Prácticas informáticas de Ingenierı́a Computacional de Estructuras

Abstract

El texto recoge los guiones de las prácticas informáticas que se han desarrollado en la asignatura Ingeniería Computacional de Estructuras (2º del máster en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la UPV) durante los últimos cursos. Se incluyen en este mismo ítem los archivos de entrada de datos necesarios para poder realizar tales prácticas, en formato s2k, fácil de adaptar a futuras versiones del programa si estas no los leen directamente.

La finalidad de estas prácticas es doble: que el estudiante conozca algunos elementos de modelización necesarios para desarrollar modelos estructurales de cierta sofisticación y sepa donde buscar si necesita otros más complejos, y que se familiarice con los procedimientos que permiten desarrollar algunos cálculos de cierta complejidad que exige la normativa actual.

El texto describe seis prácticas, cada una de las cuales consta de varias partes que se ocupan de diferentes aspectos del problema que tratan.

La primera práctica trata los siguientes aspectos: 1) barras que no resisten a tracción o a compresión, 2) muelles como enlace interno, con respuesta lineal o no lineal de distintos tipos, 3) muelles como enlace externo, con respuesta lineal o no lineal de distintos tipos, y 4) vigas sobre cimentación elástica y despegue.

Las prácticas 2 y 3 se ocupan del análisis cinemáticamente no lineal y de las imperfecciones. En la primera de ellas se aborda la definición del defecto de verticalidad en edificios de tres modos: 1) modificando las coordenadas de los nudos; 2) mediante unas fuerzas equivalentes en cada planta, que se implementarían una a una; y 3) calculando tales fuerzas equivalentes barra a barra, usando una hoja de cálculo para hacerlo, e importándolas posteriormente a SAP2000. En cada caso se comparan los resultados obtenidos mediante un análisis lineal sobre la estructura teórica, un análisis lineal sobre la estructura con imperfecciones y un análisis cinemáticamente no lineal sobre la estructura con imperfecciones. También se verifica que el modo de introducir el defecto de verticalidad en el modelo no de forma significativa afecta a los resultados.

En la tercera práctica se plantea el modo de definir las fuerzas equivalentes al defecto de verticalidad mediante las cargas "notional" que tiene predefinidas el programa, se presenta un ejemplo que hace dudar de que el defecto de verticalidad sea la imperfección más desfavorable en todos los casos, se desarrolla la determinación de cargas críticas y modos de pandeo y, por último, se presenta el modo de implementar la imperfección afín a un modo de pandeo que definen el Eurocódigo 3 y la parte de puentes del Eurocódigo 2.

La práctica 4 aborda la determinación de frecuencias naturales y modos de vibración de una estructura, la toma en consideración (de forma aproximada) de la no linealidad cinemática en dicho proceso, la determinación de la masa modal efectiva asociada a cada modo de vibración y, por último, las dificultades para identificar los modos de vibración traslacionales y rotacionales que menciona la norma sismoresistente NCSE-02 en estructuras irregulares o asimétricas.

La práctica 5 comienza con la determinación del espectro de pseudoaceleraciones que define la NCSE-02, muestra el modo de implementar el análisis modal espectral en SAP2000 y señala las particularidades de la salida de resultados de este tipo de análisis. En la segunda parte, describe el conjunto de combinaciones en ELU que requeriría el cálculo a tiempo 0 de un edificio de hormigón armado, haciendo especial hincapié en las que incluyen la acción sísmica.

En cuanto a la práctica 6, en su primera parte se ocupa del modo de llevar a cabo el análisis de la vibraciones que origina, en una estructura, el paso de un vehículo que la recorre a cierta velocidad. Este es el tipo de cálculo que exige la Instrucción de Acciones en Puentes de Carretera, IAP-11, para verificar el ELS de vibraciones, que pretende garantizar el confort de los peatones en puentes con aceras que permitan su tránsito. La segunda parte de esta práctica se dedica al modo de determinar las líneas de influencia y las envolventes de esfuerzos, desplazamientos y reacciones originadas por un tren de cargas que puede ocupar diferentes posiciones sobre la estructura. Estos procedimientos son útiles para evaluar los efectos de la sobrecarga de uso en puentes.