Autodesk Currículo Estructural 2013 Libro de Ejercicios para los

Autodesk Currículo Estructural 2013
Libro de Ejercicios para los Estudiantes
Unidad 5: Análisis Estructural Avanzado y Coordinación
Contenido
Información General de la Unidad .................................................................................. 2 Información General ..................................................................................................... 2 Objetivos ....................................................................................................................... 2 Ejercicios ...................................................................................................................... 2 Términos Clave............................................................................................................. 2 Lección 1: Autodesk™ Robot Structural Analysis Professional l ............................... 4 Interfaz de usuario ........................................................................................................ 4 Capacidades de Robot ................................................................................................. 5 Robot y Revit ................................................................................................................ 6 Vinculación de modelos de Revit ................................................................................... 8 Comprobación interferencias en Revit .......................................................................... 9 Flujo de Trabajo Sugerido .......................................................................................... 10 Información General de los Ejercicios ......................................................................... 11 Exercise 5.1: Coordinación en Revit 3D ..................................................................... 11 Ejercicio 5.2: Coordinación en Navisworks 3D ........................................................... 12 Ejercicio 5.3: Análisis de la Estructura Lateral y Autodesk 360 Structural Analysis .... 12 Ejercicio 5.4: P-Delta Análisis de la Estructura ........................................................... 13 www.autodesk.com/edcommunity
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Información General de la Unidad
Información General
En esta lección se ofrece una breve visión del software Autodesk® Robot™ Structural Analysis
Professional, ampliando las técnicas aprendidas en las lecciones anteriores. Esta lección introduce los
conceptos básicos de Robot en sus capacidades de análisis e incluye una lección rápida sobre la interfaz
de usuario y herramientas disponibles. En esta unidad también se presentará el papel de todas las partes
involucradas en el diseño y ofrece sugerencias para el flujo de trabajo adecuado utilizando modelos de
información de edificios (BIM) en el diseño estructural. Una visión avanzada de coordinación de las
operaciones también se explorará. Para obtener unos mejores resultados se sugiere a los estudiantes tener
un conocimiento básico del análisis estructural y tener experiencia en un paquete de software de análisis
estructural. En los ejercicios de la Unidad 5 se introducen las características avanzadas de robot y se
abordaran análisis de problemas estructurales más complicados.
Duración Estimada: 3:00 horas
Objetivos
Al finalizar esta lección, los estudiantes serán capaces de:
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
Construir y analizar los diferentes modelos estructurales en Autodesk® Robot™
Structural Analysis Professional.
Utilizar Autodesk 360® y Autodesk® Robot ™ Structural Analysis Professional
para analizar una estructura lateral.
Analizar una estructura lateral considerando y suprimiendo los efectos P-Delta.
Definir el papel de cada participante en el diseño de un edificio y Conocer las
diferencias entre ellos: Arquitecto, Ingeniero Estructural, Ingeniero MEP,
Ingeniero Civil, Contratista, Subcontratistas, y Propietarios.
Entender el concepto básico de la práctica integrada, su flujo de trabajo y las
tendencias de la industria hacia este concepto.
Definir la importancia de la práctica integrada, sus retos y beneficios.
Entender el concepto de detección de errores multidisciplinarios.
Ejercicios
Estos son los ejercicios de práctica:




Ejercicio 5.1: Coordinación de Revit 3D
Ejercicio 5.2: Coordinación en Navisworks
Ejercicio 5.3: Análisis de marco lateral y Autodesk 360®
Ejercicio 5.4: P-Delta Estructura del análisis
Términos Clave
Los siguientes términos se utilizan en esta lección:
Términos clave
Definición
Arquitecto
Profesional que tiene la función de definir el espacio y el uso de un
edificio para satisfacer las necesidades previstas de la instalación y
uso.
Ingeniero
Estructural
Este profesional tiene la función de diseñar y dimensionar los
elementos estructurales necesarios de un edificio para el soporte de
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cargas y fuerzas impuestas sobre la función y utilización prevista.
Ingeniero MEP
Profesional que tiene la función de consultoría en el diseño y
dimensionamiento de los componentes de sistemas mecánicos,
eléctricos, y de plomería requeridos (MEP) de un edificio. Su diseño
trata los requisitos para la calefacción, ventilación y aire
acondicionado (HVAC), el uso de electricidad, y plomería para el uso
y funcionamiento previsto de el edificio.
