Datos generales
Nuevo Metal 3D coexiste con Metal 3D y se ha desarrollado para ofrecer al usuario un software de mayores prestaciones con relación al dimensionamiento de estructuras de acero y de madera (cálculo de uniones, tirantes, etc.).
Nuevo Metal 3D puede funcionar como programa independiente y, también, dentro de CYPECAD como estructura 3D integrada.
Desde su aparición, Nuevo Metal 3D tiene los mismos permisos de utilización que Metal 3D, por lo que los usuarios que dispongan de Nuevo Metal 3D en su licencia pueden también trabajar con Metal 3D, y viceversa.
Nuevo Metal 3D calcula cualquier tipo de estructura formada por barras de acero o de madera realizando todas las comprobaciones exigidas por la norma. Está adaptado al CTE y también a otras normativas nacionales e internacionales de acero, madera y hormigón (cimentaciones). Realiza el cálculo, dimensionamiento y comprobación de la resistencia al fuego de perfiles de madera. Efectúa el análisis a sismo de la estructura (Análisis Modal Espectral) siguiendo las normas nacionales (NCSE-2002) e internacionales. Con viento y sismo considera los efectos de 2º orden (P-delta).
Estados límite, hipótesis, combinaciones y cargas
Estados límite
Es posible configurar diferentes estados límite para cada material.
El programa también permite visualizar e imprimir un listado con las situaciones de proyecto, con y sin acciones sísmicas, en el que se muestran los coeficientes parciales de seguridad γ (mayoración de acciones) y los coeficientes de combinación ψ para cada tipo de acción (naturaleza).
Hipótesis de carga y combinaciones de hipótesis
Nuevo Metal 3D genera automáticamente el peso propio de las barras introducidas que formarán una hipótesis de peso propio. Es posible añadir un número indefinido de hipótesis adicionales con igual o diferente naturaleza (peso propio, sobrecarga de uso, viento, sismo o nieve).
El usuario puede definir las hipótesis simples que desee y decidir si se combinan de manera compatible, incompatible o simultánea. El programa generará automáticamente la combinación de estas hipótesis de acuerdo con las premisas indicadas.
Por ejemplo, el programa genera automáticamente la combinación de hipótesis correspondiente a una situación de cargas compuesta por una sobrecarga genérica y la actuación de un carro de cargas con distintas posiciones. Las posiciones del carro son incompatibles entre sí, pero cada una de ellas es compatible con la sobrecarga genérica y con el resto de hipótesis de diferente naturaleza.
Puede visualizarse la combinatoria de hipótesis generada entre las hipótesis de la misma naturaleza. De este modo, es posible que el usuario compruebe si las premisas indicadas han sido las correctas.
Múltiples tipos de carga
Admite múltiples tipos de carga como, por ejemplo, puntuales, lineales, lineales variables en altura, superficiales, superficiales variables en altura, incremento y gradiente de temperatura, momentos, etc. Las cargas pueden introducirse en los nudos y en las barras.
Las cargas superficiales se introducen sobre paños definidos geométricamente por el usuario mediante un polígono cerrado. Las cargas pueden estar aplicadas en toda la superficie del paño y en superficies poligonales contenidas en este. El usuario también indica la dirección del reparto unidireccional de las cargas introducidas sobre el paño que debe ser paralela a uno de los lados del paño.
El reparto de todas las cargas aplicadas sobre el paño es isostático, y se realiza sobre las barras contenidas en el paño que no sean paralelas a la dirección de reparto. Para el caso de las cargas definidas en una superficie del paño, el reparto sólo afecta a las barras más próximas a la superficie definida.
En las estructuras 3D integradas de CYPECAD también es posible definir cargas superficiales del mismo modo que en Nuevo Metal 3D.
Es posible definir desplazamientos prescritos en los empotramientos y apoyos, y giros prescritos en los empotramientos. Estos desplazamientos y giros provocarán esfuerzos sobre las barras, por lo que cuando se definen hay que asignar sus efectos a una hipótesis de carga.
Tipología de nudos
La tipología de nudos es muy completa. Pueden definirse las vinculaciones interiores y coacciones exteriores. Las coacciones exteriores permiten que los nudos puedan definirse como articulados, empotrados, semiempotrados, apoyos elásticos (muelles), apoyos con desplazamientos libres según un plano o recta a definir, etc.
Barras en Nuevo Metal 3D
Nuevo Metal 3D permite la introducción de barras de madera y de acero. Si la estructura es de barras de madera o de acero el programa dimensiona la sección llegando a su optimización máxima.
