Restricciones internas de vínculo (Vínculos Internos)
Las diversas condiciones de vínculo internas de la estructura son definidas en el módulo Vínculos Internos, en el cual se especifican el tipo de vínculo, el nodo maestro asociado, los GDLs restringidos y los nodos esclavos. Al igual que en todos los módulos, es posible agregar nuevas condiciones (también en el modo de input gráfico) y eliminar/editar condiciones existentes (ver capítulo funciones de edición). Además, se encuentra disponible la herramienta de Duplicación.
Al igual que para con los elementos, la herramienta Duplicación permite la generación automática de nuevas condiciones de vínculo mediante la "repetición" de condiciones existentes. Funciona en forma muy similar a la generación automática de elementos, con la diferencia de que, aquí, sólo son incrementados los nombres de los nodos (maestro y esclavos). Esta herramienta obviamente requiere que los nombres de los nodos sigan un formato numérico (por ej. 111) o alfa-numérico (por ej. n111).
En SeismoStruct hay disponibles tres tipos de restricciones internas de vínculo, que son: Vínculo Rígido, Diafragma Rígido y GDL Enlazado. A continuación se brinda una breve descripción de cada uno.
Vínculo Rígido ("Rigid Link")
Restringe ciertos grados de libertad de los nodos esclavos al nodo
maestro, mediante un vínculo rígido. En otras palabras, las rotaciones
del nodo esclavo son iguales a las rotaciones del nodo maestro,
mientras que las traslaciones del primero son calculadas asumiendo
un brazo de palanca rígido con el último. Para este tipo de vínculo
deben definirse el nodo maestro y los nodos esclavos, así como
también los grados de libertad a vincular.
Diafragma Rígido
Restringe ciertos grados de libertad de los nodos esclavos al nodo
maestro, mediante el uso de planos rígidos (es decir, todos los
nodos restringidos rotarán/se desplazarán en un plano dado, manteniendo
invariable su posición relativa, como si se encontraran conectados
mediante brazos de palanca rígidos). Al igual que para el caso
del Vínculo Rígido, deben
definirse los nodos esclavos y el nodo maestro, siendo este último
habitualmente el baricentro del diafragma. Además, deben asignarse
también las condiciones de vínculo, en términos de conexiones
de plano rígido (planos X-Y, X-Z e Y-Z).
GDL Enlazado
Restringe ciertos grados de libertad de los nodos esclavos al nodo
maestro. A diferencia del Vínculo
Rígido, aquí todos los GDLs vinculados (rotaciones y traslaciones)
del nodo maestro y los nodos esclavos presentan exactamente el
mismo valor (es decir, no se asume un brazo de palanca rígido
entre ellos). Para este tipo de vínculo deben definirse el nodo
maestro y los nodos esclavos, así como también los grados de libertad
a vincular.
Notas
- En general, la ubicación del nodo maestro de un diafragma rígido debería corresponder al centro de masa de cada piso (debe notarse que la ubicación de los nodos maestros en los diafragmas rígidos de modelos 3D creados con el Asistente es meramente demostrativa y no necesariamente correcta).
- Debe notarse que la vinculación de todos los nodos de un piso dado mediante un diafragma rígido puede generar una rigidización/sobre-resistencia artificial en las vigas, ya que éstas ven impedida su deformación axial (se recuerda que los elementos de fibras no lineales no restringidos sometidos a flexión se deformarán axialmente dado que el eje neutro no se encontrará en el baricentro de la sección). Por lo tanto, se recomienda a los usuarios utilizar los Diafragmas Rígidos con precaución, seleccionando atentamente los nodos a vincular.
- La aplicación de cargas de desplazamiento sobre nodos vinculados internamente para desplazarse en conjunto puede conllevar problemas de convergencia (dado que los desplazamientos aplicados pueden ser opuestos al vínculo). De entre los numerosos escenarios posibles, esto resulta particularmente relevante al llevar a cabo un análisis de pushover adaptativo basado en desplazamientos en un modelo 3D con cargas de desplazamiento distribuidas por todo el piso (en estos casos, el diafragma rígido debe ser eliminado o las cargas de desplazamiento deben ser aplicadas sólo en los lados del piso).
- En versiones anteriores de SeismoStruct, elementos tipo link caracterizados por una curva de respuesta lin_sym eran típicamente empleados para modelar uniones articuladas (con rigidez nula) y/o restricciones internas de vínculo. Sin embargo, es posible utilizar ahora la herramienta GDL Enlazado para el mismo fin; por ejemplo, una articulación puede ser modelada introduciendo una restricción "GDL enlazado" definida sólo para los grados de libertad traslacionales.
- Debe notarse que cuando sólo dos nodos están vinculados entre sí, no hay diferencia entre el nodo maestro y el nodo esclavo desde el punto de vista de la programación de Elementos Finitos: ambos son, simplemente, nodos vinculados entre sí. Por mayores detalles respecto a este tema, por favor referirse a la literatura [por ej., Cook et al., 1989; Felippa, 2004].