Exposicion de cap21 csi

INTEGRANTES: DEYSI PARRA

JOSE PINARGOTE

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

MODULO DE COMPUTACIÓN APLICADA

NO LINEALIDAD GEOMÉTRICA

SAP2000 es capaz de considerar la no linealidad

geométrica en forma o bien de efectos P-delta o

efectos de largo-desplazamiento/rotación. La fuerza

dentro de los elementos se supone que es pequeño. La

no linealidad geométrica se puede considerar en una

base paso a paso en estático no lineal y directa

integración en tiempo de ciclo de análisis, y se

incorporan en la matriz de rigidez para los análisis

lineales.

Temas avanzados1. Visión general2. Casos de Análisis No Lineal3. El efecto P-Delta4. Inicial P-Delta Análisis5. Desplazamientos grandes


Cuando la carga que actúa sobre unaestructura y las deflexiones resultantesson lo suficientemente pequeños, larelación carga-deflexión de la estructuraes lineal. En su mayor parte, SAP2000análisis asumen tal comportamiento lineal.Esto permite que el programa para formarlas ecuaciones de equilibrio utilizando eloriginal (no deformada) la geometría de laestructura.


Visión general

Si la carga en la estructura y / o lasdeflexiones resultantes son grandes,entonces el comportamiento de carga-deflexión puede llegar a ser no lineal. Variascausas de este comportamiento no lineal sepueden identificar:

P-delta (a gran estrés) efecto: cuando lastensiones grandes (o fuerzas y momentos)están presentes dentro de una estructura,ecuaciones de equilibrio escritas para eloriginal y las geometrías deformadas puedendiferir considerablemente, incluso si lasdeformaciones son muy pequeñas.

NO LINEALIDAD GEOMÉTRICAVisión general

Gran efecto de desplazamiento: cuandouna estructura sufre grandes deformaciones(en particular, las grandes tensiones yrotaciones).

No linealidad de material: cuando unmaterial se tensa más allá de su límiteproporcional, la relación tensión-deformaciónya no es lineal. Los materiales plásticos quese tensan mas allá del límite de elasticidadpueden exhibir comportamiento que dependede su historia.

NO LINEALIDAD GEOMÉTRICAVisión general

Otros efectos: Otras fuentes de nolinealidad son tambiénposibles, incluyendo las cargas nolineales, condiciones de contorno yrestricciones.

Los efectos de gran tensión y grandesplazamiento, son ambos denominadogeométricas (o cinética) no linealidad, adiferencia de la no linealidad material. Nolinealidad cinemática también puede serdenominado como efectos de segundoorden geométrico.


Visión general

Este capítulo se refiere a los efectos de nolinealidad geométrica que pueden ser analizadospor nosotros en SAP2000.

No linealidad geométrica Efectos P-delta sólo Gran cilindrada y efectos P-delta: El efecto de

gran cilindrada en SAP2000 incluye sólo losefectos de las grandes traslaciones y rotaciones.Las fuerzas se supone que es pequeño en todoslos elementos.


Visión general

No linealidad geométrica: Desde

pequeñas deformaciones sesupone, materiales efectos de nolinealidad y de no linealidad geométricason independientes.Una vez que un análisis no lineal se ha

realizado, su matriz de rigidez final sepuede utilizar para posterior análisislineal.


Visión general

Para estático no lineal y no lineal directa

integración en el tiempo de ciclo de análisis, es

posible elegir el tipo de no linealidad geométrica

a tener en cuenta:

Ninguno: Todas las ecuaciones de equilibrio se

consideran en la con-figuración deformada de la

estructura.

P-delta solamente: Las ecuaciones de equilibrio

parcial tener en cuenta la configuración

deformada de la estructura.