Ingeniero Civil
Profesional que tiene la función de diseñar las modificaciones
necesarias para el drenaje en una propiedad como aguas negras y
aguas de lluvia. También son responsables de los artículos legales,
tales como la coordinación del diseño del emplazamiento, servicios
públicos de la propiedad y servidumbres del gobierno.
Contratista
La entidad ya sea una compañía o individuo, que acuerda la
contratación de los subcontratistas de un edificio. Los contratistas
son responsables de tomar el diseño del arquitecto, los ingenieros
estructurales y otras disciplinas de diseño, para organizar el tiempo,
material y recursos para construir el edificio. Lideando con cómputos
de materiales, programación de operaciones, estimación de costos y
otros aspectos importantes de la construcción del edificio.
Subcontratista
Los subcontratistas representan a los diversos oficios que fabrican
los componentes de un edificio y la construcción in situ. Los
subcontratistas son responsables de tomar el diseño del arquitecto,
los ingenieros estructurales y otras disciplinas de diseño para
organizar los tiempos de construcción, material y recursos para
construir el edificio. Todo ello referenciado a cómputos de materiales,
programación, estimación de costos y otros aspectos importantes de
la construcción del edificio para su comercio y coordinan estos
esfuerzos con el contratista y otros oficios. Ejemplos de
subcontratistas y oficios incluyen a fabricantes de acero, erectores
de torres de hormigón, electricistas, fontaneros, mecánicos
contratistas de HVAC, tejados, y sistemas de cortina de vidrio.
Propietario
La persona que será propietaria y operara el edificio. El propietario
es responsable de tomar las decisiones generales sobre el tipo de
edificio que quiere y su uso previsto. Estas decisiones afectan a los
arquitectos, ingenieros y contratistas durante la vida del proyecto de
construcción.
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Unidad 5: Análisis Estructural Avanzado y Coordinación
Lección 1: Autodesk™ Robot Structural Analysis Professional
Lección 1: Autodesk™ Robot Structural
Analysis Professional
Interfaz de usuario
La siguiente Imagen muestra una visión general básica de la interfaz del usuario de Autodesk® Robot®
Structural Analysis Professional.
Figura 1: Interfaz del usuario en Robot. La interfaz del usuario es la siguiente (Figura 1):
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Barra de herramientas Standard – Esta barra de herramientas es común en la mayoría del
software, e incluye accesos directos a las herramientas no relacionadas directamente con la
creación o el análisis del diseño. Las funciones son tales como imprimir, guardar, deshacer.
Barra de herramientas – Esta barra de herramientas proporciona accesos directos permitiendo al
usuario navegar en las vistas y ver sus cálculos.
Sistema de diseño – Diseñado para incorporar un nuevo usuario a través de un modelo de
principio a fin, mientras que la apertura de ventanas son predefinidas para diferentes tareas.
Inspector de Objetos – Se utiliza para administrar los diferentes elementos estructurales ubicados
en el modelo.
Visor gráfico/Editor – Este espacio de modelado es donde el actual modelo de elementos finitos es
creado y editado, también se muestran ciertos resultados y diagramas.
Barra de herramientas del modelo structural– Esta barra de herramientas proporciona una serie de
herramientas más comunes para el modelado y los elementos para que el usuario defina su
modelo.
Administrador de Ventana – Permite al usuario navegar entre los planos de trabajo y cambiar de
2D a vistas 3D.
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Capacidades de Robot
El programa Autodesk® Robot™ Structural Analysis Professional es un amplio y versátil paquete construido
originalmente para llenar el vacío en ingeniería estructural dentro del flujo de trabajo en BIM. Su capacidad
de enlace bi-direccional permite que la documentación en construcción adecuada sea actualizada con
precisión y con poco esfuerzo. La capacidad bi-direccional es única y muy útil, pero no es el único requisito
importante del programa. Por ejemplo, es poderoso, pero fácil de usar para cualquier cosa, desde un simple
análisis estático lineal a un análisis de terremoto muy complejo y dinámico. Además, un número de análisis
no lineal se pueden considerar, que son incluidos pero que no se limitan a:




P-Delta del análisis
Tensión / compresión de los miembros y apoyos
Cables
Articulaciones plásticas
Porque Robot es fácil de usar, los ingenieros pueden rápidamente explorar otras alternativas de diseño sin
grandes y costosas sumas de horas de trabajo. La clave para el software es un programa de soluciones
avanzadas que puede proporcionar resultados más rápidos y precisos, añadido a la eficiencia de los
ingenieros. Estos algoritmos ayudan a optimizar más fácilmente y volver a analizar las configuraciones
estructurales, para que los ingenieros puedan determinar rápidamente cual sería el mejor diseño. Parte del
algoritmo es una herramienta de auto-mallado avanzada que le permite la manipulación manual o
refinamiento de la malla y la creación de una malla de alta calidad de elementos finitos de prácticamente
cualquier forma estructural.
