Lo ilustramos con el siguiente ejemplo de una conexión de chapa frontal del pilar continuo con la viga.
Se establece que se va a calcular la rigidez al giro para el momento respecto al eje y, y obtuvimos los siguientes resultados:
SMy+ = SMy- = 21,5 MNm/rad
La rigidez inicial para momentos positivos y negativos es la misma en este ejemplo porque la geometría de la unión es simétrica respecto al eje y. Si no fuera así, los resultados serían diferentes.
Pero, ¿cómo obtuvimos el número 21,5 MNm/rad?
La rigidez inicial se calcula utilizando el análisis por elementos finitos, donde se modelan dos submodelos:
- Submodelo de superficie: Este submodelo es el mismo que se usa para el análisis tensión-deformación. Está apoyado en todos los extremos de la barra por apoyos rígidos y cargado por una fuerza unitaria en el extremo elegido de la barra para el análisis de rigidez. Tanto la carga negativa como la positiva se consideran en dos casos de carga diferentes. El apoyo en nudo en la barra verificada se desactiva en estos casos de carga utilizando un objeto de Modificación estructural.
- Submodelo de barra: Este submodelo se construye utilizando barras análogas al submodelo de superficies, y las conexiones entre ellas son rígidas. El propósito de este submodelo es corregir la deformación causada por el efecto de la deformación de la barra.
Bien, tengo estos dos submodelos calculados. Pero, ¿cómo puedo derivar la rigidez inicial de los resultados?
En nuestro ejemplo, queremos calcular la rigidez al giro de la viga. Por lo tanto, nos concentramos en el giro φy al final de la viga.
Luego hacemos la corrección:
φy (final) = φy (submodelo de superficie) - φy (submodelo de barra) = 0,016768 - 0,004497 = 0,012271 mrad
Cuando tenemos el giro final φy, entonces podemos calcular la rigidez inicial:
SMy = My / φy (final) = 0,000264 MNm / 0,000012271 rad = 21,5 MNm/rad
Así que esa es toda la ciencia. Funciona de manera similar para la rigidez al giro en la segunda dirección y para la rigidez axial.
Hay algunas notas importantes a considerar al usar esta función:
- La rigidez inicial se determina en base a un modelo de barra con contactos rígidos. Si se agregan placas adicionales al modelo, como rigidizadores o cartelas, el submodelo de superficie puede volverse más rígido que el submodelo de barra, lo que resulta en una rigidez infinita (S = ∞). Esto puede parecer extraño, pero es correcto. Desde la perspectiva del modelo de barra global, una conexión rígida de este tipo se seguiría modelando como un contacto rígido entre barras. A veces, incluso una unión aparentemente menos rígida puede tener una rigidez mayor de la esperada. Sin embargo, es crucial comprender las implicaciones para el modelo de barra global. Si un contacto rígido se coloca en condiciones menos rígidas, una mayor rigidez puede no tener un significado importante para el modelo de barra global.
- Con el desarrollo futuro del submodelo (malla independiente, mejora de los detalles de los extremos de las barras o mejoras de los detalles de los pernos y soldaduras), los resultados iniciales de la rigidez pueden cambiar mucho aparentemente. Sin embargo, no tiene que significar tanto para el uso de la rigidez en el modelo. Por lo tanto, es muy importante acceder a estos cambios futuros con todo el contexto. Antes de la integración automática del modelo de la unión, planeamos implementar la clasificación de la unión según a su rigidez inicial (rígida, semirrígida y articulada). Esto debería ayudar como orientación en los resultados.
Y aquí hay un ejemplo al final. En la siguiente imagen, puede ver seis ejemplos de conexiones con diferentes rigideces, junto con una comparación con conexiones completamente rígidas y completamente articuladas en el modelo de barra. Actualmente, todos los ejemplos se denominan semirrígidos, pero una vez que se complete la clasificación, es probable que algunos de ellos se clasifiquen como rígidos o articulados. Las articulaciones en el modelo global de barras se deberían establecer en consecuencia, teniendo en cuenta esta clasificación.
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