Sigma Ingeniera

GeoWalls 2.0

Manual operativo

Ultima actualizacin 23 Julio 2014

Manual Geowalls 2.0

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Para sugerencias, ms informaciones, indicar errores o correcciones al programa, al manual o a la gua en lnea, mandare

un e-mail a la direccin:info@sigma-ingenieria.com

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1 Indice

1 Indice ........................................................................................................................... 3

2 Descripcin del programa ............................................................................................ 4

3 Instalacin e inicio del programa ................................................................................ 4

3.1 Requisitos del sistema .......................................................................................... 4

3.2 Instalacin ............................................................................................................. 4

3.3 Inicio del programa ............................................................................................... 5

3.4 Desinstalacin ....................................................................................................... 5

4 Convenciones ............................................................................................................... 5

5 Gestin de archivos - El Men File ............................................................................. 6

6 La ayuda en lnea - El Men Instrumentos .................................................................. 7

7 Los resultados - El Men Calculos .............................................................................. 8

7.1 Datos ..................................................................................................................... 8

7.2 Resultados estticos ............................................................................................ 16

7.3 Resultados ssmicos ............................................................................................ 18

7.4 Diagramas paramento ......................................................................................... 21

8 Calculo de los refuerzos - El Men Proyecto ........................................................... 22

8.1 Proyectar armaduras ........................................................................................... 22

8.2 Memoria de clculo ............................................................................................ 24

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2 Descripcin del programa

El programa realiza las verificaciones de equilibrio de un muro de contenimiento de terreno de hormign armado y el

clculo de los refuerzos necesarios en el paramento y en la fundacin con la normativa ACI 318-08.

La resolucin del proyecto permite exportar la memoria de clculo con las verificaciones de equilibrio y resistencia, y las

tablas de clculo de todas las acciones en la cua de empuje.

En particular el programa permite:

Definir una geometra del muro completamente personalizable.

Realizar el clculo del empuje esttico con el mtodo de Coulomb.

Definir parmetros geotcnicos personalizables para cada estrato de terreno.

Establecer la pendiente del terreno a monte del muro.

Ingresar sobrecargas en el terreno de posicin y magnitud variable.

Definir la posicin del nivel fretico y el nivel de terreno saturado.

Realizar el anlisis ssmico mediante el mtodo de Mononbe-Okabe.

Obtener la representacin grfica de los esfuerzos normales, diagrama de corte y momentos flexores en el paramento.

Exportar en file Excel los valores de presin en la cua de empuje detallados por su origen (terreno, sobrecarga, falda) y los valores intermedios de clculo (coeficientes de empuje, peso del terreno considerado) para las distintas

profundidades.

Realizar la verificacin de equilibrio (volcamiento/deslizamiento).

Realizar la verificacin de presin mxima en el terreno.

Dimensionar las armaduras del paramento y de la base con la norma ACI 318-08.

Generar en automtico la memoria de clculo.

Posibilidad de exportar la memoria de clculo en formato rtf (Microsoft Word).

3 Instalacin e inicio del programa

3.1 Requisitos del sistema El programa necesita al menos 4 MB de espacio en el disco rgido para los files del sistema y una memoria RAM de al

menos 8 MB.

El sistema operativo puede ser uno de los siguientes: Winodws Vista, Windows 7, Windows 8.

La resolucin del video puede ser 600x480, 800x600, 1024x768, o superior.

3.2 Instalacin Una vez descargado el file Setup.exe desde el sitio http://www.sigma-ingenieria.com, hgase doble click sobre el mismo

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para iniciar la instalacin.

Para instalar la versin sin limitaciones del programa deben seguirse las siguientes instrucciones:

1. Desinstalar la versin demo de GeoWalls 2.0 del ordenador. 2. Reiniciar el ordenador. 3. Instalar la versin completa de GeoWalls 2.0 haciendo click en el file Setup.exe. 4. Terminada la instalacin, ejecutar el programa. 5. En el men Instrumentos - Ingresar cdigo de activacin - anotar el nmero de serie del programa. 6. Enviar el numero de serie a la direccin de correo electrnico info@sigma-ingenieria.com, para recibir el

cdigo de activacin.