Los casos no lineales de análisis


Los casos no lineales de análisis

Desplazamientos grandes: Todaslas ecuaciones de equilibrio seescriben en la configuracióndeformada de la estructura. Estopuede requerir una gran cantidad deiteración. Aunque en desplazamientogrande y grandes efectos de rotaciónse modelan, todas las cepas sesupone que es pequeño. Efectos P-delta se incluyen.

El efecto P-DeltaEl efecto P-Delta serefiere específicamenteal efecto no linealgeométrico de unagran resistencia a latracción o esfuerzo decompresión directasobre elcomportamiento deflexión transversal y decorte.


Efectos P-delta


Efectos P-delta

Esta opción es particularmente útil paraconsiderar el efecto de las cargas degravedad de la rigidez lateral de lasestructuras de edificio, como es requerido porlos códigos de diseño determinadas (ACI2002; AISC 2003).

También se puede utilizar para el análisis dealgunas estructuras de cable, tales comopuentes colgantes, puentes atirantados porcable, y torres arriostradas. Otrasaplicaciones de son posibles.


Efectos P-delta Los conceptos básicos detrás de los efectos P-

Delta se ilustran en el siguiente ejemplo.

Considere una viga en voladizo sujeto a una

carga axial P y F una punta de carga transversal

como se muestra en la Figura 69. La fuerza axial

interna por todo el miembro es también igual a P.

Si el equilibrio es examinado en la configuración

original (no deformada mediante la

geométrica), el momento en el que la base es M =

FL, y disminuye linealmente hasta cero en el

extremo cargado.


Efectos P-delta


Efectos P-delta Si, en cambio, el equilibrio se

considera en la configuracióndeformada, hay un momentoadicional causado por lafuerza axial P que actúasobre el desplazamiento desu punta transversal, D. Elmomento ya no varíalinealmente a lo largo de lalongitud, la variacióndepende en cambio en laforma desviada. El momentoen el que la base es ahora M= FL - PD.


Efectos P-delta

La verdadera forma desviada de la viga, ypor lo tanto el efecto en el momentodiagrama, se describe por funciones cúbicascon una carga nula axial, función hiperbólicafunciones bajo tensión, y funcionestrigonométrica bajo compresión.

El efecto P-Delta pueden estar presentes encualquier configuración de otro haz, comosimplemente apoyado, fijo-fijo, etc El efectoP-Delta pueden aplicar localmente a losmiembros individuales, o de forma globalpara el sistema estructural como un todo.


P-Delta Fuerzas en el elemento de marco

La aplicación del efecto P-Delta en elelemento de bastidor.

Forma cúbica desviadaEl efecto P-Delta se integra a lo largode la longitud de cada elemento demarco, teniendo en cuenta ladesviación dentro del elemento. Paraello, la forma transversal desviada sesupone que es cúbico para flexión ylineal por cizallamiento entre losextremos rígidos del elemento.


P-Delta Fuerzas en el elemento de

marco La verdadera forma desviada pueden diferir ligeramente

de esta asumido cúbico / lineal de-flexión en las siguientessituaciones:

El elemento no tiene propiedades de la secciónprismática. En este caso, la P-Delta de-reflejó forma secalcula como si el elemento se prismática utilizando elpromedio de las propiedades a lo largo de la longitud delelemento.

Las cargas están actuando a lo largo de la longitud delelemento. En este caso la forma P-Delta desviada secalcula utilizando los equivalentes de empotramientofuerzas aplicadas a los extremos del elemento.

Una gran P-fuerza está actuando sobre el elemento. Laverdadera forma desviada es en realidad descrita porfunciones trigonométricas a compresión general.

VIGA

COLUMNA

Se pueden asignar directamente especificad la fuerza P-Delta a cualquier elemento del lineal utilizando los siguientes parámetros:

• La fuerza axial P-delta, p• Un sistema de coordenadas fijo, CSYS (el valor

predeterminado es cero, indicando que el sistema coordenadas global)

• La proyección, px La fuerza axial P-delta sobre el eje X de CSYS

• La proyección, py La fuerza axial P-delta sobre el eje Y de CSYS

• La proyección, pz La fuerza axial P-delta sobre el eje Z de CSYS

Sólo uno de los parámetros p, px, py, pz o se debe dar para cada uno un elemento frame.

