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2020-05-06

Consideración de barras traccionadas en el análisis dinámico

Tanto la determinación de las vibraciones naturales como el análisis del espectro de respuesta se realizan siempre en un sistema lineal. Si hay comportamientos no lineales en el sistema, se linealizan y, por lo tanto, no se tienen en cuenta. Las barras rectas trabajando a tracción se utilizan con mucha frecuencia en la práctica. Este artículo mostrará cómo puede mostrarlas aproximadamente de manera correcta en un análisis dinámico.

Consideración al determinar las vibraciones naturales utilizando el módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations

Si hay barras del tipo tracción en el sistema, se linealizan en RF-/DYNAM Pro y se interpretan como barras de celosía, las cuales pueden absorber los esfuerzos de compresión y tracción por igual. Una posibilidad es determinar las vibraciones naturales en un sistema en el que algunas barras de tracción ya han fallado. Para esto, se debe seleccionar una deformación previa en una dirección y se deben desactivar manualmente las barras de tracción correspondientes para simular un fallo.

Para hacer esto, es necesario definir un caso de carga en el programa principal (RFEM o RSTAB) que óptimamente no contenga cargas (o solo muy pequeñas), pero que solo desactive las barras deseadas.

En este ejemplo de un pórtico bidimensional, se supone una deformación previa en la dirección X positiva. Por lo tanto, las barras 5, 8 y 11 se desactivan en un caso de carga. Este caso de carga se puede importar a RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations como estado inicial utilizando la opción "Cambios de rigidez". Recomendamos crear varios casos de vibración natural (NVC) para estimar cómo cambian las frecuencias del modelo si las barras de tracción han fallado.

Consideración en el análisis del espectro de respuesta dentro del módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads

Los ESF definidos en el primer paso se pueden asignar a los casos de carga dinámica (DLF) para realizar un análisis del espectro de respuesta utilizando cargas equivalentes. En el DLC 1, las formas de los modos se calcularon en el sistema lineal y, por lo tanto, se consideraron todas las barras. Sin embargo, en RFEM o RSTAB, las barras de tracción están activas en los casos de carga exportados. Para evitar que el cálculo se realice en diferentes sistemas estructurales y, por lo tanto, evitar que se produzca un conflicto, los casos de carga exportados también se deben calcular en un sistema lineal. Si desea realizar un cálculo completamente lineal, debe desactivar las no linealidades para estos casos de carga.

En el DLC 2, se importó el NVC en el que fallaron las barras de tracción. Por lo tanto, las cargas equivalentes se basan en el mismo sistema que el sistema en el que se determinan las fuerzas internas y las deformaciones.

Eine Überlagerung in einer Ergebniskombination wird in den Fällen 2 und 3 (also unter Berücksichtigung der Zugstäbe) nicht empfohlen, da die einzelnen Modalbeiträge durch eine quadratische Überlagerung kombiniert werden und somit die Vorzeichen verloren gehen. Por lo tanto, volverían a surgir fuerzas de compresión en las barras de tracción. Para estructuras donde hay una forma de modo dominante por dirección, puede usar la opción "Resultados con signo usando el modo dominante". Por lo tanto, permanecen los signos de la forma del modo dominante.

Evaluación de resultados

Las vibraciones naturales de la estructura difieren en el valor de la frecuencia natural, pero la dirección y la forma son similares. Al desactivar las barras traccionadas, la estructura se vuelve significativamente más débil y las frecuencias son más pequeñas debido a la menor rigidez. En ambos casos analizados, el primer modo propio es dominante (el factor de masa equivalente eficaz es aproximadamente del 80%).

Los resultados del análisis del espectro de respuesta también difieren significativamente. La evaluación se basa en la forma del primer modo; es decir, dentro del caso de carga creado. Si compara los esfuerzos axiles en las barras traccionadas, queda claro que aumentan considerablemente cuando se consideran las barras traccionadas. Resulta del fallo de las barras sometidas a compresión, que pueden estar involucradas en el primer caso analizado y contribuir a la estabilización.

Sin embargo, el esfuerzo cortante en la base es mayor si se omiten las no linealidades y, por lo tanto, está en el lado seguro. Puede ver esto en la tabla "4.0 Resultados - Resumen". En RFEM, también puede usar una viga de resultados. Por lo tanto, si solo desea analizar la fuerza sísmica total (por ejemplo, para comparar con otras acciones horizontales), omitir las barras de tracción sería seguro.

Die Ergebnisauswertung sollte bei Berücksichtigung von Zugstäben manuell erfolgen und kann nicht verallgemeinert werden. Ein Excel-Tool, welches die Kräfte der einzelnen Lastfälle manuell quadratisch überlagert, wäre empfehlenswert. Si analizó una estructura asimétrica, tendría que analizar la deformación previa en las direcciones positiva y negativa.


Autor

La Sra. Effler es responsable del desarrollo de productos para el análisis dinámico y proporciona soporte técnico para nuestros clientes.

Enlaces
Referencias
  1. Handbuch RF-DYNAM Pro. Tiefenbach: Dlubal Software, Januar 2020.
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