Edgar

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IDENTIFICACIÓN DEL AMORTIGUAMIENTO HISTERÉTICO EFECTIVO DE ALGUNOS MODELOS CÍCLICOS EN VARIABLES GENERALIZADAS


Víctor Manuel Rodríguez Flores, Diego Miramontes De León
Ingeniería Civil, Av. López Velarde No 801, 98000, Zacatecas, Zac.

Resumen
La ecuación de movimiento requiere de una correcta identificación de la matriz de amortiguamiento para que un sistema lineal reproduzca lareducción de desplazamientos en una estructura, una vez que la excitación desaparece. En algunos modelos cíclicos tanto la matriz de amortiguamiento como el amortiguamiento histerético intrínseco permiten reproducir el comportamiento deseado, sin embargo, debido a que la matriz de amortiguamiento se calibra empíricamente a partir de la matriz de masa y de la matriz de rigidez, la respuesta asíobtenida, no toma en cuenta en un análisis no lineal las características propias de los materiales constitutivos. En este trabajo, se presenta la identificación del coeficiente de amortiguamiento de dos modelos cíclicos quienes reproducen el amortiguamiento observado experimentalmente, sin incluir ninguna matriz de amortiguamiento. Este coeficiente se compara con otros modelos cíclicos, permitiendo así,resaltar las características de las reglas cíclicas propuestas.


1.- Introducción

Un sistema estructural sometido a un estado de cargas dinámicas sufre desplazamientos. Cuando la excitación externa desaparece, por medio de las fuerzas de fricción la estructura llega al reposo. Debido a esto, se define al amortiguamiento como la capacidad de una estructura para frenar con sus fuerzas defricción la energía transmitida por una acción externa. De acuerdo a los fenómenos físicos que experimenta un sistema estructural, se distinguen varios tipos de amortiguamiento : el amortiguamiento de Coulomb, el amortiguamiento viscoso y el amortiguamiento histerético.

El amortiguamiento de Coulomb se presenta cuando la fricción entre las partículas de una estructura frena o absorbe lasacciones externas. El amortiguamiento viscoso se presenta, cuando se utilizan mecanismos de interacción con la estructura que permiten disipar la energía. El amortiguamiento estructural o histerético se presenta como una respuesta del comportamiento de los materiales constitutivos. Se define, entonces, como la capacidad de absorber las acciones externas gracias a una correcta configuración de sussecciones transversales (dimensiones, cuantía de acero, resistencia etc.).

Ya que el amortiguamiento histerético depende esencialmente de los materiales, la idealización de su comportamiento incide directamente en la respuesta obtenida. Algunas idealizaciones o modelos cíclicos, han sido formulados desde hace varias décadas, sin embargo aun se desarrollan tanto modelos en variables generalizadas(N-e, V-g, M-f), como en variables locales (s-e). En este trabajo se consideran tres casos; en el primero se incluyen algunos modelos clásicos (Fardis & Panagiotakos, 1996)), en el segundo un modelo básico histerético (Miramontes et al. 1996) y en el tercero, el modelo básico modificado (Miramontes et al. 1998) :
En el primer caso, la mayoría de esos modelos omiten la ocurrencia de deformacionespermanentes antes de la fluencia, por lo tanto, los procesos de degradación y disipación comienzan después de la fluencia o plastificación del acero. Además, se asume una descarga elástico lineal. El coeficiente de amortiguamiento histerético, que se definirá más adelante, y el cual se calcula a partir de las áreas envolventes de la curva en un ciclo de carga-descarga-recarga, se calcula en losmodelos clásicos (Clough y Johnston (1966), Takeda et al (1970), Saiidi & Sozen (1981), Park et al (1987), Roufaiel y Meyer (1987), Costa y Costa (1987), Reinhorn et al (1988), Coehlo y Carvalho (1990)) sin considerar un valor de deformación última, es decir, se ignora el comportamiento post-pico.

En el segundo caso, se estudia un modelo cíclico en el que se incluyen algunos fenómenos...
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