Barras de acero y mixtas
Para barras de acero emplea perfiles de acero laminado, armado y conformado que gestiona desde su amplia base de datos compuesta por perfiles de gran variedad de tipos y de los principales fabricantes y prontuarios. Puede crear perfiles compuestos a partir de perfiles simples con unión soldada, platabandas, presillas... También puede definir cartelas en extremos; perfiles de canto variable; vigas Boyd no mixtas con alveolo hexagonal, octogonal o circular; y barras mixtas (perfiles de acero con losa de hormigón)
Las barras de acero también pueden ser dimensionadas como tirantes.
Tirantes
Nuevo Metal 3D permite calcular y dimensionar tirantes cuya sección transversal esté formada por perfiles del tipo platabanda laminada, angular laminado, redondo macizo o cuadrado macizo.
En el cuadro de diálogo Describir perfil el usuario puede seleccionar el tipo Tirante. Cuando se selecciona aparece en el diálogo una explicación del método empleado y de los condicionantes necesarios para su dimensionamiento.
El hecho de que los tirantes o tensores sean barras de eje recto que sólo admiten esfuerzos de tracción en la dirección de su eje, implica que su modelización sólo sería estrictamente exacta si se hiciese un análisis no lineal de la estructura para cada combinación de hipótesis, en el que deberían suprimirse, en cada cálculo, todos aquellos tirantes cuyos axiles sean de compresión.
Además, para realizar un análisis dinámico sin considerar los tirantes comprimidos, sería necesario realizar un análisis en el dominio del tiempo con acelerogramas.
Como aproximación al método exacto, proponemos un método alternativo cuyos resultados, en los casos que cumplen con las condiciones que se detallan a continuación, son suficientemente aceptables para la práctica habitual del diseño de estructuras con elementos tirantes.
El método tiene las siguientes limitaciones, cuyo cumplimiento comprueba el programa:
1. El elemento tirante forma parte de una rigidización en forma de cruz de San Andrés enmarcada en sus cuatro bordes, o en tres si la rigidización llega a dos vínculos exteriores. Además, cada recuadro rigidizado debe formar un rectángulo (los cuatro ángulos interiores rectos).
2. La rigidez axil de los tirantes (AE/L) es menor que el 10% de la rigidez axil de los elementos que enmarcan dicha cruz de San Andrés.
3. Cada diagonal de un mismo recuadro rigidizado debe tener la misma sección transversal, es decir, el mismo perfil.
En el manual de Novedades de la versión 2008.1, en la memoria de cálculo de Nuevo Metal 3D, o en el cuadro de diálogo Describir perfil (aparece en el programa cuando el usuario describe una barra como tirante) puede encontrar más información sobre el método de cálculo de tirantes aplicado por el programa.
Barras de madera
Para perfiles de madera, Nuevo Metal 3D emplea madera aserrada (especies de coníferas y chopo), madera aserrada (especies frondosas), madera laminada encolada homogénea y madera laminada encolada combinada. Puede definir perfiles rectangulares, con sección constante o variable, y perfiles circulares. Incluye una biblioteca de perfiles de madera que el usuario puede configurar y ampliar. El programa también realiza la comprobación de la resistencia al fuego de perfiles de madera.
Pandeo y pandeo lateral
Nuevo Metal 3D permite al usuario introducir los coeficientes β de pandeo o la longitud de pandeo, y el coeficiente de momentos (si la norma seleccionada lo define) de cada barra. También calcula automáticamente la longitud de pandeo de las barras según un método aproximado, basado en fórmulas comúnmente aceptadas, que solicita al usuario la clasificación de la estructura como tipo traslacional o intraslacional. El usuario también puede activar en cualquier barra la comprobación de pandeo lateral.
Limitaciones de flecha
El programa posibilita al usuario limitar la flecha de las barras para que el dimensionamiento de los perfiles tenga en cuenta la restricción impuesta (además de la tensión, esbeltez, abolladura, etc). El usuario puede imponer límites a las flechas máxima y relativa, tanto para sus valores absolutos, como para sus valores relativos a la longitud entre extremos y puntos de inflexión de la deformada. La flecha puede definirse como secante o tangente a uno de los extremos. También es posible definir una pieza compuesta por varias barras alineadas para que el programa compruebe su flecha como si se tratase de una única barra. Los cuadros de diálogo que limitan la flecha de las barras disponen de ayudas que definen perfectamente los tipos de flecha que el usuario puede limitar y la longitud que sirve como referencia a la flecha relativa.
