Cargas Nodales
Existen cuatro categorías de carga en SeismoStruct, como se describe a continuación. Éstas pueden ser aplicadas a cualquier modelo estructural, ya sea en forma aislada o combinada, dependiendo del tipo de análisis que se desea realizar. Asimismo, es importante notar que el término "carga" es empleado en SeismoStruct para designar cualquier tipo de acción que pueda aplicarse sobre la estructura, y que puede tratarse de fuerzas, desplazamientos y/o aceleraciones.
Cargas Permanentes (flechas color azul oscuro en la imagen del modelo)
Comprenden todas las cargas estáticas que se encuentran aplicadas en forma permanente sobre la estructura. Pueden ser fuerzas (por ej., el peso propio) o desplazamientos prescritos (por ej., asentamiento de las fundaciones) aplicados a los nodos.
Nota: Si la opción Transformar Automáticamente Masas en Cargas Gravitatorias del menú Ajustes > Gravedad & Masas se encuentra activada, y el modelo posee ya masas (definidas en los módulos materiales, secciones o clases de elementos), el programa calculará y aplicará automáticamente las respectivas cargas permanentes (se nota que, actualmente, las cargas distribuidas son transformadas internamente en fuerzas/momentos puntuales equivalentes, aplicados en los nodos extremos del elemento).
Cargas Incrementales (flechas azul claro en la imagen del modelo)
Representan cargas pseudo-estáticas (fuerzas o desplazamientos) que son variadas de forma incremental. La magnitud de la carga en cualquier paso del análisis está dada por el producto de su valor nominal, definido por el usuario, y el factor de carga actual, que puede ser actualizado automáticamente o definido por el usuario. Las cargas incrementales son empleadas exclusivamente en los análisis de tipo pushover, generalmente utilizados para estimar la capacidad resistente horizontal de la estructura. Es posible utilizar perfiles de distribución de adaptivos y no adaptivos, aunque la aplicación de desplazamientos en el marco de un pushover adaptativos se distingue claramente como la opción recomendada [por ej., Antoniou and Pinho, 2004b; Pietra et al., 2006; Pinho et al., 2007].
Cargas Estáticas time-history (flechas color azul claro en la imagen del modelo)
Se trata de cargas estáticas (fuerzas y/o desplazamientos) que varían en el dominio del pseudo-tiempo de acuerdo con curvas de carga definidas por el usuario. La magnitud de la carga en cualquier paso del análisis está dada por el producto de su valor nominal, definido por el usuario, y el factor de carga variable, definido por la curva de carga. Este tipo de cargas es utilizado en análisis estáticos time-history y el análisis no lineal de Tsunami, habitualmente empleados para el modelado de pruebas estáticas sobre estructuras sometidas a varias distribuciones de fuerzas o desplazamientos (por ejemplo, cargas cíclicas).
Cargas
dinámicas time-history (flechas verdes en imagen del modelo)
Se trata de cargas dinámicas (aceleraciones o fuerzas) que varían
en el tiempo (real) de acuerdo con diferentes curvas
de carga. El producto de su valor nominal constante
y del factor de carga variable obtenido de su curva de
carga (por ej., acelerograma) en cualquier instante de tiempo
proporciona la magnitud de la carga aplicada a la estructura.
Este tipo de cargas puede ser utilizado en análisis
dinámicos time-history, para reproducir la respuesta de una
estructura sometida a un sismo, o en análisis
dinámicos incrementales, para evaluar la capacidad resistente
horizontal de la estructura.
Todas las cargas son definidas en el módulo Condiciones de Carga, en el cual se debe especificar su categoría, nodo de aplicación, tipo, dirección y valor nominal. Al igual que en todos los módulos, el usuario puede agregar nuevas cargas y eliminar/editar cargas existentes. Por otra parte, es posible utilizar la opción Duplicación, que facilita la especificación de nuevas acciones nodales. Funciona de manera muy similar a la generación automática de nodos; el usuario define el nombre del nodo y el valor de los incrementos de carga, y éstos son utilizados para generar automáticamente nuevas acciones nodales mediante la "repetición" de un grupo seleccionado de cargas ya definidas. Esta herramienta requiere que los nombres de los nodos respeten el formato numérico (por ej., 100) o alfanumérico (por ej., nod20).
Notas
- La aplicación de desplazamientos prescritos sobre nodos vinculados internamente para desplazarse en conjunto (por ej., a través de un vínculo rígido o similar) puede conllevar problemas de convergencia (dado que los desplazamientos aplicados pueden ser opuestos al vínculo).
- Con las formulaciones del elemento de pórtico basado en fuerzas es posible modelar explícitamente cargas que actúen a lo largo del miembro y, por lo tanto, evitar la necesidad de que las cargas distribuidas sean transformadas en fuerzas/momentos puntuales equivalentes aplicados en los nodos extremos del elemento (y el consecuente empleo del extenso algoritmo de recuperación de los esfuerzos para recuperar las solicitaciones de los elementos). Sin embargo, esta prestación no ha sido implementada aún en SeismoStruct.
- Nótese que la resistencia y rigidez de los elementos tipo infill son introducidas luego de la aplicación de las cargas iniciales, de modo que éstos no deban resistir las cargas gravitatorias (que son habitualmente resistidas por la estructura a su alrededor, erigida en una fase constructiva anterior). Si los usuarios desean que los elementos tipo infill resistan cargas gravitatorias, entonces éstas deben ser definidas como cargas no-iniciales.
- Durante la evaluación de la capacidad resistente horizontal de estructuras no simétricas, los usuarios deben tener la precaución de considerar la aplicación de las cargas incrementales en ambas direcciones (es decir, ejecutar dos análisis de pushover), para poder identificar la capacidad de la estructura tanto en la dirección "fuerte" como en la "débil".
- Si los usuarios desean aplicar cargas (incluyendo acelerogramas) con un ángulo de incidencia distinto de 90º (por ej., 45º), pueden hacerlo mediante la definición de dichas cargas en términos de componentes multi-direccionales (x, y, z).
- Las explosiones pueden producir tres tipos distintos de carga: (i) air shock wave (onda de choque aérea), que puede ser considerada como una carga impulsiva, acción dinámica u onda cuasi-estática, dependiendo de sus características, (ii) presión dinámica aplicada sobre la estructura debida a la expansión del gas y (iii) ground shock wave (onda de choque en el suelo), que comprende tres tipos de ondas de diferentes velocidades y frecuencias, y son: ondas longitudinales (o de compresión), ondas transversales (o de corte) y ondas superficiales [Chege and Matalanga, 2000]. Por lo tanto, para modelar este tipo de acciones es necesario emplear cargas permanentes, cargas estáticas time-history y cargas dinámicas time-history.