Método de análisis del marco de construcción

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Los marcos de construcción se pueden analizar utilizando varios métodos, como el método de fuerza, el método de desplazamiento y el método de aproximación. El método de análisis adoptado depende del tipo de pórtico, la configuración en pórticos de varios niveles (portal bay o multi-bay) y el grado de incertidumbre.

Los marcos arquitectónicos son la forma estructural más común que se encuentra en la práctica. En general, los marcos de los edificios están diseñados para que las uniones de vigas y columnas estén fijas. Un ejemplo típico de un marco de construcción es un marco de varias capas hecho de hormigón armado.

Método de análisis del marco de construcción

1. método de fuerza

• También se le llama método flexible o método de deformación coincidente.
• Se utiliza para calcular fuerzas internas y reacciones en estructuras estáticamente inciertas.
• Esto es adecuado para analizar pórticos estáticamente indeterminados con geometría de un solo piso poco común, como pórticos a dos aguas.
• El método de fuerza de análisis de marcos transforma una estructura dada en un sistema de primer orden determinado estáticamente y calcula las magnitudes de fuerza estáticamente redundantes requeridas para restaurar las condiciones geométricas de contorno de la estructura original.

2. Método de desplazamiento

Este método requiere el uso de la relación carga-desplazamiento para describir el desplazamiento desconocido con respecto a la carga. Luego resuelve las ecuaciones de equilibrio para estos desplazamientos.

Después de determinar el desplazamiento, la carga desconocida se determina a partir de la ecuación de compatibilidad. Todos los métodos de desplazamiento siguen este procedimiento general. El método de desplazamiento presenta tres métodos estrechamente relacionados.

2.1 método de deflexión de gradiente

• Esto se puede utilizar para analizar vigas y pórticos determinados estáticamente.
• El método de deflexión inclinada supone que toda la deformación se debe únicamente a la flexión. Se ignoran los efectos del esfuerzo axial y cortante.
• Otra suposición es que todos los nudos del marco son cuerpos rígidos, es decir, los ángulos entre los miembros en los nudos no cambian cuando se cargan los miembros del marco.

2.2 Método de distribución de momentos

• Este es un método de aproximación iterativo que se puede realizar con precisión arbitraria.
• Básicamente, este método comienza asumiendo que cada unión de la estructura está fija.
• El desbloqueo y bloqueo sucesivo de cada articulación distribuye y equilibra los momentos internos de la articulación hasta que gira a su posición final.
• Consulte aquí para obtener más información sobre la distribución de momentos.

2.3 Método de rigidez directa

• El método de rigidez directa es un método analítico matricial, lo que significa que las ecuaciones de equilibrio se formulan en una sola relación matricial.
• Las ecuaciones de desplazamiento de juntas libres se seleccionan y resuelven automáticamente a partir de la matriz del sistema completo.

3. Método de aproximación

El análisis aproximado ayuda a determinar (aproximadamente) las fuerzas y los momentos de varios miembros y generar un diseño preliminar. Con base en el diseño preliminar, se puede realizar un análisis más detallado para refinar el diseño.

El análisis aproximado se realiza haciendo supuestos realistas sobre el comportamiento de las estructuras. Los puntos de inflexión se utilizan para el análisis de pórticos sujetos a carga vertical, mientras que los métodos de pórtico o voladizo se utilizan para pórticos sometidos a carga horizontal.

3.1 Método del portal

• Se utiliza para el análisis de marcos sujetos a cargas horizontales.

Las suposiciones hechas en el método del portal incluyen:

• El punto de inflexión está en la mitad de la altura de cada columna sobre la planta baja. Si la base de la columna es fija, se considera que el punto de inflexión es la mitad de la altura de la columna del primer piso. De lo contrario, se supone que es la base de una columna articulada.
• Se produce un punto de inflexión en el medio de la viga.
• El cortante horizontal total en cualquier piso dado se distribuye entre los pilares de ese piso de modo que los pilares exteriores soportan la mitad de la fuerza soportada por los pilares interiores.

3.2 Método voladizo

• Este método se puede aplicar a estructuras altas.

La premisa básica del método es:

• Un punto de inflexión ocurre en el punto medio de cada dígito.
• Un punto de inflexión ocurre en la mitad de la altura de cada columna.
• En un piso dado, la fuerza de la tensión axial en una columna es proporcional a la distancia horizontal desde el centro de masa de todas las columnas en ese piso.

3.3 Método del punto de inflexión

• Este método se utiliza para analizar marcos sujetos a cargas verticales.
• Los marcos se reducen a una forma estáticamente determinada introduciendo un número apropiado de puntos de inflexión.
• Las cargas del marco suelen ser cargas distribuidas uniformemente.
• Las suposiciones utilizadas en este método incluyen un punto de inflexión ubicado a 0,1 L de los soportes izquierdo y derecho, y la fuerza axial de la viga es insignificante.

cuatro camino del cangrejo

• Esto implica distribuir los momentos extremos fijos desconocidos de los miembros estructurales a las juntas adyacentes para satisfacer las condiciones de continuidad de la pendiente y el desplazamiento.
• La característica más importante del método de Kani es que se corrige a sí mismo. Los errores en cualquier etapa de la iteración se corrigen en pasos posteriores.