Análisis de estructuras aporticadas planas y estructuras muro - pórtico por procedimientos iterativos

Abstract

la complejidad de los sistemas estructurales reales y la necesidad de estudiar diversas combinaciones y disposiciones de carga, obligan a emplear una serie de simplificaciones junto a éstas se consiguen a través de una variedad de procedimientos y métodos de trabajo que reducen los cálculos sin sacrificar apreciablemente la exactitud. El presente estudio se ha realizado con la finalidad de resolver, mediante mecánicos, dos tipos de estructuras fundamentales: estructuras porticadas planas y estructuras muro pórtico. Como procedimiento de análisis se utilizan métodos iterativos. La intención última del trabajo consiste en establecer programas de computación que puedan ser utilizados para diseño o para fines didácticos en los cursos de análisis estructural. Se ha tratado de dar una presentación didáctica al tema. Es así como en cada capítulo en una primera parte se realiza el análisis detallado del tipo de estructura a tratar a fin de que el lector pueda resolver los problemas manualmente. En una segunda parte se presenta un programa de computación el cual resolverá los problemas para los casos analizados si acompaña el diagrama de flujo como la descripción de variables y las pautas para el manejo del computador a fin de hacerlo más sencillo su uso. Se usaron los terminales del centro de cómputo de la UNI, maquinas VW/70. Durante el último siglo a partir de la obtención y difusión de las ecuaciones de Slope deflection (1714), los procedimientos y análisis se han desarrollado de manera notable. El método del Dr. Kani es una versión práctica y eficiente de esas ecuaciones iniciales. Es por ello por lo que para el análisis de los tipos de estructuras arriba mencionados se emplea el método iterativo de Kani. En el capítulo II se analizan estructuras aporticadas planes con barras de sección constante: se deducen las ecuaciones correspondientes a los momentos parciales debido a los giros de los nudos, se hace el estudio para estructuras con desplazamientos laterales, pudiendo en estos casos tener las columnas del primer piso diferente longitud y estar todas empotradas o algunas articuladas en su base. La deducción de las ecuaciones no solo se ha hecho para el caso que las cargas laterales estén aplicadas en los nudos sino también en el cuerpo de las columnas, siempre que dichas fuerzas se reemplacen por cargas de nudos equivalentes. Estas cargas están constituidas por los momentos de empotramiento perfecto y por fuerzas iguales y de sentido contrario a las reacciones totales en los extremos de las columnas cuando se consideran a estas empotradas en sus extremos. Posteriormente se acompaña el programa de computación respectivo. En el capítulo III analiza el caso de estructuras porticadas plana con barra de sección variable, tratando el caso de estructuras con o sin desplazamientos laterales, y cuando las cargas laterales están aplicadas en el cuerpo de la columna, siendo el razonamiento igual el tratado para el capítulo II. Cabe mencionar que, para el análisis de este tipo de estructuras, es necesario el conocimiento de los factores de forma y de carga de primera y segunda especie coma lo cual se explica en el apéndice 1. posteriormente se acompaña el programa de computación para el caso tratado coma haciendo hincapié que este programa es general, ya que resolverá tanto para estructuras aporticadas y planas con barras de sección variable, constante y mixtas.

En el capítulo IV se trata del análisis sísmico de Khan-Sbaraunis aplicado al caso de pórticos con barras de sección variable, para estructuras muro pórtico. En estos casos el simple análisis de rigideces relativas en la distribución de cortantes no es suficiente, sino que debe estudiarse la interacción muro pórtico. Se presenta luego el respectivo programa de computación En el capítulo V se dan ejemplos de aplicación utilizando los programas de computación a fin de familiarizar más al usuario con el uso de computadoras. En el apéndice se realice el análisis para el cálculo de factores de forma y de carga de primera y segunda especie, el cual nos servirá para realizar un programa que calcule los factores de forma de segunda especie, rigideces y otras relaciones que serán usadas como datos en el programa Kanvar, para estructuras con barra de sección variable. Además se presentan tablas para el cálculo de los momentos de empotramiento en los extremos para barras de sección variable.