Modos de vibración y participación de masas en columna de acero

[Leon8]

Tengan todos una buena tarde.
Deseo comentarles lo siguiente y solicitar su ayuda para resolver un par de dudas que tengo con mi modelo en Sap2000.

La estructura consta de dos perfiles tubulares redondos que componen una columna (uno, de mayor diámetro que va desde el apoyo sobre la fundación hasta la mitad de la columna, y otro, de menor diámetro colocado desde su mitad hasta la cúspide). En la cúspide se encuentra un sistema que sujeta una antena satelital de 4m de diámetro. Con respecto a ello tengo las siguientes dudas:

1) Para el análisis sísmico, ¿cuántos modos de vibración debiese considerar?. En mi opinión, son 6 modos por la columna, 3 modos por el sistema que sujeta la antena más la antena; en total 9 modos de vibración)

2) ¿Debo considerar la fundación como parte de la masa sísmica (Mass Source)?. Mi duda surge porque al calcular la participación de las masas sin la fundación tengo una participación mayor al 90% en X e Y, pero al incluir la fundación en el modelo y calcular la participación de masas, esta baja a 16%, ¿o al modelar las fundaciones junto con la estructura debo agregar más modos de vibración?.

Espero haberme explicado bien, cuento con su ayuda.
Desde ya muchas gracias.

[mccloud_1]

1) Para el análisis sísmico, ¿cuántos modos de vibración debiese considerar?. En mi opinión, son 6 modos por la columna, 3 modos por el sistema que sujeta la antena más la antena; en total 9 modos de vibración)

Debes considerar tantos modos de vibración como sean necesarios para alcanzar una participación de la masa superior al 90%, tu caso se asemeja a el de un modelo de péndulo invertido, así que desde el primer modo de vibración ya debería alcanzarse esa masa en una direccion de analisis. Tres modos serán más que suficientes para cumplir con este requisito normativo.

2) ¿Debo considerar la fundación como parte de la masa sísmica (Mass Source)?. Mi duda surge porque al calcular la participación de las masas sin la fundación tengo una participación mayor al 90% en X e Y, pero al incluir la fundación en el modelo y calcular la participación de masas, esta baja a 16%, ¿o al modelar las fundaciones junto con la estructura debo agregar más modos de vibración?.

No debes incluir la masa de la fundación en tu análisis ya que para determinar el cortante en la base se consideran solo las masas que están por encima del nivel de base o terreno.

[pannus0]

Tengan todos una buena tarde.
Deseo comentarles lo siguiente y solicitar su ayuda para resolver un par de dudas que tengo con mi modelo en Sap2000.

La estructura consta de dos perfiles tubulares redondos que componen una columna (uno, de mayor diámetro que va desde el apoyo sobre la fundación hasta la mitad de la columna, y otro, de menor diámetro colocado desde su mitad hasta la cúspide). En la cúspide se encuentra un sistema que sujeta una antena satelital de 4m de diámetro. Con respecto a ello tengo las siguientes dudas:

1) Para el análisis sísmico, ¿cuántos modos de vibración debiese considerar?. En mi opinión, son 6 modos por la columna, 3 modos por el sistema que sujeta la antena más la antena; en total 9 modos de vibración)

2) ¿Debo considerar la fundación como parte de la masa sísmica (Mass Source)?. Mi duda surge porque al calcular la participación de las masas sin la fundación tengo una participación mayor al 90% en X e Y, pero al incluir la fundación en el modelo y calcular la participación de masas, esta baja a 16%, ¿o al modelar las fundaciones junto con la estructura debo agregar más modos de vibración?.

Espero haberme explicado bien, cuento con su ayuda.
Desde ya muchas gracias.

La estructura consta de dos perfiles tubulares redondos que componen una columna (uno, de mayor diámetro que va desde el apoyo sobre la fundación hasta la mitad de la columna, y otro, de menor diámetro colocado desde su mitad hasta la cúspide). En la cúspide se encuentra un sistema que sujeta una antena satelital de 4m de diámetro

el criterio es semejante al una valla publicitaria, donde la masa está en la parte final o cúspide del elemento

1) Para el análisis sísmico, ¿cuántos modos de vibración debiese considerar?. En mi opinión, son 6 modos por la columna, 3 modos por el sistema que sujeta la antena más la antena; en total 9 modos de vibración)

independientemente si realizas un análisis sísmico, deberás emplear tantos modos como sea posible, de tal forma que te cumpla un porcentaje de masa participativa de acuerdo a la normativa de tu país

2) ¿Debo considerar la fundación como parte de la masa sísmica (Mass Source)?. Mi duda surge porque al calcular la participación de las masas sin la fundación tengo una participación mayor al 90% en X e Y, pero al incluir la fundación en el modelo y calcular la participación de masas, esta baja a 16%, ¿o al modelar las fundaciones junto con la estructura debo agregar más modos de vibración?.

No, porque en teoría existe una restriccion y no se considera en el análisis sísmico.
comentario adicional:
1.- no veo coherente realizar una análisis sísmico para este tipo de estructuras a menos que se demuestre que es la más crítica con respecto a la carga por viento, esto radica en que el análisis sísmico depende de la masa de la estructura, sin embargo, generalmente los efectos de viento son más críticos en este tipo de estructuras livianas como son las coberturas, vallas publicitarias,antenas de comunicación o telefonía , torres de alta tensión(lineas que transportan electricidad),etc
2.- si quisieras incluir la cimentación deberás considerar los apoyos elasticos; de acuerdo a la teoría de interacción suelo -estructura dado que los resultados son más precisos.
3.- si la importancia es verificar la cimentación, podrías analizar dicha propuesta con un análisis no lineal de la cimentación, esto te dará mayor precisión en tus resultados.