7. Una vez recibido el cdigo de activacin:

1 Abrir el programa 2 Ingresar el cdigo de activacin 3 Salir del programa 4 Entrar nuevamente al programa

3.3 Inicio del programa Para iniciar el programa, hacer doble click sobre el cono Geowalls 2.0 del desktop, o bien desde el men principal

seleccionar:

Start>Programas>Geowalls>Geowalls.exe

NOTA IMPORTANTE:

Es necesario que el separador decimal del sistema Windows en uso sea la coma ,. Para Windows Vista y Windows 7 ir a Panel de control y seleccionar Opciones internacionales. Elegir Separador decimal coma ,.

3.4 Desinstalacin Desde el men principal: Start>Configuracin>Panel de control, hacer doble click sobre Instalacin de aplicaciones, en la

tabla Instalar/Desinstalar elegir Geowalls 2.0, seleccionar Agregar/Quitar y luego OK.

Para mayor seguridad no sern eliminados los files creados luego de la instalacin (con datos, resultados, etc.). Estos

debern ser eliminados manualmente.

4 Convenciones

Por cada trabajo salvado viene creado el file NombreTrabajo.wall en el directorio preseleccionado que contiene los

trabajos, donde NombreTrabajo es el nombre del muro.

Cuando se crea un nuevo trabajo, este viene llamado Archivo Nuevo.

Por Trabajo actual debe entenderse aquel que es visualizado en la barra del ttulo.

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5 Gestin de archivos - El Men File

Para la gestin de archivos (archivos en el disco rgido de la computadora), es necesario utilizar los comandos del Men

File.

Los comandos son los siguientes (entre parntesis los botones para el acceso rpido):

Nuevo (Ctrl+N) Inicia un nuevo trabajo. Si el trabajo actual no ha sido todava salvado, aparecer una ventana de advertencia.

Luego del inicio del comando ser visualizada una seccin con los datos predefinidos.

Abrir (Ctrl+A) Abre un trabajo existente salvado en el disco rgido. Si el trabajo actual no ha sido todava salvado, aparecer una ventana de advertencia.

Luego ser visualizada una ventana con la cual se podrn seleccionar los trabajos existentes.

Los files que contienen los trabajos poseen extensin *.wall (p.ej. trabajo1.wall).

Grabar (Ctrl+G) Utilizar este comando para salvar los datos del trabajo actual. Si al trabajo actual todava no se las ha asignado un nombre, aparecer una ventana con la cual ste podr ser asignado. Juntamente con el nombre del file,

(el cual tendr extensin *.wall), ser tambin creado un directorio de nombre nombretrabajo.lav, destinada a contener

todos los datos y los resultados relativos al trabajo.

Salir (Ctrl+Q) - Utilizar este comando para terminar el programa. Si el trabajo actual no ha sido todava salvado, aparecer una ventana de advertencia.

Todos los comandos del men podrn iniciarse presionando el botn Alt junto al carcter subrayado.

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6 La ayuda en lnea - El Men Instrumentos

Es posible obtener ayuda en lnea en el Men Instrumentos.

Los comandos son los siguientes (entre parntesis los botones para el acceso rpido):

Ayuda(F1) Abre la gua mostrando los argumentos.

Sigma Ingeniera On-line Es visualizado un men secundario para intercambiar informacin via Internet.

- Pgina principal del sitio Abre el navegador de Internet predefinido para conectarse a la pgina principal del sitio http://www.sigma-ingenieria.com/.

Comprar el programa Abre la ventana para ordenar la versin ilimitada del programa.

A cerca de Geowalls - Abre una ventana con el nombre del programa, versin, copyright y direccin del sitio Web.

Ingresar cdigo de activacin Ingresa los cdigos para utilizar el programa sin limitaciones.

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7 Los resultados - El Men Calculos

7.1 Datos

La pantalla de Datos presenta el siguiente aspecto:

Altura paramento:

Es la distancia desde la parte superior de la fundacin al extremo superior del muro.

