Práctica nº 1. Texto Guía. - Universidad Politécnica de Cartagena
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1. falta de ajuste del dintel derecho de la estructura de 0 02 m 3 Obtener los diagramas de esfuerzos y la deformada aproximada de la estructura Comparar los resultados de los diferentes casos analizados para observar como influye el modelo de an lisis en el comportamiento estructural desplazamientos esfuerzos y reacciones PR CTICAS DE TEOR A DE ESTRUCTURAS Y CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES 2 FUNDAMENTOS TE RICOS La estructura de la figura 4 1 puede modelarse para el an lisis con ADEF 90 seg n el caso que se considere Caso 1 estructura con barras de inercia constante y empotramiento perfecto en la base figura 4 2 Los elementos que componen el modelo tendr n todos los mismos valores de propiedades de la secci n transversal y se considerar n los nudos 1 y 19 empotrados 10 y DPE X Y Ejes globales xX y Ejes locales 17 j Elemento j i Nudo i DATOS e Material E 210 GPa e Propiedades A 84 5 10 m Z 23 130 10 mf Ejes locales del elemento ij Figura 4 2 Modelo de an lisis para ADEF 90 caso 1 e Caso 2 estructura con barras de inercia constante y apoyo el stico en la base figura 4 3 Los elementos que componen el modelo tendr n todos los mismos valores de propiedades de la secci n transversal Los apoyos el sticos muelles de rigidez al giro k 5 000 kNm rad se simular n en ADEF 90 con unos elementos barra de nudos r gidos perpe2. 02 m m s corto los 4 modelos de la coordenadas de los nudos que su longitud te rica Se estructura materiales de los elementos podr n utilizar cargas en propiedades de la secci n de los barras del tipo fuerzas de elementos empotramiento informaci n sobre los elementos La carga t rmica de 30 C se restricciones en los apoyos y considerar aplicada en los cargas dinteles de la estructura considerando los casos 1 2 3 y 4 elementos 5 al 14 2 Analizar la e Utilizar el fichero de datos creado para estructura con analizar la estructura introduciendo en ADEF 90 ADEF 90 la orden incluye lt fich ext gt siendo fich ext el nombre del fichero de datos 3 Obtenci n de Recopilaci n de valores de esfuerzos en los Se considerar n los 4 casos diagramas de extremos de los elementos desde el fichero expuestos y las 3 hip tesis de esfuerzos de resultados del an lisis con ADEF 9O carga Obtenci n de gr ficas de leyes de esfuerzos 4 Obtenci n de la e Obtenci n de los valores de e Se considerar n los 4 casos deformada desplazamientos y giros en los nudos del expuestos y las 3 hip tesis de aproximada listado de resultados de ADEF 90 carga e Obtenci n de los puntos de los elementos donde los momentos son cero puntos de inflexi n de la curvatura de las barras e Dibujar la deformada aproximada 6 PR CTICAS DE TEOR A DE ESTRUCTURAS Y CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES N TAREAS OPERACIONES P
3. ARCIALES NOTAS Y CUESTIONES 5 Comparaci n de e Recopilaci n de los valores de momentos e Se propone el formato de resultados del flectores en los nudos 1 5 10 15 y 19 de representaci n de resultados an lisis los ficheros de resultados de ADEF 90 del anexo 4 1 e Recopilaci n de los valores de desplazamiento vertical en el nudo 10 de los ficheros de resultados de ADEF 90 e Ordenaci n de los valores recopilados sobre un croquis de la estructura e Comparaci n de resultados 3 3 Memoria de la pr ctica Se realizar de acuerdo con las directrices generales y deber incluir como m nimo 1 los listados de datos y de resultados de los diferentes modelos de la estructura 4 casos para