Preliminar-Traduccion ETABS - Menu Opciones de Analisis

Escribe traducción de palabras en ingles sobre temas tecnicos y de ingenieria civil. Tambien escribe traducciones que hayas hecho de manuales o textos.
Cerrado
Avatar de Usuario

Topic author
construaprende
Site Admin
Mensajes: 647
Registrado: Mar May 11, 2004 6:31 pm
Ubicación: Ciudad de México
Agradecido : 12 veces
Agradecimiento recibido: 6 veces
Zodiac: Leo
Contactar:
México

#1

Mié May 12, 2004 5:44 pm

Esta es una traducción preliminar, del avance sobre las traducciones de ETABS





Grados de Libertad Activos del Edificio



Los posibles grados de libertad de un edificio son UX, UY, UZ, RX, RY y RZ.



Especifique cuales de estos grados de libertad están activos para un modelo, de la manera siguiente:



1. Haga Clic en el comando del Menú Analizar > Opciones de Análisis para que aparezca el formato de Opciones de Análisis.



2. En el área de Grados de Libertad Activos del Edificio, dentro del formato de Opciones de Análisis, seleccionar o quitar los cuadros de los grados de libertad deseados. La selección de un cuadro asociado con un grado de libertad significa que el grado de libertad esta activo.



Están disponibles cuatro botones en esta área, para permitirle establecer rápidamente los grados de libertad para todos los casos típicos que se puedan presentar. Estos son:



o 3D Completo: Establece como activos todos los 6 grados de libertad. La mayoria de sus modelos de edificios deberán correr con esta opción.



o Plano XZ: Activa los grados de libertad UX, UZ y RY. Para marcos planos que se modelan en el plano global XZ.



o Plano YZ: Activa los grados de libertad UY, UZ y RX. Para marcos planos que se modelan en el plano global YZ.



o Sin Rotación en Z: Activa todos los grados de libertad excepto para RZ. A menudo, para satisfacer algunos reglamentos, los ingenieros corren análisis de fuerzas laterales de sus estructuras con varias excentricidades de masa positivas y negativas (carga lateral) a partir del centro de masa calculado del edificio y con todos los 6 grados de libertad activos. Adicionalmente, corren análisis con la masa (carga lateral) localizada en el centro de masas del edificio y restringiendo las rotaciones en Z.









Parámetros de Análisis Dinámico

Formato: Parámetros de Análisis Dinámico



Para Establecer los parámetros de análisis dinámico:



1. Hacer clic en el comando del Menu Analizar > Opciones de Análisis para llamar al formato de Opciones de Análisis.



2. Seleccionar el cuadro de Análisis Dinámico, si aún no esta seleccionado y hacer clic en el botón Establecer Parámetros Dinámicos. Esto abre el formato de Parametros de Análisis Dinámicos.



3. Ingrese los datos apropiados en este formato. Los siguientes elementos de la lista describen los datos requeridos para este formato:



Número de Modos: Especifica el número de Eigen modos o Ritz el cual desee que ETABS capture.



Tipo de Análisis: Escoga el análisis eigenvector o vector-ritz en esta área.



Si esta corriendo un análisis de espectro de respuesta o de tiempo historia, recomendamos ampliamente que use vectores-ritz. Es especialmente importante que use vectores ritz cuando realice un análisis de tiempo historia no-lineal.







Parametros del Eigenvalor:



Esta área del formato esta activada solamente si selecciona "Eigenvector" en el área de Tipo de Análisis. Los siguientes parámetros se especifican en esta área:



Frecuencia Alterna (Centro): Esta es el centro del rango de frecuencia ciclica, ¦0.



Frecuencia Pico (Radio): Esta es el radio del rango de frecuencia ciclica, también conocida como la frecuencia pico, ¦max.



Tolerancia Relativa: Esta es la tolerancia de convergencia relativa, e..



