La articulación en barra limita los esfuerzos internos y los momentos que se transfieren de una barra a otra. Las articulaciones solo se pueden colocar en los extremos de la barra, no en lugares a lo largo de la barra.
Algunos tipos de barras se facilitan ya con articulaciones. Una cercha, por ejemplo, no transfiere momentos y un cable no transfiere momentos ni esfuerzos cortantes, siendo imposible asignar articulaciones a tales tipos de barras. La entrada se bloquea.
Base
La pestaña Datos principales gestiona los parámetros básicos de la articulación.
Sistema de coordenadas
Una articulación en barra se puede relacionar con uno de los siguientes sistemas de ejes:
- Sistema de ejes x,y,z local de barra
- Sistema de coordenadas X,Y,Z global (opcionalmente como articulación de tijera)
- Sistema de ejes U,V,W definido por el usuario
Generalmente, las articulaciones están relacionadas con el sistema de ejes local de barras. Sin embargo, las articulaciones de tijera (consulte la imagen Cruce de barras) solo son posibles en el sistema de ejes global o definido por el usuario.
Condiciones de articulación
Las condiciones de articulación se dividen en grados de libertad 'Traslacional' y 'Rotacional'. Los primeros describen los desplazamientos en la dirección de los ejes local o global; los últimos describen los giros respecto a estos ejes.
Para definir una articulación, marque la casilla para el eje respectivo. La marca de verificación indica que es posible el desplazamiento o giro de la barra respecto a la dirección correspondiente. Entonces, la constante del muelle traslacional o rotacional se establece en cero. Puede ajustar la 'Constante elástica' en cualquier momento para modelar una articulación elástica. Introduzca las rigideces del muelle como valores de cálculo.
En la columna 'No linealidad', puede controlar específicamente la transferencia de esfuerzos internos y momentos para cada componente. Dependiendo del grado de libertad, hay disponibles entradas apropiadas para su selección en la lista de no linealidades.
Fijo si el esfuerzo interno es negativo o positivo
Esto le permite controlar fácilmente si solo se transfieren fuerzas o momentos positivos o negativos en el extremo de la barra. Por ejemplo, una articulación ux con una no linealidad 'Fijo si N es positivo' tiene el efecto de que los esfuerzos de tracción (positivos) y los esfuerzos de compresión (negativos) no se pueden transferir al extremo de la barra. Por tanto, la articulación es eficaz para fuerzas axiales negativas.
En el caso de un sistema de coordenadas local, los esfuerzos internos y momentos se refieren al sistema de ejes de barras xyz local.
Cuando selecciona una no linealidad diferente, puede cambiar los parámetros en las pestañas Actividad parcial, Diagrama, Fricción o Defina el diagrama del andamio.
Opciones
Una 'Articulación de tijera' está disponible en el sistema de coordenadas global o en el definido por el usuario. Este tipo de articulación le permite modelar intersecciones de barras continuas.
Ejemplo
Cuatro barras están conectadas en un nudo. Las barras transfieren momentos en su "dirección continua", pero no al otro par de barras. Solo se transfieren esfuerzos axiles y cortantes al nudo.
Asigne la articulación a las barras 3 y 4, o a las barras 1 y 2. El otro par de barras que se cruzan no recibe ninguna articulación.
Actividad parcial
La Actividad parcial de una componente de articulación está disponible como una propiedad no lineal de la articulación de la barra (consulte la imagen Selección de la no linealidad de la articulación).
Defina el efecto de la articulación para la 'Zona de negativos' y la 'Zona de positivos'. La lista 'Tipo' ofrece varios criterios para la eficacia de la articulación.
- Total: debido a la articulación, es posible el desplazamiento o giro en toda su extensión.
- Fijo a partir del desplazamiento/giro de liberación: la articulación solo es eficaz hasta un cierto desplazamiento o giro. Si se excede el límite, se hace efectiva una conexión fija o una coacción.
- Desgarro a partir de fuerza/momento de liberación: la articulación es efectiva solo hasta una cierta fuerza o momento. Si se excede el límite, la articulación falla y ya no transfiere el esfuerzo interno o momento.
- Fluencia a partir de fuerza/momento de liberación: la articulación es efectiva solo hasta una cierta fuerza o momento. Si se rebasa, son las deformaciones las que siguen aumentando, no el esfuerzo interno o momento.
- Ineficacia del muelle: en el caso de una articulación con rigidez elástica, el componente de la articulación no es eficaz.
La mayoría de los tipos de articulaciones se pueden combinar con un 'Deslizamiento', lo que significa que la articulación se vuelve efectiva solo después de un cierto desplazamiento o giro.
Diagrama
El Diagrama de una componente de la articulación está disponible como una propiedad no lineal de la articulación (consulte la imagen Selección de la no linealidad de la articulación).
