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Este artículo explica los diferentes métodos disponibles en el complemento Análisis modal para determinar el número de modos de vibración.
La evaluación de la deriva de las plantas en un edificio es crucial para garantizar un rendimiento estructural aceptable al limitar la cantidad de deriva. Una deriva excesiva tiene el potencial de inducir la inestabilidad del sistema y puede causar daños a los componentes no estructurales, como los tabiques. Este artículo describe el procedimiento para establecer el desplazamiento entre plantas según ASCE 7-22 y el complemento Modelo de edificio en RFEM 6.
La norma ASCE 7-22 [1], secc. 12.9.1.6 especifica cuándo se deben considerar los efectos P-delta al ejecutar un análisis de espectro de respuesta modal para el cálculo sísmico. En el NBC 2020 [2], Enviado. 4.1.8.3.8.c proporciona solo un breve requisito de que se deben considerar los efectos de balanceo debidos a la interacción de las cargas de gravedad con la estructura deformada. Por lo tanto, puede haber situaciones en las que se deban considerar los efectos de segundo orden, también conocidos como P-delta, al realizar un análisis sísmico.
Este artículo presenta los conceptos básicos en dinámica de estructuras y su papel en el cálculo sísmico de estructuras. Se proporciona un gran énfasis a la explicación de los aspectos técnicos de una manera comprensible, de modo que los lectores sin conocimientos técnicos profundos puedan obtener una idea del tema.
Los tres tipos de pórticos resistentes a momento (Ordinario, Intermedio, Especial) están disponibles en el complemento Cálculo de estructuras de acero de RFEM 6. El resultado del cálculo sísmico según AISC 341-22 se clasifica en dos secciones: requisitos de barras y requisitos de conexión.
NBC 2020 Análisis del espectro de respuesta modal y consideraciones de cortante en la base en RFEM 6
El artículo 4.1.8.7 del Código Nacional de Construcción de Canadá (NBC) de 2020 proporciona un procedimiento claro para los métodos de análisis sísmico. El método más avanzado, el Procedimiento de análisis dinámico en el Artículo 4.1.8.12, se debe utilizar para todos los tipos de estructuras, excepto aquellas que cumplen los criterios establecidos en 4.1.8.7. El método más simplista, el Procedimiento de la fuerza estática equivalente (ESFP) en el artículo 4.1.8.11, se puede utilizar para todas las demás estructuras.
Para evaluar si también es necesario considerar el análisis de segundo orden en un cálculo dinámico, se proporciona el coeficiente de sensibilidad del desplome entre plantas θ en los apartados 2.2.2 y 4.4.2.2 de EN 1998-1. Se puede calcular y analizar utilizando RFEM 6 y RSTAB 9.
Para el cálculo del estado límite último, los apartados 2.2.2 y 4.4.2.2 de EN 1998-1 requieren que el cálculo considere la teoría de segundo orden (efecto P-Δ). No es necesario tener en cuenta este efecto solo si el coeficiente de sensibilidad a la deriva entre plantas θ es menor que 0,1.
El complemento Cálculo de acero en RFEM 6 ahora ofrece la capacidad de realizar el cálculo sísmico según AISC 341-16 y AISC 341-22. Actualmente hay disponibles cinco tipos de sistemas resistentes a fuerzas sísmicas (SFRS).
Los tres tipos de pórticos resistentes a momento (Ordinario, Intermedio, Especial) están disponibles en el complemento Cálculo de estructuras de acero de RFEM 6. El resultado del cálculo sísmico según AISC 341-16 se clasifica en dos secciones: requisitos de barras y requisitos de conexión.
El cálculo de estructuras resistentes a flexión según AISC 341-16 ahora es posible en el complemento Cálculo de estructuras de acero de RFEM 6. El resultado del cálculo sísmico se clasifica en dos secciones: requisitos de barras y requisitos de conexión. Este artículo trata sobre la resistencia necesaria de la conexión. Se presenta un ejemplo de comparación de los resultados entre RFEM y el Manual de diseño sísmico de AISC.
El cálculo de un pórtico ordinario arriostrado concéntricamente (OCBF) y un pórtico especial arriostrado concéntricamente (SCBF) se puede llevar a cabo en el complemento Cálculo de acero de RFEM 6. El resultado del cálculo sísmico según AISC 341-16 y 341-22 se clasifica en dos secciones: Requisitos de barras y requisitos de conexiones.
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. Estos pueden ser barras traccionadas, apoyos no lineales o articulaciones no lineales, por ejemplo. Este artículo muestra cómo puede tratarlos en un análisis dinámico.
El análisis del espectro de respuesta es uno de los métodos de diseño más utilizados en el caso de un terremoto. Este método tiene muchas ventajas. El más importante es probablemente la simplificación: Simplifica la complejidad de los terremotos hasta el punto de que el diseño se puede realizar con un esfuerzo razonable. La desventaja de este método es que se pierde mucha información debido a esta simplificación. Una forma de reducir esta desventaja es usar la combinación lineal equivalente en la combinación de las respuestas modales. Esto se explicará en detalle en este artículo con un ejemplo.
Los acontecimientos de los últimos años nos recuerdan la importancia de la construcción a prueba de terremotos en las regiones en peligro. Como ingeniero, debe sopesar constantemente entre la eficiencia económica (posibilidades financieras) y la seguridad estructural al calcular estructuras. Si un derrumbamiento es inevitable, los ingenieros deben evaluar cómo afectará a la estructura. El propósito de este artículo es brindarle una opción sobre cómo realizar esta evaluación.