Incluir Modos de Masa Residual: Si selecciona este cuadro, ETABS calcula los modos de masa-redidual (masa omitida). El propósito de estos modos es el de aproximar el comportamiento de frecuencia-alta cuando la relación de participación de masa para una dirección dada de una carga de aceleración, sea menor que el 100%. Cuando se escoge esta opción, el número de modos eigenvectores recuperados es 3 menos que el número especificado y se reportan hasta 3 modos de masa-residual diferentes de cero. Asi, cuando se selecciona el cuadro de inclusión de modos de masa residual, al menos se necesitan pedir cuatro modos porque los últimos 3 modos se reservan automáticamente para los modos de masa-residual. Los valores predeterminados para los parámetros del Eingenvalor serán suficiente para la mayoría de los análisis.



Vectores iniciales Ritz



Esta área del fotmato esta solamente activa si selecciona "Vectores Ritz" en el área de Tipo de Análisis.



Vectores de conexión NoLineal



El cuadro de selección de inclusión de Vectores de conexión No-Lineal está visible si asignó propiedades de conexión en su modelo. El cuadro de selección esta activo si ambas propiedades de conexión son asignadas y además se especifica el tipo de análisis de Vectores Ritz. Si selecciono el cuadro de Inclusión de Vectores de conexión No-Lineal, ETABS proporciona automáticamente un vector inicial de carga para cada grado de libertad no-lineal en cada elemento de conexión. Cuando use esta opción, asegurese de especificar un número de modos suficiente que permita a ETABS capturar los modos asociados con estos vectores especiales de inicio. ETABS no agrega modos adicionales al número que solicitó cuando selecciono el cuadro de Inclusión de Vectores de conexión No-Lineal.















Análisis Eigenvector

El análisis Eigenvector involucra la solución del problema generalizado del eigenvalor.







dónde K es la matriz de rigidez, M es la matriz diagonal de masa, W2 es la matriz diagonal de eigenvalores, y F es la matriz de los eigenvectores correspondientes (formas modales).



Cada par eigenvalor-eigenvector se llama un modo natural de vibración de la estructura. Los modos se identifican por números del 1 al n en el orden en el cual los modos se encuentran en el programa.



El eigenvalor es la raíz cuadrada de la frecuencia circular, w , para ese modo (a menos que se use una frecuencia a cambio). La frecuencia ciclica, f, y el periodo, T, del modo se relacionan a w mediante las ecuaciones siguientes:



y





Puede especificar lo siguiente:



Numero de Modos



Puede especificar el número de modos, N, que se encontraran. El programa buscara los N modos de frecuencia-menor (periodo-mayor). Si una frecuencia diferente de cero alterna ha sido especificada, el programa buscara los N modos con frecuencias cercanas al valor alterno, fo.



El número de modos actualmente encontrado, n, esta límitado por:



El número de modos solicitado, N.



El número de modos presente en el rango de frecuencia especificado.



El número de grados de libertad de masa en el modelo.



Un grado de libertad de masa es cualquier grado de libertad activo que posee momento de inercia de masa traslacional o de masa rotacional. La masa puede haber sido asignada directamente del nodo o puede venir de elementos/objetos conectados.



Solamente los modos que realmente se encuentran estarán disponibles para cualquier procedimiento de análisis de espectro-respuesta o tiempo-historia.



Rango de Frecuencia



Puede especificar un rango de frecuencia restringida dentro del cual se busquen los eigen-modos usando los parámetros:





fo = el centro del rango de frecuencia ciclica, conocido como frecuencia alterna



fmax = el radio de la frecuencia ciclica, conocido como frecuencia pico







El programa solo buscará modos con frecuencias f que satisfagan esta ecuación:





El valor predeterminado de fmax = 0 no restringe el rango de frecuencia de los modos.



Los Modos se encuentran en el orden creciente de la distancia de la frecuencia, desde la alterna. Esto continua hasta que: el pico se alcanza, el número de modos haya sido encontrado, o el número de grados de libertad de masa haya sido alcanzado.



Una estructura estable tendra todas las frecuencias naturales positivas. Cuando se realiza un análisis sísmico y la mayoría de los otros análisis, los modos de frecuencia-mas-baja son generalmente de mayor interes. Entonces es apropiado usar el alterno predeterminado a cero, resultando que se calculen los modos de frecuencia-mas-baja de la estructura. Si el valor alterno no es cero, se pueden realizar entonces análisis de espectro de respuesta y de tiempo-historia; sin embargo, no se permiten análisis estáticos lineales y análisis iniciales P-Delta.



