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.
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. El coeficiente θ se calcula con la siguiente fórmula:$$\mathrm\theta\;=\;\frac{\displaystyle{\mathrm P}_\mathrm{tot}\;\cdot\;{\mathrm d}_\mathrm r}{{\mathrm V}_\mathrm{tot}\;\cdot\;\mathrm h}\;$$
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 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.
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 factor de relevancia modal es el resultado del análisis de estabilidad lineal y describe cualitativamente el grado de participación de los miembros individuales en un modo propio específico.
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.
Una situación estándar en la construcción de barras de madera es la capacidad de conectar barras más pequeñas mediante el apoyo en una barra de viga más grande. Además, las condiciones del extremo de las barras pueden incluir una situación similar en la que la viga se apoya en un tipo de soporte. En cualquier escenario, la viga se debe diseñar para considerar la capacidad de carga perpendicular a la fibra según NDS 2018 Sec. 3.10.2 y CSA O86:19 cláusulas 6.5.6 y 7.5.9. En el software de diseño estructural general, normalmente no es posible llevar a cabo esta comprobación de diseño completa, ya que se desconoce el área de apoyo. Sin embargo, en la nueva generación de RFEM 6 y el complemento Cálculo de madera, la característica añadida de 'apoyos de cálculo' ahora permite a los usuarios cumplir con las comprobaciones de diseño de los apoyos perpendiculares a la fibra de NDS y CSA.
Este artículo le mostrará un ejemplo práctico de cómo determinar los factores de carga crítica y las deformadas de los modos correspondientes en RFEM 6.