3modelaciu00f3n y anu00e1lisis estructural-csibridge

7/25/2019 3Modelaciu00F3n y Anu00E1lisis Estructural-CSIBridge

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Modelacin y anlisis

estructural

CAGR/

Referencia: CALTRANS BDM 1


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Introduccin

El analisis estructural es el proceso de anlisis de un sistema estructural para predecir su

respuesta y comportamiento usando las leyes de la fsica y las ecuaciones matematicas.El

principal objetivo del anlisis estructural es determinar las fuerzas internas,esfuerzos y las

condiciones de borde bajo varios fectos de las cargas.

El modelamiento estructural es una herramienta para establecer tres modelos

matematicos incluyendo (1) un modelo estructural que consiste de tres componentes

bsicos: los elementos estructurales o componentes,juntas (nudos,bordes de conexion o

superficies) y las condiciones de borde (apoyos,y cimentaciones)

(2) Un modelo del material y (3) un modelo de cargas.


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Modelamiento estructural

Para el diseo de una estructura nueva los detalles de sus conexiones y las condiciones

de apoyo deberan hacerse tan cercanas al modelo computacional como sea posible.

En la evaluacin de una estructura existente esta se debera modelar tambin tan cercanaa la estructura actual como fue construida.El seleccionamiento correcto de la modelacin

y mtodo de anlisis depender de:

a).- La importancia de la estructura

b).- El proposito del anlisis estructural

c).- El nivel requerido de aproximacin de la respuesta.


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Tipos de elementos

En el modelamiento de un puente se pueden usar diferentes tipos de elementos para

obtener las caracteristicas de la respuesta del sistema estructural. Los elementos se

pueden categorizar segn su accin estructural principal.

a).- Elementos de armaduras

Un elemento de armaduras esta sujeto a fuerzas axiales de compresin o traccin. El

unico grado de libertad de un elemento de armaduras es el desplazamiento de sus

nudos.La seccin transversal y las propiedades del material de cada elemento usualmente

se asumen constantes a lo largo de su longitud . El elemento se puede interconectar en

configuraciones 2-D o en 3-D. Los elementos de las armaduras se usan como es lgico enel anlisis de armaduras de diversos materiales (acero ,madera,.).


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b).- Elemento viga

Un elemento viga es un miembro esbelto sujeto a cargas transversales y momentos.En

general tienen 6 grados de libertad en cada nudo incluyendo traslaciones y

rotaciones.Un elemento viga sometido a flexin pura tiene 4 grados de libertad.

c).- Elemento de portico

Es un miembro esbelto sujeto a cargas transversales,axiales y momentos ,por lo que

posee las proiedades de los elementos de armaduras y de los elementos viga, tambien

se les denomina viga-columna. La formulacin tridimensional incluye los efectos deflexin bi-axial ,torsion ,deformacin axial , y cortante bi-axial, se modelan con una

linea recta que conecta dos nudos ,cada elemento tiene su propio sistema de

coordenadas para definir las propiedades de su seccin y las cargas.


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d).- Elementos placa

Un elemento placa es un elemento slido de 2 dimensiones que actua como una placa

plana. Tienen 2 rotaciones fuera de su plano y el desplazamiento normal como grados de

libertad.Estos elementos modelan el comportamiento en flexin de placas en 2dimensiones. El elemento puede modelar los 2 momentos normales y el momento en el

plano del elemento.Este elemento es un caso especialo del elemento cascara sin cargas

membranales.

e).- Elemento cscara

Es un elemento slido tridimensional (con una dimensin muy pequea comparada con

las otras dos) que soporta flexin, cortante y cargas membranales,pueden tener forma

de cuadrilatero o triangulo.Las fuerzas internas en el elemento se consideran en el plano

medio de la superficie en fuerzas/longitud y se representan arriba y abajo del elemento

en fuerzas/area. Su uso principal es para determinar esfuerzos en superestructuras

celulares o en pilares celulares y caissones. Se recomiendan usarlos para elcomportamiento total a menos que la estructura entera sea plana y adecuadamente

restringida.


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f).- Elemento plano

Es un slido bi-dimensional con grados de libertad de traslacin capaz de soportar

fuerzas pero no momentos,se pueden usar para esfuerzos planos o deformaciones en el

plano.Los elementos de esfuerzo planos se usan para modelar placas delgadas que sonlibres de moverse en la direccion normal al plano de la placas delgada. Los elementos

planos de esfuerzos se usan para modelar cortes delgados de secciones de estructuras

slidas muy largas como muros.Los elementos de deformacin planos no tienen

permitido el movimiento en la direccion normal al elemento.

g).- Elemento slido

Es un elemento de 8 nudos sirve para modelar estructuras tridimensionales y slidos.Se

basan en formulaciones isoparamtricas que incluyen 9 modos de flexin inconpatibles

opcionales.Se usan en la evaluacin de los estados de esfuerzos principales en

regionesw de juntas o geometrias complejan.


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h).- El elemento NlLink

Es un elemento estructural no-lineal,puede ser un apoyo de un resorte o de dos y se

asumen que esta compuesto de 6 resortes separados uno por cada grado de libertad dedeformaciones incluyendo : axial, corte, torsion y flexin pura.El comportamiento no-

lineal se presenta durante el analisis tiempo-historia no-lineal o el an;alisis esttico no-

lineal.


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Ejemplos



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or T beam section



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Usual sections:



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