Ajustes, desplazamientos y giros
En la introducción de barras es posible realizar ajustes, desplazamientos y giros con respecto al eje de introducción de la barra. La excentricidad producida por estos ajustes y desplazamientos se tiene en cuenta en el cálculo, por lo que el programa permite al usuario considerar la verdadera posición relativa entre barras.
Coeficientes de empotramiento
Es posible definir los coeficientes de empotramiento en cada extremo de barra (con valores entre 0 y 1) y articular extremos.
Uniones
Nuevo Metal 3D incorpora en su módulo Uniones I. Naves con perfiles laminados y armados en doble T el cálculo y dimensionamiento de uniones soldadas de perfiles “doble T” para las normas CTE. DB SE-A, Eurocódigo 3 y NBR 8800:2006 (Brasil) cuyas tipologías se especifican a continuación.
Tipologías de uniones implementadas
Unión de pilar con dintel empotrado | 
Unión de pilar con dintel empotrado, y con una viga ortogonal articulada | 
Unión de pilar con dintel empotrado, y con dos vigas ortogonales articuladas |
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela | 
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con una viga ortogonal articulada | 
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con dos vigas ortogonales articuladas |
Unión de pilar con dintel empotrado (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dintel empotrado, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dintel empotrado, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante) |
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dintel empotrado con cartela, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante) |
Unión de pilar con dos dinteles empotrados | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con una viga ortogonal articulada | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con dos vigas ortogonales articuladas |
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con una viga ortogonal articulada | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con dos vigas ortogonales articuladas |
Unión de pilar con dos dinteles empotrados (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante) |
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dos dinteles empotrados con cartelas, y con dos vigas ortogonales articuladas (pilar pasante) |
Unión de pilar con dintel articulado(almas coplanarias) | 
Unión de pilar con dintel articulado (almas coplanarias), y con una viga ortogonal articulada | 
Unión de pilar con dintel articulado(almas coplanarias y pilar pasante) |
Unión de pilar con dintel articulado (almas coplanarias), y con una viga ortogonal articulada (pilar pasante) | 
Unión de pilar con dintel articulado al alma del pilar | 
Unión de pilar con dintel articulado al alma del pilar (pilar pasante) |
Dintel pasante apoyado sobre pilar | 
Apoyo en cumbrera de las vigas de formación de pendientes | 
Unión en cumbrera |
Unión en cumbrera con cartelas | 
Unión de una viga articulada a otra | 
Unión de dos vigas articuladas a otra |
Empalme de piezas de igual perfil en prolongación recta mediante chapa divisoria | 
Detalle de tirante | 
Placa de anclaje |
Dimensionamiento de uniones
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 un plano de detalle de la misma.
El programa dimensionará en las uniones los espesores de garganta de las soldaduras y longitud de las mismas, e incorporará rigidizadores en el caso de que sean necesarios para la transmisión de tensiones en la unión.
Los esfuerzos transmitidos al cordón de soldadura por unidad de longitud se descomponen en cada una de las componentes de tensión normal y tangencial al plano de la garganta, suponiendo que la distribución de tensiones es uniforme a lo largo de él.
Consulta de uniones
Tras el cálculo podrá consultar las uniones que han sido dimensionadas por el programa.
Nuevo Metal 3D coloca 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) se dibujan con colores diferentes. Las soldaduras se representan en dos colores para diferenciar las que se realizan en taller de las que se realizan en obra. 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.
Listados de uniones
Nuevo Metal 3D genera un listado de uniones con los siguientes datos:
- Especificaciones de las uniones soldadas
- Norma
- Materiales
- Disposiciones constructivas
- Comprobaciones
- Referencias y simbología
- Comprobaciones en placas de anclaje
- Relación de uniones listadas
- Memoria de cálculo
- Detalle constructivo de cada tipo de unión
- Resultados de comprobaciones de cada tipo de unión
- Medición de soldaduras y chapas por cada tipo de unión
- Medición conjunta de soldaduras y chapas de todas las uniones dimensionadas
Planos de uniones
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 soldadas en estructura metálica
- Norma
- Materiales
- Disposiciones constructivas
- Comprobaciones
- Cuadro de referencias y simbología
- Cuadro de medición conjunta de soldaduras y chapas de todas las uniones dimensionadas
Placas de anclaje
Nuevo Metal 3D dimensiona placas de anclaje (método de las bandas finitas) para cualquier disposición de pilar metálico (perfiles simples y compuestos). Las placas de anclaje forman parte de un módulo de Nuevo Metal 3D.
