Publicación: Ejemplos de modelos de análisis estructural usando OpenSees
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Resumen
El análisis estructural es el primer paso en el proceso de diseño de una estructura, ya que permite determinar sus fuerzas y desplazamientos por el efecto de las cargas actuantes en ella. El análisis estructural se puede hacer de forma lineal o no lineal (estático o dinámico) dependiendo de la complejidad de la estructura y de la respuesta estructural que se desee analizar, como derivas, fuerzas internas, aceleraciones, etc. Existen una gran variedad de programas para realizar análisis de estructuras. Uno de ellos es OpenSees, el cual es un software de elementos finitos enfocado principalmente en modelar la respuesta sísmica de estructuras; este programa cuenta con una enorme variedad de tipos de materiales y elementos que facilitan la modelación del comportamiento no lineal de las estructuras. Sin embargo, su uso es bastante retador dado que no se dispone de una interfaz gráfica similar a la de los programas comerciales. En este trabajo, se usará OpenSees para desarrollar ejemplos de análisis lineal, no lineal estático y dinámico de estructuras expuestas a cargas convencionales y no convencionales tales como presfuerzos y cambios de temperatura; también, se tendrán en cuenta condiciones específicas de cada estructura como resortes, zonas y elementos rígidos, etc. Esto, con el fin de desarrollar una guía de ejemplos del usó de OpenSees para futuros estudiantes. La validación de los modelos desarrollados con OpenSees se hizo comparando los resultados obtenidos para cada ejemplo con otros programas como SAP2000 o implementando manualmente el método matricial de rigidez. Las comparaciones realizadas demuestran que los modelos desarrollados en OpenSees dan resultados similares a sus homólogos desarrollados manualmente y en SAP2000.
Resumen
Structural analysis is the first step in the design process of buildings and other types of structures because allows the estimation of forces and displacements due to the effect of acting loads. Structural analysis can be performed using linear and non-linear procedures according to the complexity and the type of parameters of interest, for example drifts, internal forces, accelerations, etc. There is a wide variety of programs to perform structure analysis. One of those is OpenSees which is a finite element software focused mainly on modeling the seismic response of structures; this program has a huge collection of materials and element types which permit the nonlinear modeling of complex structures. However, the main drawback of this program is the graphic interface, which is not as user-friendly as the one of commercial software. In this study, OpenSees is used to develop examples of linear, non-linear static and dynamic analysis of structures exposed to conventional and nonconventional loads as prestress, and temperature changes; also, specific conditions of each structure such as springs, rigid zones and elements are considered. The main objective is to develop an OpenSees examples guide for future students. The validation of the OpenSees models is done by comparing the obtained results for each example with SAP2000 or the matrix stiffness method. The comparisons performed show that OpenSees models give similar results to their counterparts developed manually and in SAP2000.
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