T2.2 Estructuras de barras

Transcripción

1 l comportamiento lineal de una estructura es limitado Las causas del comportamiento no lineal son: fectos de segundo orden o no linealidades geométricas: P y Pδ aterial no lineal: plastificación Comportamiento no lineal de los nudos Load Sway Displacement P x P x h δ Frame (x) = x (h) = h (x) = x + P δ + P x / h (h) = h + P fecto P : fecto dominante debido al movimiento relativo horizontal de las plantas fecto Pδ: fecto debido a la flexión de las barras, sólo es significativo en elementos muy esbeltos Acero estructural: s se s p = 0.8 s e A-95: Diagrama elastoplástico con limite de proporcionalidad. Formula de assonet: (σ) = (1-25((σ/σ e )-0.8) 2 ) e fy f T = /10000 T = 0 C3 Diagrama bilineal perfecto o modificado e

2 Respuesta no lineal Cargas Parámetro de carga desplazamientos λ Respuesta elástica Carga máxima Límite elástico Otros efectos que influyen en la respuesta real Tensiones residuales Imperfecciones geométricas N Φ F1 F1 Parámetro de desplazamiento 0,3 fy compresión L e o,d Φ F2 F2 0,2 fy tracción Φ Φ Frame imperfection ember Imperfection Φ (F1+F2)/2 Φ (F1+F2)/2 0,2 fy compresión quivalent forces

3 Sin tensiones residuales p e Con tensiones residuales fe c fecto en el diagrama Μ-χ promedio de la sección fecto en el diagrama σ-ε promedio de la sección Los modelos estructurales deben incorporar las uniones entre elementos de forma realista. l C3 distingue tres tipos de uniones en función de su rigidez: uniones rígidas, articuladas y semirrigidas. Las uniones tradicionales son articuladas o rígidas. n la realidad toda unión rígida permite un cierto giro relativo viga-pilar, y toda unión articulada transmite un cierto momento Las uniones semirigidas son más realistas. Se suelen modelizar mediante una unión articulada y un muelle a torsión que incorpora la rigidez.

4 Análisis elástico en teoría de primer orden: es aplicable a todas las clases de secciones, y permite aplicar el principio de superposición a las cargas y sus efectos. Se deben incorporar las imperfecciones constructivas y se debe estudiar el pandeo global y la posible influencia de los efectos de segundo orden. Análisis elástico en teoría de segundo orden: Se plantea el equilibrio en la configuración deformada de la estructura, incluyéndose el efecto P. Se supone una respuesta elástica ilimitada de las barras y nudos. No es posible aplicar el principio de superposición. Load parameter lastic j lastic λcr j 2nd order elastic analysis Relación momento curvatura en secciones Curva omento-rotación de los nudos Displacement parameter

5 Análisis elástico en teoría de segundo orden: Si se diseña el pórtico para que responda elásticamente, con este cálculo no es necesario comprobar la estabilidad del pórtico en su plano ni la de las piezas en el plano de la estructura generalmente. La carga crítica de pandeo elástico, es la mayor carga que puede soportar el pórtico si no se producen plastificaciones. Si se producen plastificaciones (como es habitual), la carga crítica es menor que la elástica, y frecuentemente mucho menor. Análisis rigido-plástico en teoría de primer orden: Se asume comportamiento elástico rígido perfecto hasta alcanzar el momento plástico. A partir de ese punto las secciones y nudos que plastifican tienen giros ilimitados. Rigid plastic Rigid plastic pl.rd pl.rd p j p j,rd pl.rd Plastic hinge j,rd Plastic hinge oment rotation characteristics of the member p oment rotation characteristics of the joint p

6 Análisis rígido-plástico en teoría de primer orden: Se debe comprobar que los giros de las rótula obtenidos en el modelo son alcanzables en la práctica. Permite encontrar el mecanismo de colapso. Fácil aplicación en pórticos industriales sencillos Load parameter λ LRP3 Critical collapse load Plastic mechanism Displacement parameter W B D w Φ Φ C 1 A Beam mechanism W h B D 2 Φ Φ A Sway mechanism B W C h D w Φ A 3 Φ plastic hinge location Combined mechanism

7 Análisis elástico- perfectamente plástico en teoría de segundo orden: Load parameter elastic buckling load of frame pl.rd elastic buckling load pl.rd Plastic hinge λl2pp of deteriorated frame 2nd hinge maximum load j j.rd 1st hinge branch 4 branch 3 branch 2 j.rd Plastic hinge branch 1 Displacement parameter

8 Análisis elástico-plástico en teoría de segundo orden: Comportamiento realista de nudos y rótulas plásticas. lasto-plástico lasto-plástico j p j p pl j.r el jel.r Relación momento-giro de la pieza Relación momento-giro de la unión