Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Estruturas, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Campos e Matos

Estágio realizado na OLIVA1925 e orientado pelo Eng.º Sandro Nelson Lemos Pinto / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Especialização em Construções Civis). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

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[EN] Architecture education in Spain presents a vast technical component which includes the capacity for analyzing and designing building structures. The current architectural context encompasses buildings with an increasing structural complexity which demands the necessary use of computer tools. Professionals looking for a building analysis and design software face substantial difficulties when trying to find not only a listing of commercial products available on the market, but also comprehensive studies about their characteristics, especially regarding their functionality and reliability. National codes neither standardize this type of computer tools' performance, nor supply guidelines which enable the comparison of their features and performance or, at least, which enable to validate the functioning of a certain one. Simultaneously, available international bibliography is scarce, dispersed and clueless about how to confront these tasks independently. Therefore, the current doctoral thesis meets the challenge of developing a testbed which enables users to discover and even to quantify the reliability of different building structures analysis and design software available on the Spanish market. The testbed is configured as a study case, whose plan and methodology have been borrowed from the computer engineering field where it presents an important background and theoretical development. Its dynamics invite users to assess software by modelling and solving the structure of an industrial building. This typology, its features and dimensions have been chosen because of their good representation of the daily commissions of the results' recipients. During the process, users must compile the results for twenty check points. Values for support reactions, internal forces and movements in certain points and load cases, as well as the final size for certain elements are to be determined. The results obtained should be compared with those determined by a strict code application. SAP2000 has been used to solve the analysis and a thorough process by hand has been completed to fulfill the design. A user handbook has been elaborated for the testbed. It contains all necessary instructions for the process completion, as well as a set of cards which facilitate the compilation of results and even allow users to determine a final grading from 0 to 10 points. Commercial versions of Generador de Pórticos and Nuevo Metal 3D of CYPECAD, Tricalc and Architrave have been chosen because of their widespread deployment on the nowadays market and have been tested. Their study has verified the testbed validity and has also permitted to draw important conclusions. Prominent among these, is the remarkable value dispersion in some cases. Surprisingly, it is not a consequence of an inaccurate computation, but of the simplifications due to the attractive automation for certain tasks which these software offer to their users, which frequently lead to oversizing. Dispersion is also caused by insufficient law enforcement, as long as the omission of taking into account certain code articles might result in worrying undersizing. It is intended that the manufactured testbed becomes a public tool with free access and use. Hence, interested users will be able to easily accede to it and to share their results with the professional, business and scientific community. / [ES] La formación del arquitecto en España presenta una amplia vertiente técnica, que contempla su capacidad para diseñar y calcular estructuras de edificación. El contexto arquitectónico actual presenta edificios con una complejidad estructural creciente, que requieren necesariamente la utilización de medios informáticos. Los profesionales que buscan un programa de cálculo de estructuras de edificación encuentran serias dificultades en localizar no sólo una relación de los productos comerciales disponibles en el mercado, sino también de estudios rigurosos de sus características, especialmente en aquello relativo a su funcionalidad y su fiabilidad. La legislación nacional actual no regula las prestaciones de este tipo de herramientas informáticas, ni proporciona pautas que permitan comparar sus características y prestaciones o, al menos, que permitan validar el funcionamiento de una de ellas. Paralelamente, la bibliografía internacional disponible es escasa, dispersa y carente de patrones comunes que posibiliten afrontar de manera autónoma tales tareas. Así pues, la presente tesis doctoral asume el reto de elaborar un banco de pruebas que permita a los usuarios conocer e incluso cuantificar la fiabilidad de los programas de cálculo de estructuras de edificación disponibles en el mercado español. El banco de pruebas se configura como un estudio de caso, cuyo planteamiento y metodología se toman del campo de la ingeniería informática, donde sí presenta importantes antecedentes y desarrollo teórico. Su dinámica invita al usuario a evaluar un programa concreto modelizando y calculando la estructura de una nave industrial. Esta tipología, sus características y dimensiones han sido seleccionadas por su representatividad dentro del trabajo diario de los