SISTEMAS DE VARIOS GRADOS DE LIBERTAD

UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA - FACULTAD DE INGENIERÍA
ÁREA DEPARTAMENTAL CONSTRUCCIONES

E4

Carrera:

INGENIERÍA CIVIL

Cátedra:

ESTRUCTURAS III, IV y V – Asignatura: Estructuras IV

Análisis Dinámico de Estructuras
Curso 2008

Elaboró: Ing. Marcos De Virgiliis

Rev:

Fecha: noviembre de 2007

ANÁLISIS DINÁMICO DE ESTRUCTURAS
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INTRODUCCIÓN
1.1 GENERALIDADES

Eneste capítulo de la asignatura analizaremos el comportamiento de las estructuras sometidas a
cargas dependientes del tiempo; es decir, las solicitaciones no serán aplicadas en forma estática sino que nos
interesará la distribución en el tiempo de las acciones y de los efectos dinámicos que éstas producen en las
estructuras.
Gran parte de las estructuras reales están sometidas a distintostipos de acciones dinámicas como las
derivadas de las actividades humanas, los motores de maquinarias, el tránsito de vehículos, el viento, el
oleaje, los sismos, los choques o impactos, las explosiones, etc. Estas acciones, cuya magnitud, posición,
dirección y sentido pueden ser variables en el tiempo, provocan una respuesta de la estructura también
variable en el tiempo y que puede ocasionarefectos de distinta importancia: desde vibraciones no
perceptibles por los sentidos hasta grandes desplazamientos, fisuras, ruidos molestos, daños parciales o el
colapso total de la estructura.
El análisis dinámico se ocupa de establecer una relación entre las variables intervinientes en un
sistema sometido a la acción de cargas que varían con el tiempo, por ejemplo movimientos de vínculo yfuerzas externas (causas); con desplazamientos y esfuerzos internos (efectos).
Dos características esenciales distinguen al análisis dinámico del estático: en primer lugar la
variación de las acciones con el tiempo y en segundo lugar la aparición de fuerzas de inercia en las
ecuaciones de equilibrio. Es decir, una estructura se encuentra bajo una acción dinámica si la variación de la
carga en eltiempo es tal que produce la aparición de fuerzas de inercia de una magnitud comparable a las
fuerzas estáticas. Por ejemplo, el desplazamiento de vínculo en una estructura producido por la
consolidación del terreno, si bien es variable en el tiempo, se produce a lo largo de un tiempo
suficientemente largo (meses o años) que no provoca efectos dinámicos (fuerzas de inercia) apreciables en laestructura, por lo que se puede considerar como una acción estática. En cambio, el movimiento de las
fundaciones de una estructura por la brusca acción de un sismo podrá provocar aceleraciones en la masa de
la estructura (fuerzas de inercia) comparables en módulo a las fuerzas estáticas, caracterizando como
dinámica dicha solicitación.
Si bien el análisis estático se puede considerar como uncaso particular del análisis dinámico, los
métodos de cálculo difieren sensiblemente, siendo el análisis dinámico considerablemente más costoso. Por
esto en la práctica, en el caso de estructuras de comportamiento lineal, se procede a un análisis estático
(considerando las solicitaciones de fuerzas, desplazamiento de vínculos y temperatura aplicados en forma
estática) y separadamente a unanálisis dinámico (con las cargas dinámicas) para finalmente superponer
ambas soluciones. La complejidad de los cálculos hace imprescindible la aplicación de la computadora en el
análisis dinámico, aún para la resolución de estructuras de pocos grados de libertad. El costo computacional
es significativamente mayor que el caso estático.
Saberes previos:
Para poder abordar sin mayores dificultades losconceptos y procedimientos contenidos en esta
unidad temática, son necesarios conocimientos previos en:
• Métodos matriciales de cálculo de estructuras.

ESTRUCTURAS IV – FAC. ING. – UNLP

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ANÁLISIS DINÁMICO DE ESTRUCTURAS

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Análisis matemático: ecuaciones diferenciales.
Cálculo numérico.
Física: dinámica del cuerpo rígido.

1.2 VIBRACIONES
La aplicación de cargas...