Anticipando el uso internacional del producto, los diseñadores incluyeron múltiples códigos y formas
estructurales e incluso diferentes materiales disponibles en todo el mundo. Se incluyo a 60 bases de datos
de materiales y secciones, así como a 70 incorporaciones de códigos de diseño para países múltiples. Esto
permite a los ingenieros trabajar con países específicos, unidades, formas y códigos de construcción
uniforme. Robot también incluye 40 codigos internacionales para el acero y 30 codigos para el concreto reenforzado. Por ultimo, el software también está disponible en 8 idiomas diferentes.
Las aplicaciones a menudo pueden ser limitadas debido a la carga de su potencia y programación. Una
interfaz de aplicación abierta (API) elimina la idea de una aplicación que funciona en su propia
manipulación manual de datos entre los programas que no son de interfaz. La función abierta del API de
Robot™ le permite comunicarse no sólo con las aplicaciones de Autodesk, sino también con programas
externos, tales como Microsoft Word y Microsoft Excel. La idea surgió a partir del modelo de objetos
componentes de Microsoft (COM), lo que permitió a este software comunicarse y compartir las cargas de
procesamiento. Esta característica no sólo ayuda con las fases iniciales de diseño de optimización de peso
y/o forma, sino que también tiene potencial para aplicaciones de post-procesamiento. La Figura 2
representa el API en la fase de diseño inicial. El modelo se puede cambiar usando Excel y esos cambios
pueden ser representados en Autodesk Robot. Las aplicaciones como esta son enormes ahorradoras de
tiempo en la optimización de cualquier modelo.
Figura 2: Interfaz con Microsoft Excel. www.autodesk.com/edcommunity
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La mayoría de las aplicaciones de software analizan una estructura y devuelven un largo informe, a veces
cientos de páginas de documentación compleja. Robot™ devuelve resultados tabulares que son fácilmente
filtrados, y se puede utilizar la función API para colocar los resultados en hojas de cálculo de la empresa o
incluso en análisis especiales codificados para diferentes materiales. No solo los datos numéricos
almacenados, vistas definidas del modelo también se pueden guardar y se actualizaran automáticamente
cuando el modelo ha cambiado. La figura 3 representa los datos guardados y las vistas que se pueden
conseguir.
Figura 3: Resultados del análisis.
Robot y Revit
Algunas firmas de ingeniería estructural inician el proceso de diseño mediante la creación de
documentación. Otros inician creando un modelo analítico. El enlace entre Autodesk® Revit® y Robot
Structural Analysis Professional es compatible con ambos flujos de trabajo. Sin embargo, hay algunas
ventajas en comenzar el proceso de diseño con un modelo en el software Revit en lugar de Autodesk®
Robot™ Structural Analysis Professional.
Por ejemplo, además de la creación de documentos de construcción, muchas empresas utilizan el modelo
de Revit Structure para ayudar a coordinar sus diseños con otras disciplinas. Por lo tanto, los dibujantes
estructurales pueden comenzar a modelar, documentar utilizando estándares de la compañía, y coordinar
la estructura. Al iniciar el diseño en el software de Revit, hay tanto un modelo físico creado para la
coordinación y la documentación inicial, así como un modelo analítico simplificado. Cada modelo es
independientemente editable pero también mantiene una relación constante con el otro.
Por otra parte, las capacidades del programa de Revit permiten a los diseñadores estructurales vincular el
modelo físico con la información tales como las propiedades físicas, la definición de modelo de análisis
propuesto y las condiciones de las cargas previstas. Esto hace el modelo físico más completo y también
mejora la colaboración entre los ingenieros estructurales.
Por ejemplo, en un método de trabajo tradicional, el técnico de CAD o diseñador, crea un modelo físico que
define las reacciones esperadas con su representación analítica, que es una simplificación geométrica
“real” de lo más detallada. El técnico en CAD debe esperar hasta que el ingeniero haya completado el
análisis estructural y el diseño antes de iniciar las tareas de coordinación y documentación.