destinatarios de los resultados. Durante el proceso el usuario debe recopilar los resultados para veinte puntos de control en los que se pregunta el valor de reacciones, solicitaciones y movimientos en ciertos puntos e hipótesis de la estructura, así como el valor del dimensionado final de piezas concretas. Los resultados obtenidos serán comparados con aquellos determinados mediante una estricta aplicación de la normativa, utilizando SAP2000 para el análisis y una detallada resolución manual para el dimensionado. Se ha elaborado un manual del usuario del banco de pruebas. Contiene las instrucciones necesarias para el seguimiento del proceso, así como una colección de fichas que permiten recopilar los resultados e incluso determinar una puntuación final de 0 a 10 puntos. Versiones del Generador de Pórticos y del Nuevo Metal 3D de CYPECAD, del Tricalc y del Architrave han sido seleccionadas por su amplia implantación en el mercado estatal actual y han sido sometidas a ensayo. Su estudio ha verificado la validez del banco de pruebas y ha permitido extraer importantes conclusiones. Entre las mismas cabe destacar la notable dispersión de valores en algunos casos. Sorprendentemente, no es consecuencia de una incorrecta computación, sino de las simplificaciones asociadas a la atractiva automatización de tareas que los programas ofrecen a los usuarios y que suelen derivar en sobredimensionados; y también a una insuficiente aplicación de la normativa a considerar, donde la omisión de determinados puntos del articulado puede traducirse en preocupantes infradimensionados. Se pretende que el banco de pruebas elaborado sea una herramienta pública, de acceso y utilización gratuitos. Así pues, los usuarios interesados podrán acceder a la misma con facilidad y compartir sus resultados con la comunidad profesional, empresarial y científica. / [CA] La formació de l'arquitecte a Espanya presenta una ampla vessant tècnica, que contempla la seua capacitat per dissenyar i calcular estructures d'edificació. El context arquitectònic actual presenta edificis amb una complexitat estructural creixent, que requereixen necessàriament de la utilització de mitjans informàtics. Els professionals que busquen un programa de càlcul d'estructures d'edificació troben serioses dificultats a l'hora de localitzar no només una relació dels productes comercials disponibles al mercat, sinó també d'estudis rigorosos de les seues característiques, especialment pel que fa a la seua funcionalitat i fiabilitat. La legislació nacional actual no regula les prestacions d'aquest tipus d'eines informàtiques, ni proporciona pautes que permetin comparar les seues característiques i prestacions o, almenys, que permetin validar el funcionament d'una d'elles. Paral·lelament, la bibliografia internacional disponible és escassa, dispersa i mancada de patrons comuns que possibiliten afrontar de manera autònoma aquestes tasques. Així doncs, la present tesi doctoral assumeix el repte d'elaborar un banc de proves que permeti els usuaris conèixer i, fins i tot, quantificar la fiabilitat dels programes de càlcul d'estructures d'edificació disponibles al mercat espanyol. El banc de proves es configura com un estudi de cas, amb un plantejament i metodologia presos del camp de l'enginyeria informàtica, on sí que presenta importants antecedents i desenvolupament teòric. La seua dinàmica convida l'usuari a avaluar un programa concret modelitzant i calculant l'estructura d'una nau industrial. Aquesta tipologia, les seues característiques i dimensions han estat seleccionades per la seua representativitat dins del treball diari dels destinataris dels resultats. Durant el procés l'usuari deu recopilar els resultats per a vint punts de controls on es pregunta el valor de reaccions, sol·licitacions i moviments a certs punts i hipòtesis de l'estructura, així com el valor del dimensionat final de certes peces. Els resultats obtinguts seran comparats amb aquells determinats mitjançant una estricta aplicació de la normativa, emprant SAP2000 per l'anàlisi i una detallada resolució manual pel dimensionat. S'ha bastit un manual de l'usuari del banc de proves. Conté les instruccions necessàries pel seguiment del procés, així com una col·lecció de fitxes que permeten recopilar els resultats i, fins i tot, determinar una puntuació final de 0 a 10 punts. Versions del Generador de Pórticos i del Nuevo Metal 3D de CYPECAD, del Tricalc i del Architrave han estat seleccionades per la seua ampla implantació al mercat estatal actual i han estat sotmeses a assaig. El seu estudi ha verificat la validesa del banc de proves i ha permès extraure importants conclusions. Entre aquestes cap destacar la notable dispersió de valors en alguns casos. Sorprenentment, no és conseqüència d'una computació incorrecta, sinó de les simplificacions associades a l'atractiva automatització de tasques que els programes ofereixen als usuaris i que solen derivar en sobredimensionaments; i també a una insuficient aplicació de la normativa a considerar, on l'omissió de determinats punts de l'articulat pot traduir-se en infradimensionats preocupants. Es pretén que el banc de proves elaborat siga una ferramenta pública, d'accés i utilització gratuïts. Així doncs, els usuaris interessats podran accedir-hi amb facilitat i compartir els seus resultats amb la comunitat professional, empresarial i científica. / Cabrera Fausto, I. (2016). Banco de pruebas de programas de cálculo de estructuras de edificación disponibles en el mercado español [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63144