Soluciones para profesionales

Compartir

Código del módulo

NLV

Programas relacionados
Módulos necesarios para la instalación:

Análisis modal de vibraciones

El módulo "Análisis modal de vibraciones" en CYPE 3D permite realizar un análisis modal de la estructura, a partir de la geometría y las propiedades de la misma, incluyendo posibles no linealidades. El proceso parte de un análisis no lineal de la estructura para cada uno de los casos de carga definidos, del que se obtiene un modelo equivalente "linealizado" con su correspondiente matriz de rigidez. Para calcular la matriz de masas, se consideran únicamente las cargas de naturaleza gravitatoria que intervienen en el caso de carga analizado, con los coeficientes definidos en la combinación.

A continuación se desarrollan algunos puntos para exponer con más detalle esta funcionalidad.

Modelo de cálculo para el análisis modal

Para realizar un análisis modal de una estructura es necesario conocer cuál es el modelo de cálculo de partida sobre el que se va a aplicar el análisis de autovalores y autovectores, es decir, con qué matrices de rigidez y de masas se van a calcular los modos de vibración.

Una vez introducida la estructura en el programa, se puede consultar la geometría y las propiedades de la misma. En cuanto a estas últimas, es posible haber incorporado al modelo posibles no linealidades: apoyos elásticos que sólo funcionan a tracción o a compresión, barras sólo a tracción, láminas con módulo de balasto sólo a compresión o rótulas plásticas.

El siguiente paso es fijarse en los casos de carga para el análisis modal de vibraciones. Este análisis se realiza de forma independiente para cada uno de los casos de carga definidos, estudiando el comportamiento de los elementos no lineales del modelo.

Matriz de rigidez

A partir de un caso de carga, el programa realiza un análisis no lineal de la estructura sometida a dichas cargas. Llegado al último escalón de carga, este analiza el comportamiento de los elementos no lineales y estudia si las no linealidades se activan o no y, en el caso de las rótulas plásticas, analiza si se han formado y en qué estado trabajan. El programa reemplaza los elementos no lineales por su elemento lineal equivalente y obtiene un modelo "linealizado" equivalente, que es el modelo de partida para el análisis modal que proporciona la matriz de rigidez necesaria.

Matriz de masas

En el caso del análisis modal espectral, para computar la masa sísmica de la estructura, se analizan las cargas de naturaleza gravitatoria que actúan sobre la misma en una determinada combinación no lineal y se considera el 100 % del peso propio y de la carga muerta, y el porcentaje de las sobrecargas de uso y de nieve que se considere como permanente, el cual se establece en el panel de sismo del programa.

Para el análisis modal de vibraciones se puede considerar que, a efectos de masa, solamente contribuyen las cargas de naturaleza gravitatoria que intervienen en el caso de carga analizado y lo harán con los coeficientes definidos en la combinación.

Utilidad de un análisis modal de vibraciones en estructuras

El análisis modal de vibraciones en estructuras es fundamental para garantizar la seguridad, durabilidad y funcionalidad de las mismas. Permite predecir cómo va a responder la estructura ante cargas dinámicas como viento, tráfico o sismos y llevar a cabo un diseño estructural adecuado para que sea resistente y estable.

Las estructuras pueden experimentar vibraciones debido a diversos factores, incluyendo fuerzas externas (como el paso de vehículos), frecuencias resonantes (como el paso rítmico sincronizado en pasarelas), y excitaciones del sistema (como maquinaria en funcionamiento). El análisis modal de vibraciones ayuda a comprender las frecuencias naturales, los modos de vibración y la respuesta dinámica de las estructuras para garantizar que permanezcan dentro de límites aceptables.

Funcionamiento del módulo "Análisis modal de vibraciones" en CYPE 3D

Para realizar un análisis modal de vibraciones en CYPE 3D, en primer lugar se deben seleccionar las barras a considerar mediante la opción "Vibraciones" del bloque "Barras", ubicado en la pestaña "Propiedades" (solapa "Estructura").

A continuación, desde el bloque "Modal", en la pestaña "Cálculo" (también en la solapa "Estructura"), se llevan a cabo los pasos restantes:

Primero, se deben definir los casos de carga a través de la opción "Casos de carga". El análisis modal de vibraciones se realiza de forma independiente para cada uno de los casos de carga definidos en este diálogo. Seguidamente, se ejecuta el análisis modal desde la opción "Cálculo", con la posibilidad de activar la discretización de barras. Finalmente, desde la opción "Modos de vibración", el programa muestra los resultados de forma gráfica en pantalla para cada caso de carga definido y cada modo de vibración, incluyendo animaciones. También se pueden generar en forma de listado, mediante la opción con el mismo nombre.

En dicho listado, los porcentajes de masa movilizada más relevantes se destacan en azul para facilitar su identificación. De este modo, es posible verificar de forma más eficiente si el comportamiento dinámico de la estructura se encuentra dentro de los umbrales comúnmente aceptados de seguridad y confort.