Aprende Robot Structural Analysis Professional

Antes de poder comenzar a trabajar en nuestro modelo, veamos que facilidades encontramos en nuestra interfaz de usuario que nos permitirán interactuar con la estructura y sus componentes.

Quizás el factor más importante a tener en cuenta son los “Layouts” que nos permiten cambiar la apariencia de toda nuestra interfaz en función de la etapa del modelo en que nos encontremos. Otro componente importante de la interfaz en el inspector de objetos, que por lo general encontramos en la parte izquierda de la pantalla. Ente nos muestra la lista de objetos organizados por planta y tipos, que encontramos en la zona de dibujo. Además, al seleccionar un objeto el panel de propiedades nos muestra las propiedades de ese objeto.

Para seguir un flujo de trabajo eficiente y que nos resulte cómodo, lo primero que debemos definir en el área de dibujo son las líneas de construcción. Estas líneas nos permitirán colocar de forma precisa las columnas, vigas, losas y demás elementos constructivos. Nos centraremos en esta clase en las líneas de construcción en el plano XY que el plano donde colocaremos nuestras plantas en general. Sin embargo, en de notar que también se pueden crear niveles utilizando líneas de construcción en Z. Solo que por ahora no las vamos a utilizar pues cuando trabajamos con estructuras tipo edificio suele ser mejor utilizar otras herramientas para definir los niveles como veremos en la siguiente clase.

Las planta de edificios no solo nos permites crear niveles. Su uso va más allá de eso. Nos permiten agrupar los elementos de la estructura en función de la planta a la pertenecen y visualizar nuestro modelo en función de la planta que nos interese. Además, como veremos en clases siguientes también podemos utilizar las plantas para realizar copias de niveles completos, con todos sus elementos asociados. Lo anterior resulta muy útil para el caso de edificios altos.

Los materiales son la forma que es introducimos en nuestro modelo los datos de mecánicos que en secciones siguientes definirán la forma en que se deforma nuestra estructura en función de las cargas aplicadas. De ahí que resulte tan importante estudiar con detenimiento como podemos definirlos y editarlos. Robot permite el diseño de estructuras de concreto u hormigón armado, acero, madera y aluminio. Veamos cómo podemos acceder a una lista de materiales regionales y editarlos según sea nuestra necesidad.

Las secciones son la forma de aplicar los elementos longitudinales tipo barra, tanto los materiales como la forma que requeriremos para los cálculos estructurales y de diseño. Dependiendo del material que escojamos podremos encontrarnos con diversas opciones de definición de secciones. En el caso de las estructuras de acero podremos acceder a un catálogo de secciones disponibles en función de la región y del tipo de sección. Para el caso del concreto debido a las secciones no tienen mucha diversidad solo tendremos que crear la que nos parezca más apropiada como secciones rectangulares, circular o tipo te.

En esta clase nos centraremos en la colocación de elementos verticales o columnas. Sin embargo, debemos notar que la herramienta de colocación de columnas no es más que un caso específico de colocación de barras en general. Por barras nos referimos elementos unidimensionales que pueden hacer las veces tanto de vigas como columnas, correas, tirantes, entre otros.

La ventaja de colocar columnas con esta herramienta en lugar de con la colocación de barras en general, es que contamos con algunas opciones que nos facilitan el trabajo para el caso específico de las columnas.

En esta clase nos centraremos en la colocación de elementos horizontales o vigas. Sin embargo, debemos notar que la herramienta de colocación de vigas no es más que un caso específico de colocación de barras en general. Por barras nos referimos elementos unidimensionales que pueden hacer las veces tanto de vigas como columnas, correas, tirantes, entre otros.

La ventaja de colocar vigas con esta herramienta en lugar de con la colocación de barras en general, es que contamos con algunas opciones que nos facilitan el trabajo para el caso específico de las vigas.

Los espesores son a los elementos bidimensionales lo mismo que las secciones a los elementos unidimensionales. Con los espesores podemos asignar propiedades mecánicas a losas, muros, láminas, entre otros. Veremos en esta clase los parámetros más comunes que estaremos editando al trabajar con espesores y las opciones que tenemos disponibles

En la clase anterior vimos la creación de espesores en general, pero ahora nos centraremos en el caso especial cuando estos espesores tienen nervios internos que rigidizan el elemento en determinada dirección. Esto nos permitirá modelar losas nervadas de concreto o losas vaciadas con encofrado colaborante de acero.

Para el caso de las losas nervadas de concreto se debe tener en cuenta que el programa realiza una simplificación de la geometría transformando la losa con nervios en una losa plana con un espesor equivalente. Por consiguiente el acero calculado en pasos posteriores será un acero promedio asumido por unidad de área y un se podría determinar el acero correspondiente específicamente a los nervios. Dependiendo del nivel de detalle que se requiera, lo último puede ser aceptable. Pero, en caso de ser necesario obtener el acero de refuerzo requerido en los nervios en una mejor práctica modelar la loseta superior de la losa nervada como un espesor uniforme y luego agregar los nervios como elementos tipo barras. A estos últimos de les debe asignar una propiedad según norma que habilite el diseño conjunto de su resistencia tomando en cuenta la colaboración de la loseta de concreto, dando como resultado una sección te.