Si se sabe que la carga dinámica será de frecuencia alta, como la causada por vibración de maquinarias, puede ser mas eficiente usar un alterno positivo cercano al centro del rango de la frecuencia de la carga.



Una estructura que sea inestable cuando se descargue tendrá algunos modos con frecuencia cero. Estos modos podrán corresponder al movimiento de cuerpo-rigido de una estructura inadecuadamente soportada, o a mecanismos que puedan estar presentes dentro de la estructura. No es posible calcular la respuesta estática de tal estructura. Sin embargo, si se usa un valor alterno negativo y bajo, se podran entonces encontrar los modos de vibración de frecuencia-menor de la estructura, incluyendo la frecuencia-cero en modos de estabilidad. Esto requiere que este presente alguna masa que se activa por cada modo de inestabilidad. Asi la frecuencia alterna ocasionalmente podrá ser útil al depurar una estructura inestable.



Una estructura que colapse bajo la carga P-Delta tendrá algunos modos con frecuencia cero o negativa. Durante la solución de la ecuación, el número de frecuencias menores que la alterna se determinan y guardan en el archivo de registro log. Si esta usando un alterno negativo o cero y el programa detecta un modo de frecuencia-negativo, el análisis se interrumpira debido a que los resultados serian absurdos. Si usa un alterno positivo, el programa permitirá que se encuentren frecuencias negativas; sin embargo, los resultados estáticos y dinámicos subsecuentes serán valores absurdos.



Cuando se usa una frecuencia alterna, la matriz de rigidez es modificada al restarsele la matriz de masa multiplicada por wo2 , donde o = 2p fo. Si el alterno es un valor cercano de una frecuencia natural de la estructura, la solución se vuelve inestable y se detendra durante la solución de la ecuación. Corra de nueva el análisis usando una frecuencia alterna ligeremente diferente.



La frecuencia circular, w , de un modo se determina del eigenvalor alternado, m , como se muestra en la siguiente ecuación:







Tolerancia de Convergencia



ETABS resuelve para los pares eigenvalor-eigenvector usando un algoritmo de iteracción acelarada de subespacio. Surante la fase de solución, el programa imprime los eigenvalores aproximados después de cada iteracción. Mientras convergen los eigenevctores, van siendo removidos del subespacio y se introducen vectores nuevos aproximados. Para detalles del algoritmo, ver Wilson and Tetsuji (1983).



Puede especificar la tolerancia de convergencia relativa, e , para controlar la solución; el valor predeterminado ese=10-6. La iteracción para un modo particular continuará hasta que el cambio relativo en el eigenvalor entre iteracciones sucesivas sea menor que 2e, ej., hasta:







donde m es el eigenvalor relativo para la frecuencia alterna, y "i" y "i+1" denotan números de iteracción susecivos.



En el caso usual donde la frecuencia alterna es cero, el control para la convergencia se vuelve aproximadamente el mismo que:





o





permitiendo que la diferencia entre dos iteracciones sea pequeña.



Note que el error en los eigenvectores generalmente será mayor que el error en los eigenvalores. El error relativo en el balance global de fuerzas para un modo en particular da una medida del error del eigenvector. Este error puede normalmente reducirse usando un valor de tolerancia de convergencia menor, a cambio de mas tiempo en el procesamiento.







Referencia



Wilson, E. L. and I. J. Tetsuji. 1983. An Eigensolution Strategy for Large Structures. Computers and Structures. Volume 16.



Modos de Masa Residual



Los modos de masa-residual (masa omitida) pueden calcularse como una opción para eigen análisis. Los modos se calculan para intentar aproximar el comportamiento de frecuencia-alta, cuando la relación de participación de masa para una dirección dada de las cargas aceleradas, sea menor que 100%.



