Seguridad en el colapso por inestabilidad bajo cargas laterales

Abstract

Al establecer el estado último de estructuras ante cargas laterales de naturaleza cíclica en el rango inelástico, el colapso por inestabilidad no esta claramente definido, cuando debe considerarse o ignorarse. El denominado Análisis Avanzado de estructuras de acero, verifica directamente el estado límite de la estabilidad, traducida en resistencia. Usando el análisis incremental, formulación de segundo orden y modelos de no linealidad del material, se ha expuesto la validez de este método, para cargas cuasi-estáticas. Así se redefine la concepción de los códigos de diserio, que establecen procedimientos indirectos para considerar el rango no lineal y compensar resultado provenientes de un análisis elástico con factores de longitud efectiva o procedimientos semi-empíricos. Las investigaciones para el caso de cargas cíclicas para este procedimiento son escasas; el objetivo del presente estudio es obtener niveles de factores de seguridad y así clarificar la estabilidad bajo cargas laterales cíclicas. Un análisis incremental es la manera más práctica y directa de tener una idea en el rango no lineal y como procedimiento para determinar niveles de seguridad ante una falla por inestabilidad de pórticos de acero sujetos a cargas laterales. El modelo de la estructura considera la no linealidad geométrica en elementos elásticos (viga-columna), y en segmentos localizados, donde se prevé la no linealidad del material modelos Multi Spring (MS) o Multi Resorte. Se hace un seguimiento analítico, en cuanto al estado del arte de la estabilidad en el caso de cargas laterales para esta aproximación. Se adecua para el análisis un programa de cálculo de colapso de estructuras, discutiéndose la importancia y precisión del análisis de segundo orden en predecir la resistencia última de estructuras, mostrándose la habilidad del programa para el análisis avanzado. Se muestra la validez del modelo en pórticos de acero ensayados tornados de una referencia así como la curva de resistencia del AISC-LRFD. Considerando pórticos análogos, se hace un estudio paramétrico, considerando la variación de la esbeltez y carga axial en las columnas. El trabajo esta limitado a pórticos planos y se asume secciones compactas.

When establishing ultimate state of structures against lateral loads over the inelastic range, collapse due to instability is not clearly defined, whether it should be considered or not. The so called Advanced Analysis of steel structures, verifies directly the limit state of stability translated to strength. Using an incremental analysis, second order formulation and models for material non linearity it has been shown method validity for quasi-static loads. So it is redefined design codes conception that establish indirect procedures in order to consider the non linear range to compensate results from elastic analysis like effective length factors and semi- empiric procedures. Research in case of cyclic loading for this procedure is spare; the objective for the present study is to obtain levels of safety factor and clarify the stability ion case of lateral cyclic loading. An incremental analysis is the most practical and direct way to have an idea in the non linear range as a procedure to determine levels of safety for instability in steel frames subjected to lateral loads. Structure model considers geometric non linearity in elastic frame elements and material non linearity in expected located segments with Multi-Spring model (MS) Previously it is carried out an analytical survey to the state of art of stability in case of lateral loading for this approach. It is adapted an computer analysis program for response structures, discussing the importance and precision of second order analysis in predicting ultimate response of structures. It is shown the model validity in tested steel frames from a reference and strength curves from AISC-LRFD. With similar frames, it is carried out a parametric study considering variation of slenderness ratio and axial loads in columns. The study is limited to plane frames and assumes compact sections.