A diferencia de RFEM 5, donde se pide proporcionar los datos de entrada para el análisis modal en el módulo adicional asociado, el complemento Análisis modal en RFEM 6/RSTAB 9 está completamente integrado en el programa. Puede usarlo para determinar los valores propios más bajos de la estructura y puede ajustar el número de valores propios que se deben considerar. También puede definir varios análisis modales (por ejemplo, cuando desee analizar diferentes masas o modificaciones de rigidez).
Algunas características del complemento son la consideración automática de masas del peso propio, la importación directa de masas de casos de carga o combinaciones de carga, y la definición de masas adicionales, así como la omisión de masas de cualquier objeto del modelo. Estas y otras características del complemento se analizarán con más detalle en el siguiente artículo.
Importación de masas
En RFEM 6, hay varias opciones a su disposición para definir masas para el análisis modal. Las masas del peso propio se consideran automáticamente, y puede considerar las cargas y masas directamente en el caso de carga del tipo de análisis modal, como se muestra en la Imagen 1. También tiene la posibilidad de seleccionar si considerar las cargas completas como masas, los componentes de la carga en la dirección Z global o solo los componentes de la carga en la dirección de la gravedad.
Además, o como alternativa a las opciones para importar masas descritas anteriormente, puede definir manualmente combinaciones de cargas a partir de las cuales se considerarán las masas en el análisis modal. Si ha seleccionado una norma de diseño (Imagen 2), puede crear una situación de proyecto con un tipo de combinación sísmica/masa para que el programa calcule automáticamente una situación de masa para el análisis modal de acuerdo con la norma de diseño preferida, como se muestra en la Imagen 3.
En otras palabras, el programa crea una combinación de cargas basada en los coeficientes de combinación preestablecidos para la norma seleccionada, que contiene las masas que se utilizarán para el análisis modal.
Adición de masas
Si desea considerar otras cargas como masas además de las cargas estáticas, puede hacerlo para cargas en nudos, barras, líneas y superficies en RFEM 6. This can be done by selecting Mass as a load type when defining the load of interest. Para estas cargas, es posible definir una masa o componentes de masa en las direcciones X, Y y Z. For nodal masses, you can also specify moments of inertia X, Y, and Z in order to model more complex mass points. Esto se muestra en la Imagen 4.
Omisión de masas
A menudo es necesario ignorar las masas, especialmente cuando la salida de resultados del análisis modal va a ser empleada por el análisis sísmico, donde se requiere el 90% de la masa modal efectiva en cada dirección para el cálculo.
Por lo tanto, puede ignorar las masas en todos los apoyos rígidos en línea y en nudos para que el programa desactive automáticamente las masas asociadas con ellos, pero también puede seleccionar manualmente los objetos para los cuales las masas deberían ignorarse para el análisis modal. Esto último se muestra en la Imagen 5 donde se prefiere una selección definida por el usuario, y los objetos, así como sus componentes de masa asociados, se seleccionan para omitir la masa.
Importación de estados iniciales
Al definir los datos de entrada para el caso de carga del análisis modal, puede considerar un caso de carga cuyas rigideces representan la posición inicial para el análisis modal. You can do this by using the "Consider initial state from" option shown in Image 6. Hence, if you open the "Initial State Settings" dialog box and define Stiffness as a type of initial state, you can consider the stiffness of the system if tension members fail in the load case from which the initial state is considered. La rigidez de este caso de carga se considera luego en el análisis modal y se obtiene un sistema más blando.
Consideración de imperfecciones en RFEM 5 y RSTAB 8
Como se muestra en la Imagen 7, las imperfecciones también se pueden considerar al definir un caso de carga de análisis modal. Los tipos de imperfección aplicables en el análisis modal son imperfecciones locales, cargas ficticias del caso de carga, verticalidad inicial a través de la tabla, deformación estática, modo de vibración dinámico y grupo de casos de imperfección.
Modificaciones estructurales
En RFEM 6, puede definir fácilmente modificaciones estructurales en casos de carga del tipo Análisis modal. Por ejemplo, puede ajustar individualmente la rigidez de materiales, secciones, barras, superficies, articulaciones y apoyos. También puede modificar las rigideces para algunos complementos de cálculo. Una vez seleccionados los objetos, sus propiedades de rigidez se adaptan al tipo de objeto y puede definirlos en pestañas separadas, como se muestra en la Imagen 8.
Si está interesado en analizar el fallo de un objeto (por ejemplo, un pilar) en el análisis modal, puede hacerlo en la ventana Modificación estructural desactivando los objetos de interés, como se muestra en la Imagen 9.
Methods for Determining Number of Mode Shapes
Hay dos métodos disponibles para determinar el número de las deformadas de los modos. La primera es definir manualmente el número de deformadas más pequeñas que se van a calcular. El número de deformadas modales disponibles depende de los grados de libertad (es decir, el número de puntos de masa libre multiplicado por el número de direcciones en las que actúan las masas), pero está limitado a 9.999.
La otra opción es establecer la frecuencia natural máxima para que las deformadas de los modos se determinen automáticamente hasta que se alcance la frecuencia natural establecida. Ambas opciones se muestran en la Imagen 10.
Salida de valores propios, frecuencias angulares, frecuencias naturales, períodos naturales, masas modales, masas modales eficaces, factores de masa modales y factores de participación
Una vez realizado el cálculo, los resultados del análisis modal están disponibles tanto gráficamente como en tablas. In this manner, you can display the Results tables for the Modal Analysis load case(s) and see the eigenvalues, angular frequencies, natural frequencies, and natural periods of the structure. Además, puede mostrar masas modales eficaces, factores de masa modales y factores de participación, como se muestra en la Imagen 11.
Determinación de masas en nudos o puntos de malla de EF
Los resultados del análisis modal en RFEM 6 también incluyen la salida tabular y gráfica de masas en puntos de malla. This way, you can check the imported masses that depend on various settings of the modal analysis and can be displayed in the Masses in Mesh Points tab of the Results table.
La tabla proporciona una descripción general de los siguientes resultados: direcciones de traslación de la masa (mX, mY, mZ ), direcciones de rotación de la masa (mφX, mφY, mφZ ) y la suma de las masas. Si está interesado en una evaluación gráfica rápida, también puede mostrar gráficamente las masas en los puntos de malla. Ambas opciones se muestran en la Imagen 12.
Visualización y normalización de modos de vibración
Como ya se mencionó, los resultados de un caso de carga de análisis modal se muestran en el programa después de un cálculo con éxito. Por lo tanto, puede ver inmediatamente la forma del primer modo gráficamente o como una animación. En RFEM 6, puede ajustar fácilmente la visualización de la normalización de la forma del modo de vibración.
ou can do this directly in the Results navigator, where you should select one of the three options for the visualization of the mode shapes: escalar el valor del vector de forma de modo uj a 1 (considera solo los componentes de traslación); seleccionar el componente de traslación máximo del vector propio y ajustar a 1; o considerar el vector propio completo (incluidos los componentes de rotación), seleccionar el máximo y establecerlo en 1. Esto se muestra en la Imagen 13.
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