelvys y en general a todos mis compañeros, por todo lo que
hemos vivido juntos.
A Anita, Amanda y mis padres por apoyarme en todos estos años como
estudiante.
A esta alta casa de estudios por ayudarme a ser una mejor persona.
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Resumen
El diseño estructural es uno de los campos más importantes en donde se
desarrolla la ingeniería civil ya que este se realiza a partir de un adecuado
balance entre las funciones propias que un material puede cumplir, a partir de
sus características naturales específicas y sus capacidades mecánicas, logrando
así un menor costo de la estructura, pero obteniendo el mejor resultado.
La promoción de la utilización de los programas profesionales STAAD Pro y
Mathcad Prime como herramientas para el diseño estructural en el Proyecto
Integrador #4 en sustitución de los métodos manuales que desempeñan esta
función, es la razón por la que ha impulsado el presente trabajo.
El proceso para resolver la guía existente para llevar a cabo el desarrollo del
Proyecto Integrador #4 en el diseño estructural ha manifestado síntomas de
incomprensión por los estudiantes, por lo que en este trabajo se presenta una
modificación de esta guía encaminada a constituir elementos esclarecedores del
procedimiento a seguir, para ejecutar con éxito las problemáticas planteadas en
el PI #4.
Los materiales de multimedia constituyen elementos de apoyo en el proceso de
enseñanza-aprendizaje; se elaboran un conjunto de tutoriales encaminados a
formar habilidades en el proceso de diseño y facilitar la ejecución de los
momentos más críticos en los proyectos estructurales, donde se diseñen vigas
o columnas; estas herramientas pueden ser de ayuda para los estudiantes de
pregrado y los proyectistas del país.
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Abstract
The structural design is one of the most important fields where civil engineering
is developed since it is carried out from an adequate balance between the own
functions that a material can fulfill, from its specific natural characteristics and its
mechanical capacities, achieving thus a lower cost of the structure, but obtaining
the best result.
The promotion of the use of the professional programs STAAD Pro and Mathcad
Prime as tools for structural design in Integrator Project #4 in substitution of the
manual methods that perform this function, is the reason why this work has been
promoted.
The process to solve the existing guide to carry out the development of Integrator
Project #4 in the structural design has manifested symptoms of incomprehension
by the students, reason why in this work is presented a modification of this guide
directed to constitute clarifying elements of the procedure to follow, to execute
with success the problems raised in the IP #4.
The multimedia materials constitute elements of support in the teaching-learning
process; a set of tutorials are elaborated directed to form abilities in the design
process and to facilitate the execution of the most critical moments in the
structural projects, where beams or columns are designed; these tools can be of
help for the undergraduate students and the designers of the country.
¿Se abarcan demasiados conceptos o por el contrario es escueto?
1.6.4 Aspectos relacionados con el profesor
¿Ofrece una guía completa para el profesorado y los estudiantes?
¿Qué papel representa el profesorado en esta actividad?
¿Incrementa el trabajo de clase o por el contrario lo hace más ameno?
¿Es motivador tanto para el profesor como para los alumnos?
¿Apoya al programa escolar?
¿Facilita el proceso de enseñanza aprendizaje?
¿Permite un cierto control en las reacciones de los alumnos?
1.7 Guía Metodológica
La Guía es una herramienta valiosa que complementa y dinamiza el texto básico;
con la utilización de creativas estrategias didácticas, simula y reemplaza la
presencia del profesor y genera un ambiente de diálogo, para ofrecer al
estudiante diversas posibilidades que mejoren la comprensión y el
autoaprendizaje.
La importancia y reconocimiento que ha alcanzado en los últimos años la guía
didáctica, la ha convertido en la mejor alternativa para responder a los retos de
formación y profesionalización permanente, a lo que se suma la exigencia que
de manera creciente realiza la sociedad a las instituciones educativas,
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motivándolas a una constante evaluación y mejora de métodos, técnicas y
materiales educativos, para llegar con una respuesta educativa de calidad.
¿Qué es una Guía Didáctica?
Después de observar el esquema precedente, intentaremos aproximarnos a una
definición con la ayuda de expertos en este campo.
Para (Cabrero 1989)La Guía Didáctica es el documento que orienta el estudio,
acercando a los procesos cognitivos del alumno el material didáctico, con el fin
de que pueda trabajarlos de manera autónoma.
Mercer, (1998: p. 195), la define como la herramienta que sirve para edificar una
relación entre el profesor y los alumnos.