DESPLAZAMIENTO P-DELTA

Donde:-Po, es la fuerza axial P-delta.-cx, cy y cz, son los cosenos de los ángulos entre el eje local 1 del elemento frame. -X,Y, y Z son ejes del sistemas de coordenadas csys.

Las proyecciones de la fuerza axial P-delta es conveniente, cuando seespecifica la tensión en el cable principal de un puente colgante,puesto que la componente horizontal de la tensión es generalmenteel mismo para todos los elementos.

FUERZAS P-DELTA EN LOS ELEMENTO CONECTORES /SOPORTE

Efectos P-delta sólo puede considerarse en un elemento conector /Soporte si hay rigidez en la dirección axial (U1) grado de libertad paragenerar una fuerza axial. Un desplazamiento transversal en ladirección U2 o U3 crea un momento igual a la fuerza axial (P) veces lacantidad de la desviación (delta).

El total P-delta momento se distribuye a las articulaciones como la suma de:• Un par de igual y opuestas fuerzas de corte en los dos extremos

que causan un momento debido a la longitud del elemento• Un momento final I• Un momento final J

Las fuerzas de corte actúan en la misma dirección que eldesplazamiento de corte (delta), y los momentos que Actúanalrededor de los ejes de flexión perpendicular respectivamente.

Para cada dirección de desplazamiento de corte, puede especificartres fracciones correspondientes que indican como el momentototal P-delta se va a distribuir entre los tres momentos anteriores.Estas fracciones deben sumar uno.

Para cualquier elemento que tiene una longitud de cero, lafracción especificada por las fuerzas de corte se ignorará, y lasdos fracciones restantes deben ampliarse para que sumadas denuno..

OTROS ELEMENTOS

Para los tipos de elementos que no sean Frame de enlaces ySoporte, las tensiones en el elemento de cada uno se determinan enprimer lugar a partir de los desplazamientos calculados en la iteraciónanterior.

Estas tensiones son luego integradas sobre el elemento, con respectoa los derivados de las funciones de forma isoparamétricas para eseelemento, para calcular una matriz estándar rigidez geométrica querepresenta el efecto P-delta.

Esto se añade a la matriz de rigidez original del elemento elástico.Esta fórmula produce únicas fuerzas, sin momentos, en cada uniónen el elemento.

Elementos Shell que está modelando la placa de flexión sólo noproducirá ningún efecto P-delta, ya que no se tensiona en el plano-sedesarrollará

Análisis Inicial P-Delta

Es suficiente para considerar el efecto P-delta en la estructura bajoun conjunto de cargas (por lo general a gravedad), y considerartodos los demás análisis tanto lineal utilizando la matriz de rigidezdesarrollado para este conjunto uno de cargas P-delta

Esto permite que todos los resultados de análisis que se superponena los efectos de diseño.

Definir un caso no lineal de análisis estático que tiene, por lo menos:

• Establezca el nombre de, es decir, "PDELTA".• Empezar desde cero condiciones iniciales• Aplicar los casos de carga que provocan el efecto P-delta, a

menudo ésta será la carga muerta y una fracción de la carga viva• Para no linealidad geométrica, elegir efectos P-delta.

Nos referiremos a este caso estático no lineal como el caso inicial P-delta. A continuación, puede definir o modificar otros casos de análisis lineales para que utilicen la rigidez de la caja PDELTA:

• Casos lineal estática• Un análisis modal casos, por ejemplo llamado "PDMODES"• Lineal directo integración historia de tiempo de los casos• Casos de carga móvil

Otros casos de análisis no lineal se puede definir que se basan en los modos de caso PDMODES:

• Respuesta de espectro casos • Modales historia de tiempo de los casos

Los resultados de todos estos casos son superponibles, ya que son lineales y están basadas en la matriz de rigidez misma.