el programa ADEF 90 y 2 los gr ficos tablas figuras etc necesarios para explicar lo realizado en los puntos de la tabla del apartado 3 2 4 ACTIVIDADES DE APLICACI N Como actividades de aplicaci n se proponen las siguientes 1 Estudiar el efecto de la rigidez al giro del apoyo el stico en la cimentaci n sobre el comportamiento global de la estructura 2 Modificar el valor de las rigideces al giro k de los apoyos el sticos con el fin de que para el estado de carga n 1 y para el caso n 2 el valor del momento flector en los nudos 1 y 19 no sea mayor que 60 kNm 3 Estudiar el efecto de acartelar los nudos de esquina y o del nudo superior 4 Estudiar el efecto de los diferentes modelos propuestos sobre el nivel de se
4. Pr ctica 4 AN LISIS DE UNA ESTRUCTURA PLANA DE NUDOS R GIDOS 1 OBJETIVOS El objetivo global de la pr ctica es modelar y analizar una estructura plana de nudos r gidos formada por perfiles laminados acartelados apoyos el sticos y diferentes tipos de carga con el programa de elementos finitos ADEF 90 Mart y Company 1993 IPE 400 A detalle 1 2 1 m c falta de ajuste 0 02 m mas corta 7m IPE 400 k 5 000 kNm rad detalle 2 IPE 400 yF acartelamiento Y IPE 400 detalle 1 1 lm lm lm Figura 4 1 Estructura plana con elementos de inercia variable Los objetivos parciales de la pr ctica son 1 Modelar la estructura de la figura 4 1 utilizando el programa ADEF 90 con la codificaci n y datos incluidos en las figuras 4 2 4 3 4 5 y 4 6 Se considerar n los 4 casos siguientes 1 1 caso 1 estructura con barras de inercia constante y empotramiento perfecto en la base 1 2 caso 2 estructura con barras de inercia constante y apoyo el stico en la base 1 3 caso 3 estructura con barras de inercia variable y empotramiento perfecto en la base y 1 4 caso 4 estructura con barras de inercia variable y apoyo el stico en la base 2 Analizar la estructura con ADEF OO para los casos anteriores y los siguientes estados de carga 2 1 estado 1 carga gravitatoria uniformemente repartida sobre la cubierta de 7 5 kN m 2 2 estado 2 carga t rmica en cubierta de 30 C y 2 3 estado 3
5. guridad de la estructura 5 BIBLIOGRAF A 1 Argiielles lvarez R Arg elles Bustillo R Arriaga F y Atienza J R Estructuras de Acero C lculo Tomo ID 2 ed Ed Bellisco Madrid 2005 2 Mart P An lisis de Estructuras M todos cl sicos y matriciales 2 Ed Horacio Escarabajal Ed Cartagena 2007 3 Mart P y Company P P An lisis Interactivo de Estructuras por Elementos Finitos Manual del Usuario Universidad de Murcia 1993 4 CTE SE A C digo T cnico de la Edificaci n Seguridad Estructural Acero Ministerio de la Vivienda Madrid 2006 6 PREGUNTAS DE EVALUACI N DE APRENDIZAJES 6 1 Cuestiones 1 C mo influye en los resultados del an lisis del p rtico la rigidez al giro del apoyo 2 C mo influye en los resultados del an lisis del p rtico el acartelamiento de los nudos de esquina 3 C mo influye en los resultados del an lisis del p rtico el acartelamiento del nudo superior AN LISIS DE UNA ESTRUCTURA PLANA DE NUDOS R GIDOS ANEXO 4 1 FORMATO PARA COMPARACI N DE RESULTADOS 1 COMPARACI N DE RESULTADOS Se propone el siguiente esquema Estado N Figura 4 7 Esquema para comparaci n de resultados del an lisis de una estructura plana de nudos r gidos