Ancho del muro:

Es el espesor del muro en su extremidad superior.

Pie interno:

Es la distancia horizontal desde el borde interno del muro en su parte superior hasta el borde interno del muro en su parte

inferior. Con esta distancia se determina la inclinacin del lado interno del paramento.

Pie externo:

Es la distancia horizontal desde el borde externo del muro en su parte superior hasta el borde externo del muro en su parte

inferior. Con esta distancia se determina la inclinacin del lado externo del paramento.

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Mnsula interna:

Es la longitud del voladizo interno de la fundacin.

Mnsula externa:

Es la longitud del voladizo externo de la fundacin.

Altura base interna:

Es la altura de la fundacin en su parte interna.

Atura base externa:

Es la altura de la fundacin en su parte externa.

Peso especfico del hormign:

Peso especfico del material del muro.

ngulo de inclinacin del terreno:

ngulo que forma la superficie del terreno interno respecto a la horizontal.

Presin admisible del terreno:

Valor de la presin admisible del terreno.

Ka estrato n 1:

Coeficiente de empuje activo del estrato de terreno 1.

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Ka estrato n 2:

Coeficiente de empuje activo del estrato de terreno 2.

Ka estrato n 3:

Coeficiente de empuje activo del estrato de terreno 3.

Coeficiente de seguridad Volcamiento:

Cociente entre el momento volcador y momento estabilizador.

Coeficiente de seguridad Deslizamiento:

Cociente entre la fuerza de deslizamiento y la fuerza de friccin.

Presin mxima en el terreno:

Es la presin mxima actuante en la fundacin del muro.

Factor de mayoracin de las acciones ssmicas:

Factor que tiene en cuenta la importancia del proyecto.

Factor de reduccin de las acciones para terrenos permeables no-saturados:

Es el coeficiente de reduccin para terrenos muy permeables y no-saturados.

Aceleracin ssmica a nivel del suelo:

Es la aceleracin horizontal mxima en funcin de la zona ssmica.

Factor de amplificacin debida a la conformacin topogrfica del terreno:

Es el factor que tiene en cuenta la pendiente del terreno en el cual se encuentra el muro. Para muros situados en terrenos

planos este coeficiente es igual a 1.

Establezer brazo ssmico manualmente:

Esta opcin permite determinar el punto de aplicacin de las acciones manualmente para la verificacin a volcamiento del

muro. Si esta opcin no se encuentra seleccionada, el programa utiliza el punto de aplicacin que resulta del clculo

automtico.

Tipo de anlisis

Slo anlisis esttico

Realiza los clculos del muro teniendo en cuenta solamente las acciones estticas sobre el mismo.

Anlisis esttico y ssmico

Realiza, adems de los clculos estticos , los clculos teniendo en cuenta las acciones ssmicas sobre el mismo mediante el

mtodo di Mononobe-Okabe.

Factores para las acciones:

Permite acceder a la pantalla para ingresar los factores de seguridad.

Altura del punto de aplicacin del empuje ssmico del terreno:

Permite de establecer la altura de la resultante del empuje total (esttico + ssmico) en forma manual para realizar la

verificacin al volcamiento en condiciones ssmicas.

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Datos del terreno:

Para cada estrato de terreno es posible asignar los parmetros geotcnicos del mismo.

Es posible seleccionar un tipo de terreno del Database de terrenos del programa seleccionando el botn Database de

terrenos y luego presionando el botn Asignar.

Espesor del estrato

Es el espesor total del estrato considerado.

Peso especfico del terreno

Peso seco por unidad de volumen del terreno al lado interno del paramento.

Peso especfico del terreno saturado

Peso saturado por unidad de volumen del terreno al lado interno del paramento.

ngulo de friccin interno

ngulo de friccin interno del terreno.

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ngulo de friccin terreno-muro

ngulo de friccin entre el terreno y la parte interna del paramento del muro.

Datos de la falda:

Profundidad del nivel de saturacin

Es la profundidad del terreno saturado desde el nivel superior del terreno.

Profundidad del nivel fretico

Es la profundidad del nivel fretico desde el nivel superior del terreno. Lgicamente el terreno por debajo del nivel fretico

se encuentra saturado.

