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 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.
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 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.
En este artículo, se modela y calcula una unión de solape de una correa ZL en una cubierta a un agua utilizando el complemento Uniones de acero y se compara con la tabla de capacidad de carga del fabricante.
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 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).
RFEM 6 incluye el complemento Búsqueda de forma (form-finding) para determinar las formas de equilibrio de modelos con superficies sometidas a tracción y barras sometidas a esfuerzos axiles. Este complemento se puede activar en los Datos básicos del modelo y se puede usar para encontrar la posición geométrica donde el pretensado de las estructuras ligeras está en equilibrio con las reacciones de contorno existentes.
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.
Una de las innovaciones en RFEM 6 es el enfoque para diseñar conexiones de acero. A diferencia de RFEM 5, donde el diseño de las uniones y conexiones de acero se basa en una solución analítica, el complemento Uniones de acero en RFEM 6 ofrece una solución de elementos finitos (EF) para las conexiones de acero.
El Modelo de edificio es uno de los complementos de soluciones especiales en RFEM 6. Esta herramienta ofrece ventajas para el modelado, ya que es posible crear y manipular plantas de edificios fácilmente. El modelo de construcción se puede activar al inicio del proceso de modelado y posteriormente.
La ventaja del complemento RFEM 6 Steel Joints es que puede analizar las conexiones de acero utilizando un modelo de EF para el cual el modelado se ejecuta de forma totalmente automática en segundo plano. La entrada de los componentes de la junta de acero que controlan el modelado se puede realizar definiendo los componentes manualmente o utilizando las plantillas disponibles en la biblioteca. El último método se incluye en un artículo anterior de la base de conocimientos titulado "Definición de componentes de uniones de acero mediante la biblioteca". La definición de parámetros para el cálculo de uniones de acero es el tema del artículo de la base de conocimientos "Diseño de uniones de acero en RFEM 6" .
Las conexiones de acero en RFEM 6 están definidas como un conjunto de componentes. En el nuevo complemento Uniones de acero, están disponibles componentes básicos de aplicación universal (placas, soldaduras, planos auxiliares) para introducir situaciones de conexión complejas. Los métodos con los que se pueden definir las conexiones se consideran en dos artículos anteriores de la base de conocimientos: "Un enfoque nuevo para el diseño de uniones de acero en RFEM 6" y "Definición de componentes de uniones de acero utilizando la biblioteca".
Con el complemento Uniones de acero de RFEM 6, es posible crear y analizar conexiones de acero utilizando un modelo de elementos finitos. Es posible controlar el modelado de las conexiones mediante una introducción de los componentes sencilla y cómoda. Los componentes de la unión de acero se pueden definir o bien manualmente, o utilizando las plantillas disponibles en la biblioteca. El primer método se incluye en un artículo anterior de la base de conocimientos titulado "Un enfoque novedoso para el diseño de uniones de acero en RFEM 6". Este artículo se centrará en el último método; es decir, le mostrará cómo definir componentes de juntas de acero utilizando las plantillas disponibles en la biblioteca del programa.
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.
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.