6. les xX y Ejes locales j Elemento j 18 E Nudo i DATOS e Material E 210 GPa e Propiedades A A A 4 g 84 5 10 m La Lg L11 Lig 23 130 10 m A A Ap A 99 0 10 m Lo L7 L yo L17 30 136 10 mf A A Ay A0 A3 A16 116 2 104 m L3 L lp L10 13 L16 41 909 10 m4 A A A 4 As 122 0 10 mi La Ls L14 L15 52 680 10 mf e Apoyo el stico k k29 5 000 kNm rad NOTA los sub ndices de las propiedades indican el n mero del elemento al que est n asociadas Figura 4 6 Modelo de an lisis para ADEF 90 caso 4 AN LISIS DE UNA ESTRUCTURA PLANA DE NUDOS R GIDOS 5 Una exposici n completa de la formulaci n del m todo matricial de las rigideces puede encontrarse en la bibliograf a Mart 2003 3 DESARROLLO DE LA PR CTICA 3 1 Equipos hardware y software necesarios para la realizaci n de la pr ctica Hardware e ordenador PC Pentium III o superior Software e sistema operativo Windows XP Vista o superior y e programa ADEF 9O versi n acad mica 4 0 3 2 Procedimiento para modelar y analizar la estructura con ADEF 90 Se propone el siguiente plan de trabajo N TAREAS OPERACIONES PARCIALES NOTAS Y CUESTIONES 1 Creaci n de 4 e Modelar la estructura de la figura 4 1 La falta de ajuste se ficheros de datos incluyendo en el fichero de datos para considerar en el elemento 11 para ADEF 90 con ADEF 9O siendo ste 0
7. ndiculares al plano de la estructura y que est n sometidos a torsi n pura figura 4 4 Para que estos elementos produzcan el mismo efecto que los muelles deber cumplirse GJ k 4 1 E 4 1 siendo k la rigidez al giro de los muelles de valor 5 000 kNm rad el m dulo de elasticidad transversal del material para los elementos barra de nudos r gidos el m dulo de torsi n de la secci n transversal de los elementos barra de nudos r gidos y nso la longitud de los elementos barra de nudos r gidos Para un correcto modelado se deber n tambi n restringir los nudos de los elementos tal como se ve en la figura 4 4 AN LISIS DE UNA ESTRUCTURA PLANA DE NUDOS R GIDOS 3 ER E AA X Y Ejes globales x y Ejes locales j Elemento j 18 i Nudo i DATOS detalle 1 e Material E 210 GPa e Propiedades A aA 84 5 10 m La Lg 23 130 10 mf e Apoyo el stico k k2y 5 000 kNm rad NOTA los sub ndices de las propiedades indican el n mero del elemento al que est n asociadas Figura 4 3 Modelo de an lisis para ADEF 90 caso 2 Elementos 19 y 20 muelles de rigidez Elementos 19 y 20 barras de nudos al giro k 5 000 kNm rad r gidos sometidas a torsi n pura con rigidez GJ L 5 000 kNm rad Y DX DY DZ GX GY 0 GZ 0 GJ L 5 000 kNm rad k 5 000 kNm rad DX DY DZ GX GY GZ 0 A Figura 4 4 Modelo del apoyo el stico en la base con ADEF 90 e Ca
8. so 3 estructura con barras de inercia variable y empotramiento perfecto en la base figura 4 5 Los elementos de inercia variable que componen el modelo se considerar n en ADEF 90 como de inercia constante Los pilares y los dinteles de la estructura quedar n discretizados en elementos de inercia constante cuyo valor var a simul ndose de forma aproximada el cambio uniforme de la inercia de los mismos Se considerar n los nudos 1 y 19 empotrados PR CTICAS DE TEOR A DE ESTRUCTURAS Y CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES YA y 11 a O A E 6 7 5 14 4 15 3 X Y Ejes globales 16 A Xx y Ejes locales j Elemento j 4 Nudo i DATOS e Material E 210 GPa e Propiedades A A A A1g 84 5 10 m La Lg L11 Lig 23 130 10 m A A Ap A 7 99 0 10 m Lo L7 L 10 L7 30 136 10 mf A A5 A A A Ag 116 2 10 m L3 L Lp Lao L13 L16 41 909 10 mf A As Aj4 4A15 122 0 10 m La Ls L14 1L15 52 680 10 mf NOTA los sub ndices de las propiedades indican el n mero del elemento al que est n asociadas Figura 4 5 Modelo de an lisis para ADEF 90 caso 3 Caso 4 estructura con barras de inercia variable y apoyo el stico en la base figura 4 6 Los elementos de inercia variable que componen el modelo se considerar n como en el caso 3 Los apoyos el sticos se simular n igual que en el caso 2 Y y A y 5 Lo 11 A A 5 11 5 X Y Ejes globa
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