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Datos de la sobrecarga:

El programa permite modelar cargas distribuidas en franjas utilizando la teoria de Buossinesq de las presiones horizontales

actuantes en la cua de empuje causadas por una carga vertical sobre el terreno.

Sobrecarga accidental en x inicial

Valor caracterstico incial de la carga accidental distribuida sobre el terreno.

Sobrecarga accidental en x final

Valor caracterstico final de la carga accidental distribuida sobre el terreno.

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X inicial

Es la distancia horizontal desde el borde interno del paramento hasta el punto inicial de la carga.

X final

Es la distancia horizontal desde el borde interno del paramento hasta el punto final de la carga.

Importante: El programa considera solamente las cargas actuantes a partir de la lnea de empuje (a la derecha en nuestro

dibujo del muro). Por ejemplo si el muro tiene una mensula interna de longitud 1,50 metros, la carga actuante a una

distancia menor de 1,50 metros desde el paramento no ser considerada en el clculo.

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Factores para las acciones:

Verificacin al volcamineto:

Factor para acciones estabilizadoras: Factor multiplicador de las acciones estabilizadoras caractersticas para la

verificacin al volcamiento.

Factor para acciones desestabilizadoras: Factor multiplicador de las acciones desestabilizadoras caractersticas para la

verificacin al volcamiento.

Verificacin al deslizamiento:

Factor para acciones estabilizadoras: Factor multiplicador de las acciones estabilizadoras caractersticas para la

verificacin al deslizamiento.

Factor para acciones desestabilizadoras: Factor multiplicador de las acciones desestabilizadoras caractersticas para la

verificacin al deslizamiento.

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7.2 Resultados estticos La pantalla de Resultados estticos presenta el siguiente aspecto:

Esta opcin de men se habilita una vez realizados los clculo estticos.

El clculo esttico se realiza considerado el estado de equilibrio activo mediante la utilizacin de la formula de Coulomb, es

decir:

La fuerza actuante en la cua de empuje puede considerarse funcin de la presin geosttica y por lo tanto funcin de la

profundidad y del peso especfico de todos los estratos de suelo situados sobre el punto considerado. Las presiones en la

cua de empuje pueden determinarse mediante la siguiente formula.

sh (x) = ka . Pv (x) . cos (alfa)

sv (x) = sh (x) / cos (alfa) . sen (alfa)

donde sh (x) y sv (x) son las presiones horizontal y vertical en la cua de empuje. Pv (x) es la presin geosttica a una

profundidad x. Alfa es el ngulo de friccin terreno-muro.

El valor del coeficiente de empuje activo ka puede determinarse mediante la expresin siguiente:

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Mediante integracin de las presiones, se realiza el clculo de las acciones resultantes en la cua de empuje.

Altura de la cua de empuje:

Se calcula en manera convencional como altura del muro ms el promedio de las alturas de la base.

Fuerza horizontal debida al terreno:

Es la componente horizontal producida por el empuje del terreno.

Fuerza horizontal debida a la sobrecarga:

Es la componente horizontal producida por el empuje de la sobrecarga.

Fuerza vertical debida al terreno:

Es la componente vertical producida por el empuje del terreno.

Fuerza vertical debida a la sobrecarga:

Es la componente vertical producida por el empuje de la sobrecarga.

Fuerza horizontal total:

Es la fuerza horizontal total sobra la cua de empuje.

Fuerza vertical total:

Es la fuerza vertical total sobra la cua de empuje.

Angulo inclinacin de la fuerza total de empuje:

Es el ngulo respecto a la horizontal de la fuerza total de empuje.

Profundidad punto de aplicacin de la fuerza total de empuje:

Es la profundidad desde el nivel del terreno a monte del muro de la fuerza total de empuje.

A partir de estas acciones y considerando las fuerzas equilibrantes del peso propio del muro y del terreno interno, se

calculan los coeficientes de seguridad al volcamiento y al deslizamiento.

Peso total del muro:

Es el peso total de una seccin de un metro de longitud de muro.