Castillo (1999, p.90) complementa la definición anterior al afirmar que la
Guía Didáctica es una comunicación intencional del profesor con el alumno sobre
los por menores del estudio de la asignatura y del texto base [...]
Para Martínez Mediano (1998, p.109) constituye un instrumento fundamental
para la organización del trabajo del alumno y su objetivo es recoger todas las
orientaciones necesarias que le permitan al estudiante integrar los elementos
didácticos para el estudio de la asignatura.
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Esto nos permite sostener que la Guía Didáctica es el material educativo que
deja de ser auxiliar, para convertirse en herramienta valiosa de motivación y
apoyo; pieza clave para el desarrollo del proceso de enseñanza, porque
promueve el aprendizaje autónomo al aproximar el material de estudio al alumno
(texto convencional y otras fuentes de información), a través de diversos
recursos didácticos(explicaciones, ejemplos, comentarios, esquemas y otras
acciones similares a la que realiza el profesor en clase).
De ahí la necesidad de que la Guía Didáctica, impresa o en formato digital, se
convierta en el andamiaje (J. Bruner) que posibilite al estudiante avanzar con
mayor seguridad en el aprendizaje autónomo.
1.7.1 ¿Cuáles son las funciones básicas de la guía didáctica?
La Guía Didáctica cumple diversas funciones, que van desde sugerencias para
abordar el texto básico, hasta acompañar al alumno en su estudio. Cuatro son
los ámbitos en los que se podría agrupar las diferentes funciones:
a. Función motivadora:
-Despierta el interés por la asignatura y mantiene la atención durante el proceso
de auto estudio.
-Motiva y acompaña al estudiante través de una “conversación didáctica guiada”
(Cebrian Herreros, 1987)
b. Función facilitadora de la comprensión y activadora del aprendizaje:
-Propone metas claras que orientan el estudio de los alumnos.
-Organiza y estructura la información del texto básico.(Marín Ibañez 1999)
-Vincula el texto básico con los demás materiales educativos seleccionados para
el desarrollo de la asignatura.
-Completa y profundiza la información del texto básico.
-Sugiere técnicas de trabajo intelectual que faciliten la comprensión del texto y
contribuyan a un estudio eficaz (leer, subrayar, elaborar esquemas, desarrollar
ejercicios...).
-“Suscita un diálogo interior mediante preguntas que obliguen a reconsiderar lo
estudiado” (Cebrian, 1994)
-Sugiere distintas actividades y ejercicios, en un esfuerzo por atender los
distintos estilos de aprendizaje.
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-Aclara dudas que previsiblemente pudieran obstaculizar el progreso en el
aprendizaje.
-“Incita a elaborar de un modo personal cuanto va aprendiendo, en un
permanente ejercicio activo de aprendizaje” (Marín Ibáñez, 1999).
-Especifica estrategias de trabajo para que el alumno pueda realizar sus
evaluaciones a distancia.
c. Función de orientación y diálogo:
-Fomenta la capacidad de organización y estudio sistemático.
-Promueve la interacción con los materiales y compañeros.
-Anima a comunicarse con el profesor-tutor.
-Ofrece sugerencias oportunas para posibilitar el aprendizaje independiente.
d. Función evaluadora:
-Activa los conocimientos previos relevantes, para despertar el interés e implicar
a los estudiantes. (Salinas, 1992)
-Propone ejercicios recomendados como un mecanismo de evaluación continua
y formativa.
-Presenta ejercicios de autocomprobación del aprendizaje (autoevaluaciones),
para que el alumno controle sus progresos, descubra vacíos posibles y se motive
a superar las deficiencias mediante el estudio.
-Realimenta constantemente al alumno, a fin de provocar una reflexión sobre su
propio aprendizaje.
1.7.2 Estructura de la guía didáctica
1. Datos informativos.
2.Índice.
3. Introducción.
4. Objetivos generales.
5. Contenidos.
6. Bibliografía.
7. Orientaciones Generales.
8. Orientaciones específicas para el desarrollo de cada unidad.
•Unidad/número y título
•Objetivos específicos.
•Sumario (temas de la unidad).
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•Breve introducción.
•Estrategias de aprendizaje para conducir a la comprensión de los contenidos de
la asignatura.
