Ingeniería estructural: Pilares mixtos de hormigón y acero en CYPECAD

Este artículo sobre ingeniería estructural está centrado en el módulo “Pilares mixtos de hormigón y acero”, CYPECAD y CYPE 3D comprueban pilares mixtos de hormigón y acero formados por secciones rectangulares y circulares de hormigón con perfil embebido; secciones en cajón de chapas de acero laminadas relleno de hormigón; y tubos rectangulares, cuadrados y circulares de acero conformado rellenos de hormigón.

CYPECAD y CYPE 3D también dimensionan pilares de hormigón armado mediante el módulo Pilares de hormigón, y pilares metálicos (sólo CYPECAD necesita el módulo Pilares metálicos).

En CYPECAD, para cada pilar introducido es posible indicar valores particulares de los siguientes parámetros durante su introducción (cuyos valores de obra están definidos en los datos generales de la obra o en las opciones de cálculo):

• Coeficientes de empotramiento en cabeza y pie
• Coeficientes de pandeo
• Coeficiente de rigidez axil
• Recubrimiento
• Resistencia del hormigón

En CYPE 3D estas características se definen mediante diferentes opciones del menú Barra.

En CYPECAD, durante la introducción de datos puede definirse el punto de enrase del pilar (esquinas o caras) para contemplar los casos de disminución de la sección del pilar en altura. En CYPE 3D. El enrase del pilar se define mediante la opción “Describir disposición” del menú “Barra”.

Tanto en CYPECAD como en CYPE 3D, los pilares deben ser verticales. En CYPECAD no hay posibilidad de introducirlos de otro modo, pero en CYPE 3D el usuario podría definir, como elemento estructural tipo pilar, una barra cuyo eje local X tenga cierta inclinación con respecto al eje global Z. En estos casos, CYPE 3D marca la barra con un error (si está activada la opción “Mostrar/Ocultar incidencias” del menú “Cálculo”) con la siguiente información “La pieza debe ser vertical, con su eje local X en dirección ascendente”. El programa no permite calcular la estructura (informando también de este problema si se procede al cálculo independientemente del estado de la opción “Mostrar/Ocultar incidencias) hasta que la dirección y el sentido del eje local X de la barra no coincida con los del eje global Z.

Tipología de pilares mixtos

CYPECAD y CYPE 3D permiten comprobar los siguientes tipos de pilares mixtos:

Pilar rectangular con perfil embebido
Siempre incluyen armadura longitudinal y transversal.

• Cajón rectangular de chapas de acero laminado, relleno de hormigón
  Es posible incluir armadura longitudinal y transversal, y un perfil metálico embebido.
• Tubo rectangular de acero conformado, relleno de hormigón
  Es posible incluir armadura longitudinal y transversal, y un perfil metálico embebido.
• Tubo cuadrado de acero conformado, relleno de hormigón
  Es posible incluir armadura longitudinal y transversal, y un perfil metálico embebido.
• Pilar circular con perfil embebido
  Siempre incluyen armadura longitudinal y transversal.
• Tubo circular de acero conformado, relleno de hormigón
  Es posible incluir armadura longitudinal y transversal, y un perfil metálico embebido.

Selección de normativa

La norma para la comprobación de los pilares mixtos no se selecciona directamente como se hace con las normas de hormigón o acero. El programa utiliza una u otra norma (“EN 1994-1-1“ o “ANSI/AISC 360-10“) en función de la normativa de hormigón seleccionada. Además, se ha de tener en cuenta que CYPECAD y CYPE 3D sólo pueden comprobar pilares mixtos cuando la norma de hormigón seleccionada está implementada en el Editor de pilares avanzado.

Editor de pilares avanzados

CYPECAD y CYPE 3D disponen de un editor de pilares avanzado (de hormigón, de acero y mixtos) que permite al usuario:

• Mostrar toda la información relacionada con su dimensionamiento (para el caso de pilares mixtos sólo comprobación), incluyendo la generación de listados detallados de comprobaciones de estados límite últimos (E.L.U.).
• Organizar las agrupaciones del cuadro de pilares, filtrar su visualización, modificar las armaduras o los perfiles metálicos utilizados, y todo ello sobre una vista del cuadro de pilares y no sobre la vista en planta. También dispone de un esquema de la vista en planta de los pilares que permite seleccionar en el cuadro el tipo al que pertenece un pilar determinado.
• Comprobar todas las modificaciones realizadas.
• Redimensionar los pilares (excepto los pilares mixtos de hormigón y acero en los que sólo es posible su comprobación).

David Pérez Herrero, profesor del Máster en Cálculo de Estructuras de Obra Civil