Peso total del terreno sobre la mnsula interna:

Es el peso total del terreno situado sobre la mnsula interna.

Verificacin volcamiento:

Momento volcador total: Es la resultante de los momentos volcadores actuantes.

Momento estabilizador total: Es la resultante de los momentos estabilizadores actuantes.

Coeficiente de seguridad: Es el cociente entre momento estabilizador total y momento volcador total.

Verificacin deslizamiento:

Angulo inclinacin fundacin: Se determina en funcin de las alturas de las mensulas de fundacin.

Fuerza de deslizamiento total: Es la resultante de las fuerzas de deslizamiento actuantes.

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Fuerza de friccin total: Es la resultante de las fuerzas de friccin resistentes.

Coeficiente de seguridad: Es el cociente entre fuerza de deslizamiento total y fuerza de friccin total.

7.3 Resultados ssmicos

La pantalla de Resultados ssmicos presenta el siguiente aspecto:

Esta opcion de men se habilita una vez realizados los clculos ssmicos.

Para elementos de contencin de tierras, tales como los muros de gravedad o en voladizo, que pueden desplazarse

lateralmente durante un sismo el mtodo pseudo-esttico de Mononobe-Okabe es usado ampliamente para calcular los

empujes de tierra inducidos por los sismos.

El anlisis constituye una extencin del mtodo de Coulomb tomando en cuenta las fuerzas de inercia horizontal y vertical

en el suelo. Se consideran las siguientes hiptesis:

1) La estructura se desplaza lo suficiente para que se pueda desarrollar el estado activo en el terreno.

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2) El relleno es granular con anguolo de friccin F.

3) El relleno es no-saturado.

La accin sismica se calcula mediante la expresin:

Ea = 0,5 . g . g . h2 . KAE . (1-Kv) . 10

-3

El coeficiente KAE se calcula mediante:

Los coeficientes kh y kv estn relacionados mediante la expresin: kv= 0,50 . kh.

El clculo de kh se realiza mediante la expresin: kh = ag . S . / r

donde:

ag: es la aceleracin horizontal mxima en funcin de la zona ssmica

S: es el coeficiente de amplificacin topogrfica

r: es el coeficiente de reduccin para terrenos muy permeables y no saturados.

Considerada la inclinacin del paramento interno, se realiza el clculo de las acciones resultantes horizontales y verticales

en el mismo

Peso total del muro:

Es el peso total de una seccin de un metro de longitud de muro.

Peso total del terreno sobre la mnsula interna:

Es el peso total del terreno situado sobre la mnsula interna.

Parmetros ssmicos (Mtodo de Mononobe-Okabe):

Kh: Coeficiente ssmico horizontal

Kv: Coeficiente ssmico vertical

Angulo : Se determina a partir de Kh y Kv con la frmula expuesta precedentemente.

Altura de la cua de empuje:

Se calcula en manera convencional como altura del muro.

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Fuerza ssmica horizontal debida al terreno:

Es la componente horizontal ssmica producida por el empuje del terreno.

Fuerza ssmica horizontal debida a la sobrecarga:

Es la componente horizontal ssmica producida por el empuje de la sobrecarga.

Fuerza ssmica vertical debida al terreno:

Es la componente vertical ssmica producida por el empuje del terreno.

Fuerza ssmica vertical debida a la sobrecarga:

Es la componente vertical ssmica producida por el empuje de la sobrecarga.

Fuerza ssmica horizontal total:

Es la fuerza horizontal ssmica total sobra la cua de empuje.

Fuerza ssmica vertical total:

Es la fuerza vertical ssmica total sobra la cua de empuje.

Angulo inclinacin de la fuerza total de empuje: Es el ngulo respecto a la horizontal de la fuerza ssmica total de empuje.

Profundidad punto de aplicacin de la fuerza total de empuje:

Es la profundidad desde el nivel del terreno a monte del muro de la fuerza ssmica total de empuje.

A partir de estas acciones y considerando las fuerzas equilibrantes del peso propio del muro y del terreno interno, se

calculan los coeficientes de seguridad al volcamiento y al deslizamiento.