•Resolución de ejercicios sobre la unidad
9. Soluciones a los ejercicios.
10. Anexos.
Conclusiones parciales del Capítulo I
Al concluir el análisis de las fuentes bibliográficas revisadas arribamos a las
conclusiones siguientes:
Las invariantes de la modelación sirven para simplificar o reducir el
problema al cual se le quiera dar solución y estas se pueden introducir en
los disimiles softwares computacionales de modelación existentes para
así optimizar el diseño del modelo.
El programa Mathcad Prime es una potente herramienta con todas las
prestaciones de las hojas de cálculo, los procesadores de texto, y las
aplicaciones de programación, con la ventaja de incluir potentes
prestaciones de cálculo en formato legible para el usuario.
El STAAD Pro es uno de los programas más extendidos mundialmente
para la modelación, el análisis y el diseño en tres dimensiones ya que con
él se pueden generar de forma rápida y fácil modelos complejos y genera
con facilidad amplios reportes personalizados que involucran
exclusivamente la información que se desea.
El uso didáctico del video es un medio ampliamente utilizado ya que ha
generado una serie de procesos de transmisión de los conocimientos de
un modo más flexible, motivador y próximos al usuario.
La guía didáctica es un documento empleado por los estudiantes para
adquirir los conocimientos de una manera más autónoma, por lo tanto,
deja de ser auxiliar para convertirse en una herramienta de motivación y
apoyo.
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Capítulo II: “Desarrollo de los materiales didácticos para el diseño
estructural en el PI 4”.
2.1 Introducción
Para el perfeccionamiento de la guía del Proyecto Integrador PI #4 se partirá de
la estructura de la guía didáctica planteada en el capítulo anterior, haciendo
énfasis solamente en la etapa número 8 de dicha estructura, que son las
orientaciones específicas para el desarrollo de cada unidad que conforman el PI
#4, como se observa en el siguiente esquema, en este caso el perfeccionamiento
de la unidad asociada al diseño estructural en correspondencia con el objetivo
general de la investigación.
Figura: 2.1 Etapa de diseño en el PI #4. Fuente: Elaboración propia
2.2 Perfeccionamiento de la guía del Proyecto Integrador #4 en la etapa de
diseño estructural:
Resulta extremadamente difícil presentar una estrategia única sobre las tareas
a realizar por cada colectivo, dada la variedad de proyectos a realizar, los cuales
van a presentar diferentes niveles de complejidad.
Desactivación
Ejecución
Definición o Diseño
Concepción
Proyecto Integrador #4
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Por lo general se presentan proyectos de edificaciones de salud, escuelas y
edificios industriales, hoteles e instalaciones turísticas, donde los materiales
predominantes son el hormigón armado y los elementos metálicos.
Con independencia de los materiales empleados, las funciones y especificidades
de las obras y de cada uno de los proyectos, los estudiantes deben realizar un
grupo de tareas enmarcadas que logren la modelación, el análisis y el diseño de
los elementos que conforman la estructura.
A continuación, aparecen detallados los pasos que deben seguir los integrantes
de cada equipo de Proyecto para lograr la realización correcta de la etapa de
diseño estructural, o sea la guía perfeccionada del Proyecto Integrador #4 en
la etapa de estructura:
Modelación de la estructura.
Modelación de las condiciones de apoyo.
Modelación del material.
Modelación de las cargas o acciones.
Combinaciones de carga.
Análisis de la estructura
Diseño de la estructura.
2.2.1 Modelación de la estructura
Puede disponerse de un dimensionamiento previo de los elementos según el
proyecto arquitectónico o determinarse dimensiones aproximadas según los
criterios estudiados en clases en función del material, la forma y geometría del
elemento y las condiciones de apoyo o fijación entre elementos.
2.2.1.1 Modelación de la geometría o de la forma.
Se definen las dimensiones globales de la edificación (Altura total, altura de los
pisos intermedios, luces intercolumnios), la disposición de los elementos
estructurales (losas, vigas, columnas), así como, la forma de sus secciones
transversales (características geométricas necesarias para el análisis
estructural) y la modelación de las uniones, ya sean estas articuladas o
empotradas.
En el Anexo I aparecen los distintos criterios para el predimensionamiento de los
elementos estructurales. (Anexo I)
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Para comenzar la modelación en STAAD Pro de una estructura primeramente se
deben de seleccionar las unidades de medida y el tipo de plano donde se va a
modelar la estructura, en nuestro caso se llevara a cabo un salto en complejidad
modelándola en 3D. Luego de seleccionada las unidades de medida se
selecciona (Open Structure Wizard/ Frame Models/ By Frame) y obtendremos el
modelo en 3D deseado.