Luego de haber creado las secciones de los paneles es hora de utilizarlos para definir nuestras plantas de edificio. Las losas de planta son un caso específico de un elemento tipo panel que nos permite modelar elementos que pueden soportar cargas dentro de su propio plano y normales al mismo. Este es precisamente el caso de las losas de entrepiso de nuestro edificio cuya carga aplicada será generalmente perpendiculares a su plano.

Los huecos en las losas nos permiten representar los espacios de las plantas del edificio destinados a los sistemas de circulación vertical o aquellos espacios que por diseño de arquitectura deben estar abiertos. Existen varios métodos para lograr esos espacios abiertos y podemos usarlos en combinación dependiendo de los elementos que tengamos disponibles para definir el agujero.

Los muros son un caso especial de colocación de paneles para el caso específico de estos elementos en dirección vertical. Esta herramienta del programa nos permitirá representar los elementos que suelen utilizarse en las estructuras de concreto armado para aumentar la rigidez de los pórticos y evitar efectos rotacionales. También podremos utilizarlos como componentes exteriores del sistema de fundación en sótanos y en tanques.

Los grupos son formas de apilar conceptualmente un conjunto de objetos que comparten ciertas características en nuestro modelo. En esta clase presentaremos una introducción a las características de los elementos estructurales que luego serán utilizados en la etapa de diseño normativo. Veremos la utilidad de los grupos al momento de asignar características y de editar elementos.

Los apoyos son las condiciones de borde de nuestro modelo. Evitan que la estructura se comporte como un mecanismo y nos permiten establecer los grados de libertad del modelo. Dependiendo de modelo reológico que deseemos recrear será necesario liberar o restringir la libertad de movimiento de ciertos nodos, líneas o áreas.

También veremos que Robot presenta herramientas que podemos utilizar para simular la interacción suelo estructura a partir de los parámetros geotécnicos. Esta simulación suele implicar la transformación de la superficie de contacto en una serie de resortes cuya constaste será calculada en función de las propiedades de las capas de terreno del perfil geológico. De la misma manera existen otras opciones de cálculo que incluyen deformaciones no lineales.

Los casos de carga nos permiten agrupar las cargas individuales aplicadas sobre la edificación en función de su naturaleza, uso y tiempo de aplicación. Los casos de cargas en que nos centraremos durante esta clase serán lineales, pudiendo aplicar a cargas permanentes, cargas variables, cargas de viento y cargas sísmicas. Los últimos dos casos también pueden resultar de otros análisis según lo exija la normas de la región donde se construirá la edificación.

Como mencionamos en la clase anterior, las cargas de viento pueden ser introducidas en nuestro modelo mediante la aplicación de cargas específicas en casos de carga lineales. Sin embargo, RSA presenta herramientas específicas para la creación y aplicación de cargas de esta naturaleza. Dependiendo de la norma que utilicemos esta pudiera incluir algunos parámetros para definir los efectos del viento sobre la edificación. En tales casos, si la norma está incluida en RSA tendremos la opción de acceder a una ventana de diálogo donde podremos introducir los parámetros oportunos al caso. Sin embargo, cuando la norma no está incluida en RSA todavía contamos con una excelente herramienta que nos permitirá simular los efectos del viento sobre los elementos de la estructura, haciendo uso de simulación de flujo de fluido (en este caso aire) en contacto con los bordes de la estructura.

Los espectros nos sirven para introducir explícitamente los máximos desplazamientos o aceleraciones esperadas en función de una excitación en la base de la estructura en función de los modos de vibración de la misma. Muchas normas regionales utilizan esta herramienta para predecir la respuesta ante vibraciones dependiendo de la zona y el uso de la edificación. Por esta razón resulta útil ver más de cerca en qué consisten los archivos que utilizamos como espectros de diseño y que factores hemos de tener en cuenta a la hora de introducirlos en el programa.

En esta etapa del modelo debemos aplicar explícitamente sobre los elementos que corresponda, las cargas esperadas sobre ellos. Si hemos utilizado los espectro para generar casos de carga sísmica o la simulación para los casos de carga de viento, habremos notado que se han generado objetos representativos de la magnitud y dirección de las carga sobre los nodos, elementos lineales y superficies correspondientes. Ahora veremos cómo podemos aplicar estas fuerzas de forma personalizada sobre los objetos de nuestra escogencia.

Las combinaciones de carga nos permiten introducir un efecto de simultaneidad de los casos de carga que hemos definido previamente. Contamos con varios métodos para definir estas combinaciones; en primer lugar por el método manual, donde debemos especificar los casos de cargas implicados en cada combinación por separado junto con sus coeficientes; en segundo lugar, podemos utilizar alguna norma incluida en RSA para generar de forma automática la combinación y por último podemos generar una serie de combinaciones personales en Excel y luego copiar las celdas correspondientes a la vista de tabla de combinaciones dentro de RSA.