El vínculo bi-direccional entre Revit y Robot ayuda a que el intercambio de información estructural de
análisis sea más fácil. El enlace permite a las empresas añadir información de análisis relacionada a el
modelo de Revit, utilizando ese modelo (y la información) directamente para su análisis en Robot, y
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despues, a actualizar el modelo de Revit basado en los resultados del análisis. Este proceso interactivo en
el intercambio de datos respeta y conserva la información definida en soluciones para ambos programas.
En Revit, el modelo físico y el modelo analítico asociado (que contiene las condiciones de contorno y las
definiciones de carga utilizados para el análisis) se crean al mismo tiempo. Por lo tanto, el diseñador
estructural crea tanto el modelo físico y analítico usando el software de Revit y luego envía el modelo
analítico a un ingeniero estructural que utiliza Robot para el análisis de la estructural.
Una vez que el modelo se ha relacionado con Robot, el ingeniero comienza el proceso de análisis y diseño
de código. Tras un análisis inicial, el ingeniero puede querer hacer algunos cambios en el modelo de
análisis basado en los resultados calculados.
En algunos casos, el ingeniero también puede decidir hacer cambios en el modelo antes del análisis inicial
basado en su experiencia y conocimiento. Además, el ingeniero puede definir tipos de cargas y las cargas
que utilizaran en Robot.
Después de que el análisis se haya realizado, el ingeniero examinará los resultados y comenzara a diseñar
los elementos estructurales. Utilizando Robot, el ingeniero también puede ejecutar el código de
comprobación para diseñar hormigón, acero, y los elementos de madera basados en una amplia variedad
de normativas nacionales e internacionales.
Cuando el ingeniero ha completado cambios en el diseño y el análisis, la información se transfiere de nuevo
a Revit, permitiendo al diseñador revisar los cambios en el diseño durante la fase de análisis y el código de
comprobación y en consecuencia actualizar el modelo físico.
El enlace entre Revit Structure y Robot Structural Analysis le permitirá al ingeniero enviar porciones
seleccionadas de un modelo de Revit Structure a Robot Structural Analysis y viceversa. Esta flexibilidad
permitirá al ingeniero trabajar con la estructura de los modelos de análisis por separado. Los ejemplos
incluyen análisis y diseño por separado para:





Gravedad y sistemas laterales
Acero estructural y sistemas de concreto reforzado
Separaciones lógicas en la estructura
Evaluaciones de elementos específicos
Construcción por fases y opciones de diseño
Figura 4: Análisis de modelos por separado. www.autodesk.com/edcommunity
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Los usuarios pueden preferir algunas de las herramientas de modelado en Revit Structure sobre las de
Robot Structural Analysis. Sin embargo, ciertos elementos o parámetros pueden ser más fácil de modelar y
ajustar en Robot como los miembros finales comunicados, cargas y condiciones de contorno. Por ejemplo,
la creación de combinaciones de carga es más factible en Robot, el cual puede auto-generar múltiples
combinaciones a la vez. Además, existen más opciones en Robot Structural Analysis para la creación de
cargas. Sin embargo, hay casos en los que puede ser necesario o preferible modelar cargas en Revit
Structure principalmente para su uso en otras extensiones de Revit Structure para el análisis y el diseño.
Vinculación de modelos de Revit
La vinculación entre los modelos arquitectónicos y estructurales es el medio preferido de intercambio entre
arquitectos e ingenieros si ambos están utilizando aplicaciones basadas en Revit, pero se encuentran en
organizaciones separadas que no tienen acceso a una red compartida. Pueden intercambiar y vincular, sus
modelos respectivos, al igual que un archivo arquitectónico DWG™ puede ser x-referenciado a un archivo
estructural DWG™, pero con mucha más inteligencia.
Niveles y Rejillas
Comprobación de interferencias
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Figura 5: Pasos de una comprobación de interferencias. Comprobación interferencias en Revit
Las pruebas de interferencia entre los elementos se pueden realizar dentro del mismo archivo—archivos
comúnes RVT compartidos entre los arquitectos e ingenieros—o entre el archivo estructural actual y un
archivo vinculado de Autodesk® Revit Architecture. Por ejemplo, si el ingeniero estructural quiere
asegurarse de que ninguna columna está cayendo en una escalera o ningún refuerzo está atravesando una
abertura de la ventana, él o ella pueden vincular un archivo RVT arquitectónico dentro de Revit Structure,
seleccionan: Herramientas > Comprobar interferencia > Ejecutar, despues, elige las categorías de objetos
de el archivo de Revit Architecture y el proyecto estructural actual.