El usuario puede editar las placas de anclaje calculadas, modificarlas a su gusto y comprobarlas con el programa.
También es posible igualar placas de anclaje. Con esta utilidad, puede mejorarse el dimensionamiento de placas de anclaje propuesto por el programa, ya que dicho dimensionamiento se realiza exclusivamente por criterios resistentes en cada barra. Copiando placas de anclaje, puede reducir el número de tipos diferentes de placa, obteniendo unos resultados más uniformes. Tras copiar una placa de anclaje sobre otra, el programa realiza la comprobación de la placa asignada.
El usuario puede ver en pantalla una vista 3D y un despiece de la placa. Los despieces también pueden generarse en los planos de la obra.
Cimentación
Nuevo Metal 3D calcula y dimensiona zapatas y encepados. Ambos elementos de cimentación pueden ser aislados o combinados, es decir, admiten cualquier número de pilares.
Las zapatas pueden ser de hormigón armado o de hormigón en masa, de canto constante o variable, y el programa puede dimensionarlas de modo que sean cuadradas, rectangulares, excéntricas, de esquina o medianeras. El cálculo y dimensionamiento de zapatas forma parte de un módulo de Nuevo Metal 3D.
Los encepados admiten múltiples pilotes. Su tipología es muy amplia. Pueden ser de 1, 2, 3 y 4 pilotes; encepados lineales y rectangulares de cualquier número de pilotes (de 3 a 30 pilotes por lado); pentagonales de 5 y 6 pilotes; y hexagonales de 6 y 7 pilotes. El cálculo y dimensionamiento de encepados forma parte de un módulo de Nuevo Metal 3D.
Tanto a las zapatas como a los encepados, pueden llegar correas de atado y vigas centradoras. El dimensionado de correas y vigas centradoras se incluye en el módulo de zapatas y en el de encepados.
El programa permite elegir el tipo de centrado de las vigas centradoras seleccionando el tipo de ley de tensiones que actuará bajo la zapata como respuesta del terreno, a efectos de calcular los esfuerzos sobre la viga centradora y las tensiones del terreno.
- Ley rectangular de tensiones bajo la zapata:
Si se selecciona esta opción se supone que el centrado de la viga es perfecto, dando lugar a una ley rectangular de tensiones del terreno.
- Ley trapecial de tensiones bajo la zapata:
Se admite que el centrado de la viga no es perfecto, es decir, que se produce un cierto giro de la zapata que da lugar a una ley de tensiones trapecial y, por lo tanto, a una relajación de los esfuerzos actuantes sobre la viga. Si la ley de tensiones bajo la zapata resulta ser trapecial, su resultante se desplaza hacia el pilar, lo que produce una reducción del momento sobre la viga del 10% aproximadamente.
Ayudas en la introducción de datos
Nuevo Metal 3D importa ficheros generados en programas de CAD en formato DWG y DXF de dos y tres dimensiones. Con ellos podrá generar automáticamente la geometría de la estructura (incluso seleccionando los elementos a importar clasificados por capas, entidades, colores o tipos de línea).
Dispone también de otras herramientas que facilitan la introducción de datos: Zoom, Redibujado, Ortogonalidad, Deshacer, Rehacer, Repetir última selección de elementos, etc. Puede realizar capturas (extremo, punto medio, perpendicular, más cercano e intersección) y rastreos (prolongación, perpendicular, ortogonal) sobre elementos de la estructura.
Con la generación de vistas podrá trabajar con ventanas en 2D y 3D de manera totalmente interactiva y con total conectividad. Incluso, en las vistas 3D que aparecen en pantalla, se marca el plano de la vista 2D en la que esté posicionado el cursor.
Nuevo Metal 3D también contiene utilidades para realizar generaciones automáticas, como la generación de nudos, barras y mallas espaciales formadas por tetraedros. Además, es capaz de crear un número ilimitado de pórticos paralelos a partir de uno solo.
Los elementos se acotan sin introducir coordenadas ni mallas rígidas. Cuando se introduce un nudo o una barra, el programa les asigna unas coordenadas que dependen de la posición del cursor en la línea o líneas de referencia que se capturan. Después, el usuario puede acotar los nudos o dejar las coordenadas asignadas.
Resultados, planos y listados
Las leyes y envolventes de esfuerzos y deformaciones se pueden consultar en pantalla de forma gráfica o analítica.
