Modelo continuo tipo Timoshenko para obtener soluciones aproximadas del análisis estructural global de edificios, 2023

Abstract

Esta investigación introduce una propuesta de enfoque aproximado para el análisis estructural global de edificios, empleando un modelo continuo de tipo Timoshenko. Este modelo continuo, caracterizado por su rigidez a flexión y cortante, describe de manera exhaustiva el comportamiento estructural. Las ecuaciones de equilibrio y las leyes constitutivas son deducidas mediante un enfoque variacional que aplica el principio de Hamilton a la función lagrangiana pertinente. Se ha propuesto un método analítico y un método numérico para considerar un escenario general para la uniformidad y variabilidad de la rigidez del edificio a lo largo de su altura. El método analítico propuesto tiene como característica principal su generalidad para considerar perfiles de carga lateral y vertical de tipo arbitrario bajo uniformidad de la viga Timoshenko. Además, se aborda el desafío inherente a las estructuras de altura variable en edificios, proponiendo un enfoque numérico basado en el método de matriz de transferencia. Una particularidad importante del método de matriz de transferencia es la derivación directa de la matriz de transferencia a través del uso de transformadas de Laplace, eludiendo de esta forma el proceso clásico que incluye calcular matrices inversas. La validación de los métodos propuestos se realiza comparando los resultados propuestos con el resultado obtenido de un software comercial basado en el método de elementos finitos. Los resultados muestran una concordancia destacada con el método de referencia empleado en prácticas convencionales de cálculo estructural. La formulación analítica y numérica presentada en esta investigación simplifica la implementación del complejo modelo tridimensional de elementos finitos, permitiendo la realización de estudios paramétricos a costos computacionales significativamente educidos