• Caso de pandeo que aplica las mismas cargas que hace caso PDELTA, y que comienza en cero condiciones (no es caso de PDELTA).

Los factores resultantes de pandeo le dará una indicación de hasta qué punto se deforme son las cargas que provocan el efecto P-delta.

Estructuras de la Edificación

Para la mayoría de las estructuras de edificio, edificios especialmentealtos, el efecto P-Delta de más preocupación se da en las columnasdebido a la carga de gravedad, incluyendo la carga muerta y viva.

Las fuerzas axiales de columna son la compresión, haciendo laestructura más flexible frente a cargas laterales.

Un edificio bien diseñado no debe tener importantes efectos P-Delta.Los análisis con y sin los efectos P-Delta producirá la magnitud de losefectos P-Delta por separado.

Si estos desplazamientos laterales difieren en más de 5%, para elmismo carga lateral, el diseño básico puede ser demasiado flexible yun nuevo diseño debe ser considerado

Los códigos de construcción (ACI 2002; AISC 2003) normalmente reconocen dos tipos de efectos P-Delta:

• El primero debido a la influencia sobre todo de la estructura y el

segundo debido a la deformación del elemento entre sus extremos.

El efecto anterior es a menudo importante, sino que puede ser

explicada con bastante precisión teniendo en cuenta la carga

vertical total a un nivel de historia, que es debido a las cargas de

gravedad y es poco afectado por las cargas laterales.

• Este último efecto es significativo sólo en columnas muy esbeltas

columnas o dobladas en curvatura simple (no es el caso habitual);

Esto requiere la consideración de las fuerzas axiales en los

miembros debido a la gravedad y las cargas laterales.

SAP2000 puede analizar estos dos efectos P-Delta.

El efecto P-Delta debido a la influencia de la estructura se puedeexplicar con precisión y eficiencia, incluso si cada columna esmodelado por un único elemento Frame, mediante el uso de lascargas mayoradas vivas y muertas en el caso de análisis inicial P-Delta.El análisis iterativo P-Delta debe converger rápidamente, por logeneral requieren pocas iteraciones.

Combinaciones de carga para ser considerado para el diseño:

(1) 1.4 carga muerta(2) 1,2 carga muerta + 1,6 carga viva(3) 1,2 peso muerto + 0,5 + 1,3 sobrecarga carga de viento(4) 1.2 carga muerta + 0.5 carga viva - 1.3 carga de viento(5) 0.9 carga muerta + 1.3 carga de viento(6) 0.9 carga muerta + 1.3 carga de viento

Forma conservadora:

• Combinación de carga en el caso de análisis inicial P-delta a ser 1,2veces la carga muerta más 0,5 veces la vivo cargar.

• Esta precisión se cuenta de este efecto en las combinaciones decarga 3 y 4 arriba.

• Manera conservadora se cuenta de este efecto en las combinacionesde carga 5 y 6.

• Este efecto P-delta no es generalmente importante en lascombinaciones de carga 1 y 2 ya que no hay carga lateral.

VIDEO

EFECTO P DELTA EN EL ANALISIS ESTRUCTURAL CON EL PROGRAMA SAP2000 ING CARLOS CORDOVA(descargaryoutube.com).flv

Estructuras de cables

El efecto P-Delta puede ser un factor muy importante a la rigidezde los puentes colgantes, puentes atirantados, y otras estructurasde cable. La rigidez lateral de los cables se debe casi enteramentea la tensión, ya que son muy flexibles en flexión cuando no haytensión.

En muchas estructuras de cables, la tensión en los cables esdebido principalmente a la carga de gravedad, y es relativamentepoco afectado por las otras cargas. Si este es el caso, es apropiadopara definir un primer caso de análisis P-delta que aplica unacombinación realista de la carga muerta y carga viva. Esimportante utilizar los valores realistas para la combinación decarga P-delta, ya que la rigidez lateral de los cables esaproximadamente proporcional a las fuerzas axiales P-delta.

