2.1 EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS Se entiende por análisis de una estructura el proceso sistemático que concluye con el conocimiento de las características de su comportamiento bajo un cierto estado de cargas; se incluye, habitualmente, bajo la denominación genérica de estudio del comportamiento tanto el estudio del análisis de los estados tensional y deformacional alcanzados por los elementos y componentes físicos de la estructura como la obtención de conclusiones sobre la influencia recíproca con el medio ambiente o sobre sus condiciones de seguridad. Es pues el objetivo del análisis de una estructura la predicción de su comportamiento bajo las diferentes acciones para las que se postule o establezca que debe tener capacidad de respuesta.

TIPOS DE ANÁLISIS Hay diferentes tipos de análisis:

• Análisis estático.- Caracteriza a este tipo de análisis el hecho que las cargas actuantes sobre la estructura no dependen del tiempo.

• Análisis térmico.- Estudios del efecto tensional y deformacional que los fenómenos de transferencia de calor, radiación,..., tienen en las estructuras.

• Análisis dinámico.- Caracteriza a este tipo de análisis el que las cargas actuantes son variables con el tiempo debiendo requerirse la participación de las fuerzas de inercia en la estimación de la respuesta de la estructura.

• Análisis no lineal.- Caracteriza a este tipo de análisis el comportamiento anelástico del material de la estructura, la aparición de grandes deformaciones o la no linealidad geométrica de la estructura (topes, rozamientos, etc).

Métodos de análisis Las condiciones que, en principio, debe satisfacer todo análisis estructural son las de equilibrio y las de compatibilidad, teniendo en cuenta el comportamiento tensodeformacional de los materiales. Los métodos de cálculo para abordar el análisis global de una estructura se clasifican en: a) Análisis lineales, basados en las hipótesis de comportamiento elástico-lineal de los materiales constitutivos y en la consideración del equilibrio en la estructura sin deformar (análisis en primer orden). b) Análisis no lineales, que tienen en cuenta la no linealidad mecánica, esto es, el comportamiento tenso-deformacional no lineal de los materiales, y la no linealidad geométrica, es decir, la consideración de las condiciones de equilibrio sobre la estructura deformada (análisis en segundo orden). Los análisis no lineales pueden considerar, a su vez, una sola o ambas de las causas de la no linealidad citadas. El comportamiento no lineal implica la invalidez del principio de superposición y, por tanto, el formato de seguridad descrito en los capítulos III y IV no es aplicable directamente a los análisis no lineales. La no linealidad hace que la respuesta estructural dependa de la historia de cargas, siendo a menudo preciso proceder de forma incremental, recorriendo los rangos elásticos y elastoplásticos hasta el agotamiento de la estructura. El análisis no lineal requiere, para un nivel determinado de carga, un proceso iterativo, de sucesivos análisis lineales, hasta converger a una solución que satisfaga las condiciones de equilibrio, tensodeformacionales y de compatibilidad. Dichas condiciones se comprueban en un número determinado de secciones, dependiendo de la discretización, que deberá ser suficiente para garantizar una adecuada representación de la respuesta estructural. Las verificaciones correspondientes al Estado Límite de fatiga se realizarán a partir de los resultados de un análisis global lineal de la estructura. Instrucción EAE. Capítulo V 48 Asimismo, en general, los controles de los Estados Límites de Servicio se realizarán mediante métodos de cálculo lineales. Se exceptúa el caso de ciertas estructuras singulares muy esbeltas, o atirantadas, donde puede ser preciso considerar el efecto de las deformaciones

bajo cargas de servicio. Asimismo, en el artículo 41º se contempla la posibilidad de admitir plastificaciones limitadas en servicio en ciertas estructuras sometidas a cargas predominantemente estáticas. La posible consideración de los efectos del arrastre por cortante en el análisis global de la estructura se trata en 18.2.2 y 21.2. Los efectos de la inestabilidad de chapas delgadas comprimidas pueden condicionar el tipo de análisis global de la estructura, según se describe en el articulo 20º. Los efectos de la abolladura de chapas esbeltas comprimidas sobre las rigideces de los elementos, a considerar en el análisis global de la estructura, se tratan en 18.2.2. En el caso de secciones esbeltas de Clase 4 puede verse también lo descrito en 19.3. En general, y salvo las precauciones establecidas en 20.6, los esfuerzos en la estructura pueden siempre obtenerse mediante análisis lineales, aunque el posterior control resistente de las secciones se base en su respuesta elastoplástica o plástica. Comentarios Los métodos de cálculo lineales son los más utilizados para el análisis de estructuras metálicas. Suponen que la respuesta de la estructura es lineal y que se aceptan la reversibilidad de las deformaciones y la superposición de los efectos originados por las diversas acciones. Dado que los resultados no son muy sensibles a ligeras variaciones en las constantes estáticas de las secciones, su aplicación no precisa necesariamente el dimensionamiento exacto de la estructura. Una estructura muestra un comportamiento no lineal cuando no existe proporcionalidad entre la acción y la respuesta. La no linealidad de estructuras metálicas se manifiesta, generalmente, en fases avanzadas de carga, como consecuencia de alcanzarse en ciertas fibras el límite elástico del acero y/o del inicio del desarrollo de los efectos geométricos de segundo orden en elementos y/o chapas esbeltas de secciones transversales. Sus efectos bajo acciones de servicio son, generalmente, despreciables. Las uniones semirrígidas, los efectos secundarios en uniones articuladas o los debidos a la interacción suelo-estructura son también causas posibles de no linealidad en la respuesta de estructuras metálicas. El análisis no lineal exige, en general, una definición previa completa de la estructura, tanto de la geometría como del dimensionamiento de los espesores de chapa de las secciones transversales. El tratamiento de la seguridad es, generalmente, diferente al de los análisis lineales. Así, es frecuente trabajar con los valores medios de las propiedades de los materiales y aumentar, progresivamente, todas o algunas de las cargas hasta alcanzar el colapso de la estructura, obteniéndose un factor de amplificación de la carga última diferente para cada una de las combinaciones de acciones estudiadas. 19.2. Consideración de la no linealidad del material En función de la forma en que se consideren, o no, los efectos de la no linealidad del material, los métodos de análisis global de la estructura se clasifican en: a) análisis global elástico b) análisis global plástico c) análisis global elastoplástico El análisis global elástico puede utilizarse en todos los casos, con las precauciones establecidas en 20.6. Instrucción EAE. Capítulo V 49 En estructuras convencionales de edificación puede, en ciertos casos, recurrirse a un análisis lineal elástico con redistribución limitada según se contempla en 19.3.1. El análisis global elastoplástico, descrito en 19.5, puede aplicarse en todos los casos para el control en Estados Límites Últimos. El análisis global plástico no resulta aplicable a puentes ni a estructuras sometidas a sobrecargas móviles o repetitivas de entidad.

https://www.uclm.es/area/ing_rural/Normativa/EAE/capitulo5.pdf PAG 47

http://es.slideshare.net/mikelitox/introduccin-al-anlisis-estructural