Verificacin volcamiento:

Momento volcador total: Es la resultante de los momentos volcadores actuantes.

Momento estabilizador total: Es la resultante de los momentos estabilizadores actuantes.

Coeficiente de seguridad: Es el cociente entre momento estabilizador total y momento volcador total.

Verificacin deslizamiento:

Angulo inclinacin fundacin: Se determina en funcin de las alturas de las mensulas de fundacin.

Fuerza de deslizamiento total: Es la resultante de las fuerzas de deslizamiento actuantes.

Fuerza de friccin total: Es la resultante de las fuerzas de friccin resistentes.

Coeficiente de seguridad: Es el cociente entre fuerza de deslizamiento total y fuerza de friccin total.

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7.4 Diagramas paramento

La pantalla de Diagramas en el paramento presenta el siguiente aspecto:

La opcin Diagramas paramento se habilita una vez que hayan sido realizados los clculos.

El programa realiza automticamente los diagramas de esfuerzo normal, esfuerzos de corte y momento flexor en el

paramento, considerando los cambios de densidad y nivel fretico.

Esfuerzo normal:

Es el esfuerzo normal en el paramento considerando el peso proprio del muro y las acciones verticales en la cua de empuje.

Esfuerzo de corte:

Es la integral de las presiones para cada seccon considerada.

Momento flexor:

Es el momento flexor para cada seccin considerada. En la pgina Proyecto de armaduras pueden afectarse estos valores de

los coeficientes de mayoracin para el clculo de las armaduras.

Diagramas ssmicos:

Los mismos se encuentran afectados por el factor de Mayoracin de acciones ssmicas del formulario de Datos.

Para el posterior proyecto de las armaduras, estos valores pueden ser afectados del coeficiente de combinacin de la pgina

Proyecto de armaduras.

Los diagramas pueden ser impresos mediante la opcin Imprimir.

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8 Calculo de los refuerzos - El Men Proyecto

8.1 Proyectar armaduras

La pantalla Proyectar armaduras presenta el siguiente aspecto:

Esta opcin se habilita una vez efectuados los clculos (estticos o ssmicos).

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Hormign (fc): Es la resistencia especificada a la compresin del hormign, en Mpa.

Acero (fy):

Es la tensin de fluencia especificada del acero del refuerzo, en Mpa.

Recubrimiento:

Es la distancia en centmetros desde el borde externo del refuerzo hasta el borde externo del hormign.

Factor de combinacin de cargas para empuje del terreno y sobrecarga:

Factor de mayoracin de las acciones del terreno y de la sobrecarga.

Factor de combinacin de cargas para empuje ssmico:

Factor de mayoracin de las acciones ssmicas.

El reglamento ACI 318 indica que para determinar la resitencia requerida U de una seccin de hormign armado, es

necesario considerar los efectos de las cargas mayoradas dadas de las combinaciones (9-1) a (9-7)

Utilizando los coeficientes de combinacin de cargas del formulario puede satisfacerse este requisito.

Para efectuar el clculo de las armaduras necesarias, el programa calcula previamente:

El ancho del muro en el pie (para determinar la armadura necesaria en ese punto)

La altura de la fundacin del lado interno (para determinar la armadura necesaria en la mnsula interna)

La altura de la fundacin del lado externo (para determinar la armadura necesaria en la mnsula externa)

El programa calcula automticamente los refuerzos necesarios por el clculo.

En el caso que las armaduras calculadas anteriormente resulten inferiores a las mnimas indicadas en la normativa utilizada

(ACI 318), se proceder a disponer estas ltimas.

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8.2 Memoria de clculo

La pantalla Memoria de clculo presenta el siguiente aspecto:

La opcin Memoria de clculo se habilita una vez que hayan sido realizados los clculos y el proyecto de las armaduras.

El programa realiza automticamente la memoria del clculo con los pasos intermedios del mismo.

La misma puede ser editada y modificada directamente dentro de la ventana, impresa en papel (botn Imprimir) o bien

exportada en formato RTF para su edicin con el procesador de textos (botn Exportar).