La comprobación de interferencias se puede realizar entre los objetos estructurales y arquitectónicos, tales
como las vigas de acero en la estructura y la escalera que se muestra en este ejemplo.
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Figura 6: Miembro de acero interfiriendo con las escaleras. Flujo de Trabajo Sugerido
El proceso sugerido para el análisis y el diseño es el siguiente:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Modele en Revit Structure
a. Rejillas y Niveles
b. Columnas Estructurales y Estructura
c. Pisos estructurales y Cimentaciones
d. Cargas de Diseño Preliminares y Cargas
Realizar fase inicial de análisis con Autodesk 360® Structural Analysis
Enviar a Robot Structural Analysis
Modele en Robot Structural Analysis
a. Cargas finales del diseño, las Cargas, y Combinaciones de Cargas
b. Condiciones del Contorno y Acabados
c. Mallado y Parámetros de Análisis Avanzado
Realizar el Análisis Final y Verificación de Normas con Autodesk Robot Structural Analysis
Actualize en Revit Structure con Robot Structural Analysis lo siguiente
a. Secciones
b. Fuerzas Internas y Reacciones (si lo desea)
c. Concreto Re-enforzado Diseñado
Repita este procedimiento para cada interación de diseño, según sea necesario.
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Información General de los Ejercicios
Para completar los siguientes ejercicios, los estudiantes deberán tener acceso en línea al taller de Autodesk
BIM (www.autodesk.com/bimworkshop). Haga clic en la pestaña de ingeniería estructural y seleccione la
unidad 5. También necesitaran auriculares si están en un entorno de laboratorio entre otros equipos.
Exercise 5.1: Coordinación en Revit 3D
Vea el video de este ejercicio, y luego complete una prueba de interferencia entre el modelo MEP y el
modelo estructural desde el interior de Revit.
Utilice el conjunto de datos SE_Unit5_Exercise1_Start.rvt y la muestra prevista en el video en línea para
llevar a cabo este ejercicio.
Preguntas:
¿Cuántas interferencias encontro?
¿Cuál es la mejor solución para resolver los conflictos?
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Ejercicio 5.2: Coordinación en Navisworks 3D
Vea el video de este ejercicio, y luego complete la revisión del diseño de los modelos parcialmente
completos de la estructura, MEP y arquitectura con Autodesk® Navisworks®. Para este ejercicio, usted
necesitará el software Autodesk® Navisworks® Utilidad para la exportación NWC.
Utilice el conjunto de datos SE_Unit5_Exercise2_Start.rvt y la muestra prevista en el video en línea para
llevar a cabo este ejercicio.
Preguntas: Los estudiantes deberán responder las preguntas usando el menú de Ayuda de Navisworks y el
video para este ejercicio.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
¿Cuántos problemas de diseño se encontraron entre los modelos de arquitectura, estructura y mecánico?
¿Qué son los puntos de vista en Navisworks?
¿Cómo puede informar lo que usted encuentra en Navisworks?
¿Con cual es más fácil moverse en el modelo: la función de "caminar" o la función de "volar"? ¿Cuál es la principal
diferencia entre caminar y volar en Navisworks?
¿Cuál sería una buena razón para usar la tercera persona con las opciones de gravedad y colisión encendidas para
caminar a través del modelo?
¿Cómo es diferente Navisworks de Revit?
Revit tiene herramientas de creación de modelos, mientras que Navisworks no tiene las herramientas de
modelado.
Ejercicio 5.3: Análisis de la Estructura Lateral y Autodesk 360 Structural
Analysis
Vea el video de este ejercicio, y luego complete el análisis lateral de la estructura seleccionada. También
ejecute un análisis de todo el edificio con y sin Autodesk® 360.
Utilice el conjunto de datos SE_Unit5_Exercise3_Start.rvt y la muestra prevista en el video en línea para
llevar a cabo este ejercicio.
1.
2.
¿Por qué ayudaría a exportar sólo partes de una estructura?
¿Cuáles son algunos de los beneficios de la utilización de Autodesk 360?
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Ejercicio 5.4: P-Delta Análisis de la Estructura
Vea el video de este ejercicio, y luego complete un cálculo de la desviación lateral de la estructura
seleccionada utilizando el programa Robot® y luego compare estos con los cálculos manuales.
Utilice el conjunto de datos SE_Unit5_Exercise4_Start.rvt y la muestra prevista en el video en línea para
llevar a cabo este ejercicio.
1.
¿Hubo una diferencia en su respuesta? ¿Por qué si o por qué no?
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