Luego de modelar la estructura mediante el Staad, se determina las propiedades
de los elementos componentes, y se define las propiedades de cada elemento a
analizar, estableciendo el tipo de sección.
(General/Properties/Define/Rectangle), para las secciones rectangulares o
cuadradas y (General/Properties/Define/Tee) para las secciones tipo T. Para
aplicar los coeficientes de reducción de las inercias brutas se le aplica un 35% a
las vigas y un 70% de las columnas y para modelar las articulaciones y los
empotramientos se debe de seleccionar la opción (General/Specs/Release).
Figura 2.2: Características geométricas Fuente: Elaboración propia
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Figura 2.3: Características geométricas Fuente: Elaboración propia
Figura 2.4: Características geométricas Fuente: Elaboración propia
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Figura 2.5: Sección transversal del elemento Fuente: Elaboración propia
Figura 2.6: Sección transversal del elemento Fuente: Elaboración propia
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Figura 2.7: Uniones entre los elementos (articuladas o empotradas)
Fuente: Elaboración propia
2.2.1.2 Modelación del material
Una estructura puede ser de diversos materiales pero los más importantes son:
hormigón, hormigón armado, hormigón pretensado, acero, madera, etc. Estos
materiales no presentan las mismas propiedades físicas ni la misma respuesta
ante las cargas y los estados tensionales que las mismas generan en los
elementos estructurales y en la estructura en general. El material de interés para
este trabajo es el hormigón armado y varias propiedades del hormigón y el acero
deben ser introducidas en los programas.
2.2.2. Modelación de las condiciones de apoyo.
La modelación de las condiciones de apoyo se define mediante el comando
(General/support/Fixed/Created/Add), luego se asigna al elemento que para este
caso se utilizan las condiciones de empotramiento en la estructura.
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Figura 2.8: Condiciones de apoyo Fuente: Elaboración propia
2.2.3 Modelación de las cargas o acciones.
Conformar a partir de los esquemas de análisis, los estados de cargas que
constituyen la base para el posterior análisis y diseño de cada elemento
estructural.
Estas cargas serán básicamente:
2.2.3.1 Cargas Permanentes.
Las cargas permanentes o cargas muertas son aquellas que actúan sobre la
estructura durante todo el periodo de su vida útil. En la NC 283 2003 se muestran
las principales cargas permanentes que se utilizan en la modelación de una
edificación. (Romero, 1996)
Modelación de las cargas permanentes generadas por la misma estructura
(General/ Load and Definitions/ Load cases Details/ Add/ Selfweight load).
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Figura 2.9: Peso propio de los elementos Fuente: Elaboración propia
2.2.3.1.1. Peso propio aplicado a las vigas de secciones T
Para el cálculo del peso propio de las vigas con secciones T el peso propio se
realiza combinando dos comandos, el comando member load y el comando floor
load ya que el ancho del ala superior esta embebido en la losa y por lo tanto no
se puede aplicar el comando Selfweight load porque se repetiría la carga del
ancho del ala superior, por lo tanto el ancho del ala superior se pondría junto con
el de la losa en floor load y el peso del alma de la viga se colocaría de forma
manual mediante el comando member load.
Figura 2.10: Carga de peso propio del alma que actúa sobre la viga T
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Fuente: Elaboración propia
2.2.3.1.2 Peso propio de la losa
Para la modelación de la carga de las losas se puede hacer de tres formas, se
pueden introducir en una sola dirección y en dos direcciones normalmente. Para
introducir las cargas de las losas en una sola dirección se introducen mediante
Load Cases/ Add/ Floor Load/ One Way Distribution en caso de que la losa este
apoyada sobre cuatro vigas de lo contrario esta debería de introducirse con el
comando Load Cases/ Add/ Member Load y para la losa en dos direcciones se
realiza con el comando Load Cases/ Add/ Floor Load la cual sería la más sencilla
de modelar.
Figura 2.11: Carga de la losa en dos direcciones Fuente: Elaboración
propia
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Figura 2.12: Carga de la losa en una dirección Fuente: Elaboración
propia
Figura 2.13: Carga de la losa en una dirección usando member load
Fuente: Elaboración propia
2.2.3.2 Cargas Temporales.
Consideraciones para la aplicación de la carga de uso.