Para una carga de aceleración dada, mux , la carga de masa omitida es aquella porción de carga que no puede representarse por los eigen modos que se encontraron. El desplazamiento estático correspondiente a esta carga de masa-omitida es el modo de masa omitida. Un modo de masa omitida puede calcularse para cada dirección de aceleración traslacional. Si la relación de participación de masa acumulativa para una dirección dada de aceleración es 100%, entonces no hay masa omitida y el modo de masa omitida no se calcula.



Se asigna un periodo a cada modo de masa-omitida que es calculado por le método estandar de cociente de Rayleigh. Tipicamente este periodo será un promedio de todos los eigen modos omitidos que son excitados por las cargas de aceleración. Una relación de participación de masa se calculará para los modos de masa-omitida. En general, las relaciones de participación de masa acumulativa, incluyendo los modos de masa-omitida, aún no serán el 100%, porque los modos de masa-omitida son solamente aproximaciones estáticas a la respuesta de frecuencia-alta, y no a los modos dinámicos verdaderos.



Cuando están presentes, los modos de masa-residual se incluyen automáticamente en los análisis de Espectro-Respuesta y Tiempo-Historia. Para los análisis Ritz, los modos de masa residual siempre se incluyen automáticamente para todos los vectores de carga de inicio.



















Análisis P-Delta Inicial



La opción de análisis P-Delta inicial cuenta para el efecto de una carga grande de compresión o tensión sobre la rigidez transversal de elementos en la estructura. La compresión reduce la rigidez lateral, y la tensión la aumenta. Este es un tipo de condición no-lineal geometrica conocida como efecto P-Delta. El análisis P-Delta inicial no incluye efectos de esfuerzos-grandes o rotaciones-grandes.



Esta opción es particularmente util al considerar el efecto de cargas gravitacionales sobre la ridigez lateral de estructuras de edificios, como es requierido por ciertos códigos de diseño. Otras aplicaciónes están disponibles.



El análisis P-Delta inicial en ETABS considera el efecto P-Delta de un estado único de carga sobre la estructura. Existen dos formas de especificar esta carga:



Como una combinación especificada de caso de carga estática; a esta se le llama combinación de carga P-Delta. Por ejemplo, esta puede ser la suma de un caso de carga muerta mas una fracción de un caso de carga viva. Este método requiere de una solución iteractiva para determinar el efecto P-Delta sobre la estructura.



Como una carga de nivel-por-nivel sobre la estructura calculada automáticamente a partir de la masa en cada nivel. Este método es aproximado, pero no requiere de una solución iteractiva.



Cuando se solicita un análisis P-Delta inicial, este se realiza antes de todos los análisis estaticos-lineales, modales, de espectro-respuesta y de tiempo-historia en la misma corrida de análisis. El análisis P-Delta inicial esencialmente modifica las características de la estructura, afectando los resultados de todos los análisis subsecuentes que se realicen.



Como una excepción importante, el análisis P-Delta inicial no afecta el análisis estático-No-Lineal. Los análisis estáticos No-Lineales consideran el efecto P-Delta por separado, si es solicitado.



Debido a que la carga que causa el efecto P-Delta es la misma para todos los casos de análisis lineales, sus resultados pueden ser superpuestos en las combinaciones de carga.



El Análisis P-Delta inicial bajo la combinación de carga P-Delta es iteractivo por esencia, y puede aumentar considerablemente el tiempo de procesamiento en la computadora. Incluso el análisis P-Delta inicial puede hacer la interpretación de los resultados más dificil. Se recomienda ampliamente que realice un análisis lineal preliminar para revisar su modelo para hacer correcciones antes de usar el análisis P-Delta inicial.



Solucion Iteractiva



Cuando usted especifica una combinación de carga P-Delta, los siguientes parámetros también pueden especificarse para controlar la solución iteractiva:



Número Maximo de Iteracciones: Usado para prevenir tiempo de calculo de computadora excesivo, debido a que cada iteracción requiere casi igual de tiempo que un análisis estático lineal. El predeterminado es uno.