Defina el número de puntos de definición para el diagrama de trabajo introduciendo los valores correspondientes en la columna 'Desplazamiento' o 'Giro'. Luego, en la columna 'Fuerza' o 'Momento', puede asignar las coordenadas x de los desplazamientos o giros con las fuerzas o momentos de articulación.
Si el orden de los puntos de definición no es correcto, puede ordenar las entradas en orden ascendente utilizando el botón
.
Los siguientes criterios están disponibles para la selección del 'Inicio de diagrama' y 'Fin de diagrama':
- Fallo: la articulación solo es eficaz hasta el valor máximo de la fuerza o momento. Si se supera, se alcanza el efecto de articulación total. Los esfuerzos internos y momentos ya no se transfieren.
- Fluencia: la articulación solo es eficaz hasta el valor máximo de la fuerza o momento. Si se rebasa, son las deformaciones las que siguen aumentando, no los esfuerzos internos o momentos.
- Continuo: Además del intervalo de definición, se aplica la constante elástica del último paso.
- Interrupción: la deformación admisible se limita al valor máximo de desplazamiento o giro. Si se excede, el efecto articulado se suspende y se hace efectiva una conexión o sujeción fija.
Fricción
La lista 'No linealidad' ofrece cuatro opciones para definir la Fricción de una articulación traslacional en función de otra componente de la articulación (consulte la imagen Selección de la no linealidad de la articulación).
Las fuerzas de articulación transferidas están relacionadas con los esfuerzos axiles o cortantes que actúan en otra dirección. Dependiendo de la selección en la pestaña 'Datos principales', la fricción depende solo de una o dos fuerzas en el apoyo. Existe la siguiente correlación entre la fuerza de fricción de la articulación y el esfuerzo axil o cortante:
Plástico
Las propiedades de las articulaciones plásticas son importantes para un análisis por empujes incrementales (pushover). Con la opción Plástica de una componente de articulación de acción no lineal, hay cuatro posibilidades disponibles para la selección (consulte la imagen Selección de no linealidad de la articulación):
- Bilineal
- Diagrama
- FEMA 356 | rígido
- FEMA 356 | Elástico
En las columnas 'Esfuerzo interno' / 'Esfuerzo interno'fluencia' y 'δ /δfluencia' o 'φ / φfluencia', defina las propiedades de las áreas plásticas. Con un valor para My / My,fluencia de 1.27, por ejemplo, la sección comienza a ceder al superar el momento plástico. Si rebasa el 127 % de la resistencia plástica, la barra falla.
Los esfuerzos internos límite plásticos se determinan automáticamente a partir de las propiedades de la sección de la barra.
La longitud de la barra afecta el cálculo de la rigidez de la articulación plástica. Por lo general, se reconoce automáticamente a partir de las longitudes de las barras a las que se asigna la articulación. Si es necesario, puede especificar una 'Longitud de barra definida por el usuario' para la articulación.
Criterios de aceptación
En la sección del diálogo inferior, puede definir los valores límite de los criterios de fluencia que se aplican para la seguridad del edificio. Se describen, por ejemplo, para componentes de acero estructural en la tabla 5-5 de FEMA 356 (norma ASCE) [1]. Por lo tanto, con un valor de 6.000 para φ / φfluencia, el valor crítico para la 'Seguridad de vida' se alcanza tan pronto como las deformaciones plásticas sean seis veces mayores que las que ocurren cuando se alcanza el límite elástico.
Las áreas de los criterios de aceptación también se muestran en el diagrama.
Para una de las dos opciones de FEMA con no linealidad de tipo plástica, los criterios de aceptación están preestablecidos de acuerdo con las especificaciones de la norma estadounidense. Puede ajustarlos, según sea necesario, marcando la casilla 'Definido por el usuario'.
Especifique el 'Tipo de componente' en la lista. Los criterios de aceptación para los componentes primarios y secundarios se describen en la tabla 5-5 de [1].
La pregunta frecuente FAQ 2258 describe cómo usar una articulación plástica en un análisis por empujes incrementales (pushover).
Diagrama del andamio
El diagrama del esqueleto de un componente de la articulación está disponible como una propiedad no lineal de la articulación (consulte la imagen Selección de la no linealidad de la articulación). Esto le permite modelar la acción mecánica de una unión de tubo con un cabo interior entre dos barras. El modelo equivalente transfiere el momento flector por medio del tubo exterior con presión y después de un cierre positivo adicional por medio del cabo interior dependiendo del estado de compresión en el extremo de la barra.
Puede establecer las propiedades de la articulación en el 'Diagrama de andamio | Tubo interior' y 'Diagrama del andamio | Describa el tubo exterior' por separado.
Para definir los parámetros, están disponibles las opciones descritas en la sección de diálogo Diagrama.