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Otra de las cargas que afecta una estructura es la carga temporal. En la NC 284
2003 se muestran la clasificación de los edificios y locales que se pueden
presentar en un proyecto y los valores nominales mínimos de cargas
uniformemente distribuidas a utilizar en la modelación de la estructura. (2013)
2.2.3.3 Carga de viento
La carga de viento es otra de las principales cargas a tener en cuenta a la hora
de realizar la modelación, el análisis y el diseño de una estructura. En la NC285
2003 se muestran las principales consideraciones a tener que hay que tener
presente para la aplicación de estas.(Garcia Aretio, 2002)
Existen varias formas de colocar las cargas en la cubierta. En este caso se utiliza
(Add new definitions/load cases items/members) load en caso de que sean vigas
en una dirección y no formen un entramado, asignándole sus valores para cada
caso de carga, pero si se tienen vigas en las que se puedan colocar losas que
trabajen en dos direcciones, la carga de viento de la cubierta se puede colocar
de la siguiente manera, (General/load and definitions/add/floor load) y para las
cargas de viento que actúan horizontalmente usamos el comando
Definitions/Wind definitions/add.
Figura 2.14: Carga de viento mediante el comando member load
Fuente: Elaboración propia
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Figura 2.15: Carga de viento mediante el comando member load
Fuente: Elaboración propia
Figura 2.16: Carga de viento mediante el comando floor load
Fuente: Elaboración propia
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Carga de viento mediante el comando Wind load
Figura 2.17: Carga de viento mediante el comando Wind load
Fuente: Elaboración propia
Figura 2.18: Carga de viento mediante el comando Wind load (exposure)
Fuente: Elaboración propia
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Figura 2.18: Carga de viento mediante el comando Wind load
Fuente: Elaboración propia
2.2.4 Combinaciones de cargas
Las cargas que actúan sobre una edificación pueden ser múltiples, dependiendo
de que sean unas u otras, del fin que tenga la edificación. En una estructura no
actúa una sola carga al mismo tiempo, si no una combinación del grupo de
cargas que pueden estar afectándola.
Las estructuras son diseñadas para soportar los efectos de las acciones a que
pueden ser sometidas durante las distintas etapas de su vida útil, con cierto
grado de seguridad. Para garantizar este grado de seguridad en cuanto a las
solicitaciones se establecen los valores de las cargas y de sus factores, partiendo
de métodos semiprobabilísticos, que aseguran que la probabilidad de que dichos
valores sean superados, se mantenga dentro de límites técnicos económicos
admisibles. Esto se logra con la introducción de factores que consideran las
incertidumbres en (NC 450: 2006).
Para lograr aplicar lo anterior dicho primeramente se deciden las combinaciones
de carga luego se introducen de forma manual mediante el comando (Load/load
cases details/add), luego se selecciona la combinación creada y se le aplica el
factor de mayoración utilizando el comando (Load cases/add/repeat load).
46
Figura 2.19: Comando Load cases Fuente: Elaboración propia.
Figura 2.20: Comando repeat load Fuente: Elaboración propia
2.2.5 Análisis de la estructura
En cuanto a los resultados que el programa puede proporcionar, será necesario
saber cuáles se requerirán, por ejemplo: desplazamientos, elementos
mecánicos, gráficas y resultados de diseño (revisión), y de que elementos se
requieren; por ejemplo: algunos o todos los nudos, algunos o todos los elementos
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(barras, placas, etc.). Gráficas de la deformada de algún marco o de toda la
estructura, etc. Lo anterior tendrá que especificar para una, algunas o todas las
condiciones de carga y/o combinaciones, la impresión la realiza para todos los
elementos y todos los sistemas de fuerzas existentes.(Bruer, 1999)
Para lograr analizar la estructura de la manera deseada primeramente debemos
realizar el análisis P-Δ de la estructura mediante el comando Analysis/Print/P-Δ
Analysis/add y luego seleccionar el botón Postprocessing y de ahí se pueden ver
los diferentes comandos como son, Beam, Node, Animation y Reports los cuales
nos muestran a las distintas solicitaciones a la que están sometidos los
elementos de la estructura.