En esta clase nos concentraremos en uso de las herramientas de RSA para la creación del mallado de la estructura. Esta herramienta libera la caja negra que existe en la mayoría de los programas de cálculo estructural. Veremos las diversas opciones disponibles para crear los elementos finitos

En esta clase nos familiarizaremos con la ventana gráfica que muestra el proceso de cálculo computacional. Dependiendo de los casos de carga y combinaciones creados en pasos anteriores esta ventana nos mostrará el proceso de cálculo de cada combinación y de los casos modales requeridos.

La presentación de los resultados por diagramas nos permite revisar las fuerzas y magnitudes resultantes en los elementos unidimensionales. Veremos el caso de los momentos, fuerzas normales y cortantes, además de otras magnitudes disponibles.

A diferencias de los elementos unidimensionales, los paneles arrojan resultados en función de área. Por esta razón veremos que las magnitudes utilizadas son tensiones. Además, debido a que los espesores implicar dos caras principales por panel, los resultados también serán presentados según la ubicación de la cara objetivo

Veremos cómo calcular el acero de refuerzo requerido en elementos unidimensionales de concreto armado. Estos son cálculo normativos y por ende dependerán del código utilizado. Primero debemos definir los tipo de elementos que componen nuestra estructura y luego aplicar esas propiedades según norma a los elementos correspondiente en nuestro modelo.

Aunque en la clase anterior calculamos el acero requerido teórico en cada elemento tipo barra, al momento de realizar la construcción de dichos elemento todavía deben ser tomados en cuenta una gran cantidad de parámetros normativos que definen la posición, espaciamiento y otros factores geométricos del acero de refuerzo dentro de los elementos de concreto. Para tomar en cuento dichos parámetros veamos las herramientas a este respecto que encontramos en la sección de armadura real para barras

Para calcular el acero de refuerzo requerido en los paneles, (sean estos losas de planta o muros estructurales) seguiremos un proceso muy parecido al que seguimos en el caso del diseño de barras de concreto armado.

RSA provee algunas herramientas para el diseño según norma de cimentaciones superficiales. En esta clase veremos un ejemplo de cómo modificar los parámetros relativos a la colocación del acero de refuerzo. Además veremos cómo tomar en cuenta los parámetros geotécnicos referentes a las características del suelo y los coeficientes de seguridad.

Antes de pasar al diseño de los elementos de acero, me gustaría compartir con ustedes el uso de una herramienta que nos facilita en gran manera la creación de estructuras de acero tipo naves industriales.

Los tipos de barras de acero, al igual que el caso del concreto, son especificaciones normativas que serán tomadas en cuenta durante el proceso de diseño de las barras. Dependiendo del uso de la barra deberán ser asignados a cada elemento la naturaleza del cálculo. Es en esta etapa que podemos especificar que elemento será calculado como SMF o SCBF.

Los grupos de diseño, nos permiten agrupar conjuntos de elementos que comparten ciertas características y que pueden ser diseño con los mismos parámetros. Es en estos grupos de diseño donde podremos especificar una lista de secciones que serán utilizadas para escoger la que más de adecue a las solicitaciones de la barra, lo que agilizará el proceso de pre dimensionamiento.

El dimensionamiento de grupos nos permite escoger de entre las secciones que definimos previamente en cada grupo, aquella que mejor resista los casos de carga que especificaremos en la ventana de diseño. Y no solo hallaremos la sección de mejor ajuste, sino que podremos cambiar en nuestro modelo estás secciones para actualizar la estructura.

Luego de haber hecho un dimensionamiento previo, pasemos a verificar individualmente cada barra de acero a fin de garantizar su cumplimiento normativo. Veremos cómo acceder y revisar los resultado de diseño para cada barra e incluso como presentar una nota de cálculo que puede ser exportada a la memoria final de cálculo.

Dentro del propio RSA podemos realizar el diseño de conexiones de acero. Por ahora entre las normas disponibles para diseñó no se encuentra la AISC, pero si contamos con el Eurocódigo 3. Podemos crear, modificar y revisar diversos tipos de conexiones. También podemos generar una nota de cálculo en el idioma de nuestra preferencia para agregar a la memoria de cálculo en general.

Podemos enlazar los cálculos y resultados realizados en RSA con archivos de Excel. De esta forma, si tienes alguna verificación según una norma regional configurada en una hoja de cálculo de Excel, puedes seguir utilizándola y automatizar el proceso de diseño de los elementos estructurales solo agregando algunas fórmulas en las celdas requeridas. Así, aunque Robot no presenta todos las normas que puedas llegar a utilizar, sí que te permite ampliar su uso para casos específicos con esta herramienta.

Hemos llegado al final de este curso, pero no es el final de tu camino. Está al pendiente de otros cursos que pueden ayudarte a completar y potenciar tus habilidades. Sigue regresando a las clases donde tengas dudas y no dudes en plantear una discusión para responder tus preguntas.