El objetivo de usar RFEM 6 y Blender con el complemento Bullet Constraints Builder es obtener una representación gráfica del derrumbe de un modelo basado en datos reales de propiedades físicas. RFEM 6 sirve como fuente para la geometría y datos para la simulación. Este es otro ejemplo de por qué es importante mantener nuestros programas como los llamados BIM Open, para lograr la colaboración en todos los dominios del software.
Este artículo le mostrará el complemento Modelo de edificio, el cual se ha mejorado con una ventaja importante: el cálculo del centro de la masa y el centro de rigidez.
El complemento "Análisis modal" en RFEM 6 le permite realizar análisis modales de sistemas estructurales, determinando así los valores de vibración natural tales como frecuencias naturales, deformadas de los modos, masas modales y factores de masa modales eficaz. Estos resultados se pueden usar para el cálculo de vibraciones, así como para análisis dinámicos adicionales (por ejemplo, carga por un espectro de respuesta).
El análisis dinámico en RFEM 6 y RSTAB 9 se divide en varios complementos. El complemento Análisis modal es un requisito previo para todos los demás complementos dinámicos, ya que realiza el análisis de las vibraciones naturales para los modelos compuestos de barras, superficies y sólidos.
El análisis modal es el punto de partida para el análisis dinámico de sistemas estructurales. Se puede usar para determinar valores de vibración natural como frecuencias naturales, deformadas de modos, masas modales y coeficientes de masa modales eficaces. Este resultado se puede usar para el diseño de vibraciones y se puede usar para análisis dinámicos adicionales (por ejemplo, carga por un espectro de respuesta).
En RFEM 6, el análisis sísmico se puede realizar utilizando los complementos Análisis modal y Análisis del espectro de respuesta. Una vez realizado el análisis espectral, el complemento Modelo de edificio se puede usar para mostrar las acciones de pisos, los desplomes entre plantas y los esfuerzos en los muros de cortante.
El análisis sísmico en RFEM 6 es posible utilizando el análisis modal y los complementos del análisis del espectro de respuesta. De hecho, el concepto general del análisis de sismos en RFEM 6 se basa en la creación de un caso de carga para el análisis modal así como otro para el análisis del espectro de respuesta. Los grupos de estándares para estos análisis se establecen en la pestaña Estándares II de los Datos base del modelo.
Las cargas de explosión de explosivos de alta energía, ya sean accidentales o intencionadas, son raras pero pueden representar un requisito en el cálculo de las estructuras. Estas cargas dinámicas se diferencian de las cargas estáticas normales en su gran magnitud y muy corta duración. Un escenario de explosión se puede llevar a cabo directamente en un programa de análisis por elementos finitos como un análisis en el dominio del tiempo para minimizar la pérdida de vidas y evaluar los niveles variables de daño estructural.
Con el módulo adicional RF-/TIMBER Pro, es posible realizar el análisis de vibraciones conocido de DIN 1052 para el cálculo según EN 1995-1-1. Dieser besagt, dass unter ständiger und quasi-ständiger Einwirkung die Durchbiegung am ideellen Einfeldträger einen Grenzwert (nach DIN 1052 6 mm) nicht überschreiten darf. Wenn man den Zusammenhang zwischen Eigenfrequenz und Durchbiegung für einen mit konstanter Streckenlast belasteten, gelenkigen Einfeldträger berücksichtigt, so resultiert aus den 6 mm eine Mindesteigenfrequenz von zirka 7,2 Hz.
In RFEM kann an vielen Stellen eine Modifizierung von Steifigkeiten für Materialien, Querschnitte, Stäbe, Lastfälle und Lastkombinationen erfolgen. Um diese Modifizierungen auch bei der Ermittlung der Eigenfrequenzen zu berücksichtigen, gibt es zwei Optionen in RF-DYNAM Pro.
Mit RF-/DYNAM Pro Ersatzlasten ist es möglich, eine Ersatzlastberechnung anhand des multimodalen Antwortspektren-Verfahrens zu durchzuführen. En el ejemplo que se muestra aquí, esto se hizo para un oscilador de masas múltiples.
El artículo 4.1.8.7 del Código Nacional de Construcción de Canadá (NBC) de 2015 proporciona un procedimiento claro para los métodos de análisis sísmicos. El método más avanzado, el Procedimiento de análisis dinámico en el Artículo 4.1.8.12, se debe utilizar para todos los tipos de estructuras, excepto aquellas que cumplen los criterios establecidos en 4.1.8.7. El método más simplista, el Procedimiento de la fuerza estática equivalente (ESFP) en el artículo 4.1.8.11, se puede utilizar para todas las demás estructuras.
En este artículo, se muestran las representaciones de un escenario de explosión de una detonación a distancia realizada en RF -DYNAM Pro - Forced Vibrations, y los efectos se comparan en el análisis en el dominio del tiempo lineal.
Mediante el análisis modal en el módulo adicional DYNAM Pro - Forced Vibrations, es posible determinar la respuesta en el estado estacionario para estructuras excitadas periódicamente. Esto es una ventaja si solo interesa el estado estacionario de la estructura. En lugar de la solución completa de la ecuación de movimiento, solo se mostrará la solución especial.
El análisis del espectro de respuesta es uno de los métodos de diseño más utilizados en el caso de un terremoto. Este método tiene muchas ventajas. El más importante es probablemente la simplificación: Simplifica la complejidad de los terremotos hasta el punto de que el diseño se puede realizar con un esfuerzo razonable. La desventaja de este método es que se pierde mucha información debido a esta simplificación. Una forma de reducir esta desventaja es usar la combinación lineal equivalente en la combinación de las respuestas modales. Esto se explicará en detalle en este artículo con un ejemplo.