Opciones para considerar acciones de torsión accidentales según EN 1998-1

Artículo técnico

Para considerar imprecisiones respecto a la posición de las masas en el análisis de respuesta del espectro, la norma EN 1998-1 especifica reglas que se deben aplicar en ambos análisis de espectros de respuesta, el simplificado y el multimodal. Estas reglas describen el siguiente procedimiento general: La masa del dominio se debe ser desplazar por una cierta excentricidad, lo que da como resultado un momento de torsión.

Este artículo describe dos formas de determinar las acciones de torsión accidentales en RFEM y RSTAB.

Determinación automática en módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads

Es posible determinar la torsión accidental automáticamente en el módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalent Loads. Esta opción se puede activar en "Casos de carga dinámicos" en la pestaña "Análisis de fuerzas equivalentes". Al utilizar esta opción, sólo se necesita el valor de la excentricidad en el módulo adicional. En EN 1998-1, este valor es el 5% de la longitud o anchura del edificio en la dirección que actúa perpendicular a él:
ex = 0,05 ⋅ Ly
ey = 0,05 ⋅ Lx

Figura 01 - Activación de las acciones torsionales accidentales en RF-/DYNAM Pro

Según esta excentricidad, que está multiplicada por la carga equivalente, el módulo adicional determina el momento torsor que se ha aplicado a cada nudo de EF o nudo interno (para cada caso de carga individual). La fórmula es:
M = |Fx ⋅ ey| + |Fy ⋅ ex|

Debido a la aplicación del momento torsor localmente en cada nudo de EF, se puede dar una tensión torsión alta en los componentes estructurales individuales. Para evitarlo, la acción de torsión se debe aplicar manualmente. Se describe a continuación.

Determinación manual de acciones de torsión accidentales

Una forma más económica de considerar las acciones de torsión accidentales es aplicar un momento torsor global. Esto se obtiene de las cargas sísmicas totales por piso, y se debe distribuir a los muros a cortante individuales de un edificio Este procedimiento normalmente conlleva a unos resultados más económicos y cumple con las normativas.

Como ejemplo, este método se describe para un edificio que es regular en su diseño y tiene una planta baja en forma de L. Se realiza un análisis del espectro de respuesta en el módulo adicional RF-/DYNAM Pro - Equivalen Loads. El resultado son dos combinaciones de resultados, una para la dirección X y otra para la dirección Y del edificio. La evaluación se ha hecho por medio de la vida de resultados, evaluando los esfuerzos cortantes (Vy y Vz) por piso (Vz se corresponde con la fuerza sísmica en la dirección X → Fx y Vy se corresponden con la fuerza sísmica en la dirección Y → Fy). Esta carga sísmica por piso por lo tanto se multiplica por la excentricidad (5% de la longitud vertical del edificio) y se añaden ambas direcciones, dando como resultado un momento torsor por piso. Los resultados se enumeran a continuación.

Figura 02 - Modelo del edificio

Resultados de la combinación de resultados 1 (terremoto en la dirección X):

 FxFyexeyM
Planta superior 3138,0 kN70,4 kN0,60 m0,525 m119,8 kNm
Planta superior 291,0 kN56,0 kN0,60 m0,525 m84,0 kNm
Planta superior 156,9 kN30,5 kN0,60 m0,525 m50,2 kNm
Primer piso21,6 kN4,5 kN0,60 m0,525 m15,3 kNm

Resultados de la combinación de resultados 2 (terremoto en la dirección Y):

 FxFyexeyM
Planta superior 371,5 kN113,4 kN0,60 m0,525 m102,4 kNm
Planta superior 255,5 kN66,8 kN0,60 m0,525 m68,4 kNm
Planta superior 129,9 kN46,1 kN0,60 m0,525 m42,1 kNm
Primer piso4,6 kN17,6 kN0,60 m0,525 m12,0 kNm

Para distribuir el momento torsor correctamente en los muros a cortante individuales, el programa de secciones SHAPE-THIN se puede utilizar como el cálculo para las secciones conectadas según la teoría de los sistemas rigidizadores. Por lo tanto, la planta baja (todos los muros y pilares a cortante son irrelevantes en la rigidización) se modela y se aplica la carga mediante un momento torsor de 100 kNm. El resultado es una fuerza cortante resultante por muro.

Figura 03 - Resultados del programa de secciones SHAPE-THIN

Dado que estos esfuerzos cortantes estaban calculados para un momento puntual de 100 kNm, se deben determinar para los momentos que ocurren realmente por piso. Los valores se pueden multiplicar por el momento mostrado en la tabla y dividir por 100. Estos esfuerzos por muro se deben aplicar en el modelo del edificio como cargas lineales (divididas por la longitud del muro)

Por lo tanto, se obtiene como resultado dos nuevos casos de carga: torsión en la dirección X y torsión en la dirección Y. Posteriormente, estos casos de carga se pueden superponer en una nueva combinación de resultados con la condición "O" y combinar con las cargas sísmicas. Entonces obtenemos los resultados finales: las cargas sísmicas resultantes incluyen una aplicación de la torsión accidental correcta.

Figura 04 - Reglas de combinación de la combinación de resultados "Terremoto + Torsión"

Puede encontrar una descripción detallada de este método, así como consejos y trucos para la introducción de los datos en el seminario web del enlace (sólo está disponible en alemán).

Palabras clave

Análisis dinámico Acciones sísmicas Espectro de respuesta Torsión Masa Piso o planta

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