Figura 2.21: Análisis PDelta de la estructura Fuente: Elaboración propia
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Figura 2.22: Análisis de las solicitaciones Fuente: Elaboración propia
2.2.6 Diseño de la estructura.
El STAAD Pro permite diseñar o revisar elementos de acero, concreto y madera
por lo que será necesario especificar un código aplicable a utilizar (ACI, AISC,
LRFD, ASSTHO, etc.), así como proporcionar los valores de los parámetros a
utilizar (f’c, f’y, etc.), e indicar los elementos que se diseñaran y el criterio a seguir
para su diseño (viga, columna, etc.).(Santamaría De Reyes 1989)
Para el diseño estructural en nuestro caso se realizara de hormigón armado por
lo que es necesario indicar las cargas que van a tomarse en cuenta en el análisis
a través del comando (Analysis/print/PDelta Analysis), luego seleccionamos el
comando (Design/Concrete), rellenamos las distintas opciones que nos ofrecen
los comandos Select Parameters, Define Parameters y Commands y
seleccionamos lo deseado en cada uno de ellos.
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Figura 2.23: Comando Select Parameters Fuente: Elaboración propia
Figura 2.24: Comando Define Parameters Fuente: Elaboración propia
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Figura 2.25: Commands Fuente: Elaboración propia
2.2.6.1 Interpretación de la información de salida del programa STAAD Pro.
En los siguientes esquemas se muestran los significados de los distintos
parámetros que nos muestra el programa STAAD Pro luego de haber diseñado
los elementos de la estructura.
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Longitud en mm, tensión de fluencia del acero y resistencia a
compresión del hormigón
Ancho y peralto del elemento
Momento crítico actuando sobre el elemento
Ld: longitud de la barra
As: área de acero
Fisuración y espaciamiento
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Longitud de las secciones
Área de acero
Momento crítico actuando sobre el elemento
Combinación pésima
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Comienzo del soporte
Vu: cortante último del elemento
Vc= 170√𝑓´𝑐 ∗ 𝐴𝑦 ∗ 𝑑/ℎ
Vs=𝑉𝑢
∅− 𝑉𝑐
Refuerzo requerido por la acción del cortante
Refuerzo requerido por torsión
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2.3 Los tutoriales como materiales auxiliares para facilitar el diseño
estructural en 3D de hormigón armado.
Se elaboran un conjunto de tutoriales que faciliten el proceso del diseño
estructural en el Proyecto Integrador #4, para su confección se utiliza el
programa Screen Recorder, se hace énfasis en la introducción a cada tema y en
las características que deben poseer para lograr que el usuario se apropie del
conocimiento. En la creación de los tutoriales surge de la necesidad de
esclarecer el proceso de ejecución del Proyecto Integrador #4, debido a que se
han manifestado por parte de los estudiantes, síntomas de incomprensión del
problema que se les plantea o de la vía de ejecución del mismo. Se desarrollan
tutoriales relacionados con los momentos más críticos en la realización de cada
objetivo como son la modelación estructural, el esquema de análisis, modelación
de las cargas y finalmente su análisis utilizando el software Staad Pro, este ha
sido un momento crítico en la historia del desempeño estudiantil para la
ejecución de dicha tarea, la situación se resume en que a lo largo de la carrera
no se imparte una asignatura en la que se les enseñe a los estudiantes a diseñar
utilizando software computacionales. Además, se confeccionaron tutoriales para
el cálculo de las cargas actuantes en la estructura y para el proceso de selección
de las combinaciones de carga más críticas, una vez efectuada la modelación
mediante el software, así como el proceso de diseño estructural utilizando hojas
de cálculo en Mathcad Prime; el cálculo de las cargas a pesar de ser contenidos
ya abordados en grados anteriores no es un punto que el estudiante domina y la
selección de las cargas críticas y el diseño final, son momentos que
comprometen el desempeño de casi la totalidad de los alumnos en la ejecución
de la tarea. En el tema de diseño de las vigas se dedicó un tutorial al cálculo de
las solicitaciones mediante el Mathcad Prime.
2.3.1 Tutoriales
Diseño estructural utilizando el STAAD Pro. Diseño de vigas utilizando las hojas de cálculo programadas en el
Mathcad por los diferentes criterios como son la flexión, cortante y fisuración.
Diseño de columnas utilizando las hojas de Mathcad por los criterios de diseño de secciones rectangulares a flexo-compresión con refuerzo simétrico, diagrama de interacción con refuerzo en el borde y el diagrama de interacción con refuerzo perimetral.
55
2.4 Análisis del elemento viga mediante las hojas de cálculo de Mathcad
Prime por los criterios de flexión, fisuración y cortante.
A continuación aparecen los diagramas de flujo que muestran el procedimiento
lógico sobre el cual se programaron las Hojas de cálculo en Mathcad Prime que