Considerando los miembros de tensión en el análisis dinámico

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Tanto la determinación de las vibraciones naturales como el análisis del espectro de respuesta se realizan siempre en un sistema lineal. Si existen no linealidades en el sistema, se linealizan y, por lo tanto, no se tienen en cuenta. Los elementos de tensión rectos se usan muy a menudo en la práctica. Este artículo mostrará cómo puede mostrarlos aproximadamente correctamente en un análisis dinámico.

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

Si hay miembros de tensión disponibles en el sistema, se linealizan en RF-/DYNAM Pro y se interpretan como miembros de celosía, que pueden absorber las fuerzas de compresión y tensión por igual. Una posibilidad es determinar las vibraciones naturales en un sistema en el que algunos miembros de tensión ya han fallado. Para este propósito, se debe seleccionar una deformación previa en una dirección y los miembros de tensión correspondientes se deben desactivar manualmente para simular una falla.

Para hacer esto, debe definir un caso de carga en el programa principal (RFEM o RSTAB) que no contenga cargas óptimas (o solo muy pequeñas), pero solo desactiva los miembros deseados.

Figura 01 - Opción 'Desactivación' en RSTAB

Figura 02 - Opción 'Desactivación' en RFEM

En este ejemplo de un marco bidimensional, se supone una deformación previa en la dirección X positiva. Por lo tanto, los miembros 5, 8 y 11 se desactivan en un caso de carga. Este caso de carga se puede importar como un estado inicial en RF-/DYNAM Pro - Vibraciones naturales utilizando la opción "Modificaciones de rigidez". Se recomienda crear varios casos de vibración natural (NVC) para estimar cómo cambian las frecuencias del modelo si los miembros de tensión han fallado.

Figura 03 - Opción 'Modificaciones de rigidez' en DYNAM Pro

Figura 04 - Comparación de formas de nodo sin tener en cuenta (izquierda) y con considerar los miembros de tensión (derecha)

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

Los NVC definidos en el primer paso se pueden asignar a los casos de carga dinámica (DLC) para realizar un análisis del espectro de respuesta con la ayuda de cargas equivalentes. En DLC 1, las formas de modo se calcularon en el sistema lineal y, por lo tanto, se consideraron todos los miembros. Sin embargo, en RFEM o RSTAB, los miembros de tensión están activos en los casos de carga exportados. Para evitar que el cálculo se realice en diferentes sistemas estructurales y 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.

Figura 05 - Opción 'Desactivar no linealidades para este caso de carga'

En el DLC 2, se importó el NVC, en el que los miembros de tensión fallaron. Por lo tanto, las cargas equivalentes se basan en el mismo sistema que el sistema a partir del cual se determinan las fuerzas y deformaciones internas.

No se recomienda una superposición en una combinación de resultados en los casos 2 y 3 (es decir, considerando los miembros de tensión) porque las contribuciones modales individuales se combinan mediante una superposición cuadrática y, por lo tanto, se pierden los signos. Por lo tanto, las fuerzas de compresión en los miembros de tensión surgirían nuevamente. Para estructuras donde hay una forma de modo dominante por dirección, puede usar la opción "Resultados firmados usando el modo dominante". Por lo tanto, los signos de la forma del modo dominante permanecerán.

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 los miembros de tensión, la estructura se vuelve significativamente más suave y las frecuencias son más pequeñas debido a la menor rigidez. En ambos casos, la forma del primer modo es dominante (el factor de masa equivalente efectivo 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 las fuerzas axiales en los miembros de tensión, queda claro que aumentan fuertemente considerando los miembros de tensión. Esto resulta de la falla de los miembros sometidos a compresión, que pueden estar involucrados en el primer caso y contribuir a la estabilización.

Figura 06 - Comparación de fuerzas axiales en miembros de tensión: sin considerar (izquierda) y con no linealidad (derecha)

Sin embargo, la fuerza sísmica total es mayor si se descuidan 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 un haz de resultados. Por lo tanto, si solo desea analizar la fuerza sísmica total (por ejemplo, para comparar con otras acciones horizontales), descuidar los elementos de tensión estaría del lado seguro.

Figura 07 - Comparación de la fuerza sísmica total: sin considerar (izquierda) y con no linealidad (derecha)

Si considera los miembros de tensión, debe realizar la evaluación de resultados manualmente y no se puede generalizar. Se recomendaría una herramienta de Excel que superponga de forma cuadrática las fuerzas de los casos de carga individuales manualmente. Si analiza una estructura asimétrica, tendría que analizar la deformación previa en dirección positiva y negativa.

Palabras clave

Dinámica Acción sísmica espectro de respuesta Barra de tracción no linealidad

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