Grandes deflexiones

La geometría de un cable cargado es fuertemente dependiente deltipo de carga aplicada. Debido a P-delta sólo consideradesviaciones pequeñas.

Puede ser necesario para corregir la geometría después de una o más pruebas preliminares que determinan la forma del cable bajo la combinación de carga P-delta.

Si el estiramiento o el giro del cable es grande (más de unas pocas centésimas de un por ciento), a continuación, las iniciales delta P-casos de análisis debe ser cambiado para incluir grandes deflexiones.

Torres arriostradas

En las torres arriostradas y estructuras similares, loscables están bajo una gran tensión producida pormétodos mecánicos que acortan la longitud de loscables. Estas estructuras pueden ser analizadas por losmismos métodos descritos anteriormente para puentescableados.

Los cables o arriostres generalmente se tensan al 10%de su Resistencia, la cual es proporcionada por elfabricante. Asi, por ejemplo, si el cable tiene unaresistencia a la ruptura de 4.95 Ton en tensión,entonces se acostumbra tensar los cables a 0.495 Ton.También se pueden tensar los cables con diferentesfuerzas, calculando una tensión tal que el sistema esteen equilibrio.

Grandes desplazamientos

Gran desplazamientos análisis considera las ecuaciones deequilibrio en la forma de configuración de la estructura. Grandesdesplazamientos y rotaciones se contabilizan, pero las tensionesse supone que son pequeñas.

Aplicación

Gran desplazamiento el análisis es muy adecuado para el análisis dela mayoría de estructuras de cables o de la membrana. Cableestructuras se modelan con elementos Frame / Cable, estructuras demembrana con elementos Shell completos (también puede usarelementos de tensión plana).

Al considerar grandes desplazamientos en estructuras de cables, noes necesario para utilizar sin compresión propiedades en loselementos. Si los elementos están suficientemente biendiscretizados, el cable naturalmente se abrocha y pandea bajocompresión.

• La membrana solo tiene grados de libertad en su plano • El elemento shell si tiene grados de libertad fuera de su plano.

EJEMPLO:

• Dicho de otro modo, suponiendo un elemento rectangular (4 nudos), si escoges tipo membrana, tienes dos grados de libertad por nudo (x e y). Para el mismo elemento rectangular, pero shell, tienes 3 grados por nudo.

• Desde el punto de vista de la rigidez, la membrana no presenta rigidez fuera de su plano, es decir, no se pueden determinar deformaciones verticales. Suele utilizarse el método del área tributaria para la descarga de los PP y las Sobrecargas de uso en los elementos tipo membrana. ¡¡¡¡Ojo en el caso de los balcones, no puedes utilizar membrana, tienen desplazamientos verticales!!!!!

• Para muros claramente se debe ocupar el elemento shell. Ahora por regla general se aplica el mismo elemento (shell), tanto para losas como para muros.

Características de Análisis No Lineal en sus modelos a través de la inclusión de efectos de segundo orden e incluir la estabilidad en el análisis de estructuras de Acero en General. Los efectos de segundo orden a considerar más representativos son:

P-D P-dEstructura con DesplomeMiembros no concéntricos fuera de la VerticalEsfuerzos Residuales en Elementos

P-D (Delta Mayor) se relaciona con los efectos que ocasionan lascargas verticales que inciden sobre la estructura desplazadalateralmente. Los Momentos inducidos en la estructura equivalen altotal de la carga vertical P multiplicada por el desplazamiento totalgenerado D para cada nivel.

P-d (Delta Menor) se relaciona con los efectos de la carga axial enun miembro con deflexión (curvatura) entre sus extremos; losMomentos inducidos en el miembro equivalen a la carga axial Pmultiplicada por la deflexión en el miembro d.

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