Su herramienta para la comprobación de barras en pantalla (tensión, abolladura, esbeltez, flecha...) permite una corrección manual o automática hasta el dimensionamiento final.
Dibuja los planos de cualquier vista de la estructura, con la información que desee, incluso alzados con la dimensión real del perfil. Podrá exportar los planos a formato DXF y DWG o dibujarlos por impresora o plotter.
Genera vistas 3D en perspectiva cónica o isométrica con los perfiles en verdadera magnitud. Estas vistas 3D pueden imprimirse y exportarse a ficheros en formato DXF, DWG, EMF, BMP y JPG.
Se permite total libertad para moverse por el interior de la estructura en una perspectiva cónica.
Obtiene listados de datos de nudos, barras y cargas; de resultados de desplazamientos, reacciones, esfuerzos, tensiones, flechas, zapatas, placas de anclaje, etc. de la estructura. Incluye los listados de mediciones. Estos listados pueden exportarse a los formatos TXT, HTML, PDF y RTF. También puede obtener una vista preliminar de ellos.
Ventajas de Nuevo Metal 3D frente a Metal 3D
Nuevo Metal 3D ofrece al usuario mayores prestaciones que Metal 3D con relación al dimensionamiento de estructuras de acero y de madera. Las ventajas principales que Nuevo Metal 3D tiene frente a Metal 3D son:
Versiones y módulos de Nuevo Metal 3D
Nuevo Metal 3D dispone de una serie de módulos que se adquieren por separado:
Incluye el cálculo y dimensionamiento de zapatas de hormigón armado o de hormigón en masa cuadradas, rectangulares, excéntricas, de esquina o medianeras. Incluye el cálculo y dimensionamiento de correas de atado y vigas centradoras. Es un módulo común de Nuevo Metal 3D y CYPECAD.
Calcula y dimensiona encepados de múltiples pilotes. Su tipología es muy amplia. Pueden ser de 1, 2, 3 y 4 pilotes; encepados lineales y rectangulares de cualquier número de pilotes; pentagonales de 5 y 6 pilotes; y hexagonales de 6 y 7 pilotes. Incluye el cálculo y dimensionamiento de correas de atado y vigas centradoras. Es un módulo común de Nuevo Metal 3D y CYPECAD.
Dimensiona placas de anclaje para cualquier disposición de pilar metálico (perfiles simples y compuestos). Este módulo es común a Nuevo Metal 3D y a CYPECAD.
Calcula y dimensiona barras de sección rectangular (constante o variable) y circular de madera aserrada (especies de coníferas y chopo), madera aserrada (especies frondosas), madera laminada encolada homogénea y madera laminada encolada combinada. También realiza la comprobación de la resistencia al fuego.
Calcula y dimensiona uniones soldadas de perfiles en “doble T” para la normativa CTE. DB SE-A y Eurocódigo 3 de determinadas tipologías.
Existen dos versiones reducidas de Nuevo Metal 3D:
Nuevo Metal 3D limitado a 2 dimensiones: Versión de Nuevo Metal 3D limitada al cálculo en dos dimensiones. Dispone opcionalmente de los mismos módulos que Nuevo Metal 3D.
Nuevo Metal 3D para estudiantes: Versión de Nuevo Metal 3D limitada a 50 nudos y 50 barras. No incluye el dimensionamiento de perfiles, ni ninguno de los módulos de Nuevo Metal 3D.
Para barras de acero emplea perfiles de acero laminado, armado y conformado que gestiona desde su amplia base de datos compuesta por perfiles de gran variedad de tipos y de los principales fabricantes y prontuarios. Puede crear perfiles compuestos a partir de perfiles simples con unión soldada, platabandas, presillas... También puede definir cartelas en extremos, perfiles de canto variable y vigas Boyd no mixtas con alveolo hexagonal, octogonal o circular.
En la introducción de barras es posible realizar ajustes y desplazamientos con respecto al eje de introducción de la barra. La excentricidad producida por estos ajustes y desplazamientos es tenida en cuenta en el cálculo.
Es posible modificarlo y personalizarlo a medida: unidades de visualización de las cotas (m, cm, mm), abreviaturas para axiles, cortantes, momentos, flechas y colores para dibujar líneas de captura, cotas, ejes y cargas.
Permite crear de forma rápida y sencilla la geometría y las cargas de peso propio, sobrecarga de uso, viento y nieve de un pórtico formado por nudos rígidos, celosías o cerchas. Proporciona el dimensionamiento de correas de cubiertas y laterales de fachadas, optimizando el perfil y la separación entre correas.