Tolerancia de Convergencia de Desplazamiento Relativa: Este elemento mide la convergencia. El valor predeterminado es 0.001. Si el cambio relativo de desplazamiento de una iteracción a la siguiente es menor que la tolerancia, entonces no se realizarán más iteracciones. El cambio relativo en desplazamiento se define como la relación del cambio máximo en desplazamiento entre el desplazamiento mayor en cualquier iteracción. Note que las rotaciones y traslaciones son tratadas por igual. Si la convergencia no se ha obtenido después de que se ha realizado el número máximo de iteracciones, los resultados del análisis pueden ser sin sentido, y deberán de considerarse con gran escepticismo. La falla en la convergencia puede deberse a varias causas:



Se permitieron pocas iteracciones. Un número razonable es normalmente de 2 a 5, aunque pueden requerirse mas, dependiendo del problema particular en cuestión.



Que se use una tolerancia de convergencia muy pequeña. Un valor razonable depende del problema en particular. Teniendo cuidado, sin embargo, que al usar un valor muy grande puede resultar que la convergencia dispare los resultados.



La estructura esta cerca del colapso por pandeo. La estructura deberá rigidizarse contra el pandeo, o reducirse la magnitud de la combinación de carga P-Delta.



Pandeo



Si están presentes cargas axiales de compresión P-Delta y son lo suficientemente grandes, la estructura puede pandearse. Tanto el pandeo local de elementos individuales como el pandeo global de la estructura completa, son ambos posibles. El programa no hace distinción entre pandeo local o global.



Si el programa detecta que ha ocurrido el pandeo, termina el análisis y no se producen resultados. Esto es porque el análisis de una estructura que tiene pandeo requiere la consideración de efectos de grandes-desplazamientos que solo son considerados durante análisis estáticos no-Lineales.



Puede usarse un análisis P-Delta inicial para estimar las cargas de pandeo realizando una serie de análisis, cada vez aumentando la magnitud de la combinación de carga P-Delta, hasta que el pandeo se detecte. Las contribuciones relativas de cada caso de carga estático a la combinación de carga P-Delta deben mantenerse igual, aumentando todos los factores de escala del caso de carga en la misma cantidad entre corridas.



es importante entender que no hay una carga de pandeo única para una estructura. Mas bien, hay una carga de pandeo diferente correspondiente a cada distribución espacial de cargas. Si el pandeo de una estructura es una preocupación bajo varias situaciones de carga, la carga de pandeo deberá de estimarse separadamente de cada situación, como se describe arriba, empezando con combinaciones de carga P-Delta diferentes.



Aplicación Practica



Para la mayoría de las estructuras de edificios, especialmente edificios altos, el efecto P-Delta de mayor interes ocurre en las columnas debido a la carga de gravedad, incluyendo carga muerta y viva. Las cargas axiales de columnas son compresivas, haciendo a la estructura más flexible contra las cargas laterales.



Los códigos de diseño (ACI 1999; AISC 1994) normalmente reconocen dos tipos de efecto P-Delta: el primero es causado por el balanceo total de la estructura y el segundo es causado por la deformación del elemento entre sus esquinas. El efecto anterior es normalmente significativo; puede ser considerado con bastante precisión considerando la carga vertical total en un nivel, el cual es causado por cargas de gravedad y no es afectado por cargas latarales. El efecto posterior es significante solamente en columnas muy esbeltaz o columnas combadas en curvatura simple (no el caso usual); esto requiere la consideración de fuerzas axiales en los elementos debido a ambas cargas de gravedad y laterales.



ETABS puede analizar ambos efectos P-Delta. Sin embargo, se recomienda que el efecto anterior sea considerado para el análisis, y el efecto posterior sea considerado para el diseño usando los factores de ampliación de momentos aplicables en los códigos de edificaciones (White y Hajjar 1991). Asi es como el chequeo de diseño trabaja en ETABS.







Referencias



Whilte, D.W. and J.F. Hajjar. 1991. Application of Second-Order Elastic Analysis in LRFD: Research to Practice. Engineering Journal. AISC. Vol. 28. No. 4, pp. 133-148.


Cerrado
  • Temas similares
    Respuestas
    Vistas
    Último mensaje

Volver a “Traducciones”

  • Información