IDEAS VARIAS

 Ideas libres:

1. Para averiguar cuál es la máxima carga posible que hace comportar a una estructura en el rango elástico, se podría tantear con cargas, de modo que se pueda graficar una curva esfuerzo - deformación. Hay que probarlo.
2. En el modelamiento de una estructura metálica de tipo circular, si cambias la orientación de la sección en la brida superior (inferior no recuerdo); cambian los modos de vibración. Hay que revisar el cálculo que entregué hace semanas.

Consulté al Chat GPT, y esta es su respuesta:

Me gustan ambas ideas —son correctas en esencia— y tienen buena base práctica y teórica. Abajo te doy comentarios puntuales, por qué funcionan, cómo implementarlas (en ensayo y en modelado), y qué resultados mirar para que la prueba sea útil.

1) “Tantear con cargas para encontrar la máxima carga que mantiene comportamiento elástico”

Qué hay detrás

• Lo que propones es básicamente una prueba incremental (ensayo o análisis numérico) para trazar la relación carga — desplazamiento (o esfuerzo — deformación) y detectar el límite de proporcionalidad / inicio de fluencia. Si permaneces dentro del dominio lineal-elástico, la curva sigue recta (o proporcional). Cuando aparece no linealidad (pandeo local, plastificación) la curva cambia de pendiente.

Cómo hacerlo en práctica (ensayo o modelo numérico)

1. Estimar una carga de referencia (por cálculo lineal).

2. Aplicar cargas incrementales (por ejemplo pasos de 5–10 % de la carga estimada) hasta alcanzar agotamiento o fluencia.

3. En cada paso registrar: desplazamientos globales, deformaciones (strain) en puntos críticos, fuerzas internas, reacciones, y (si es posible) curvas carga-desplazamiento locales.

4. Realizar ciclos de carga/descarga en algunos pasos para comprobar reversibilidad (si vuelve a la posición original → comportamiento elástico).

5. Identificar: límite proporcional (inicio de no linealidad), límite de fluencia (si hay acero: 0.2% offset para σy), y comportamiento post-elástico.

6. En modelos numéricos activar materiales no lineales (bilineal o el modelo que uses), y si procede no linealidad geométrica (P-Δ) y contacto/pandeo local.

Qué graficar y cómo interpretar

• Fuerza total vs desplazamiento global (o desplazamiento en punto crítico).

• Esfuerzo vs deformación en elementos críticos (para ver inicio de fluencia).

• Energía absorbida (área bajo la curva) si te interesa ductilidad.

• Para determinar “máxima carga que mantiene elasticidad”: definir un criterio (p. ej. desviación de la recta elástica mayor al X% o aparición de plastificación en elementos > Y% de la sección). Recomiendo usar 0.2% offset si quieres algo estándar para acero.

Consejos / precauciones

• En pruebas físicas: controlar tasa de carga, mediciones de strain gauges, asegurar apoyos y condiciones frontera reales.

• En modelos: cuidarse con rigidez artificial, malla, tipos de elemento (vigas vs shell vs solids) y con factores de señal de masa si haces dinámicos.

• No confundir “resistencia última” con “límite elástico”; muchas estructuras desarrollan reservas después de la fluencia.

2) “Cambiar la orientación de la sección en la brida superior cambia modos de vibración (para una estructura metálica con cobertura circular)”

Por qué sucede (física/teoría)

• La orientación de la sección modifica las propiedades de rigidez de cada elemento: momentos de inercia Ixx, Iyy, y la torsión (J, o la rigidez a torsión) y, en perfiles abiertos, el warping. Eso altera la matriz de rigidez del sistema y por tanto los valores propios (frecuencias naturales) y los modos.

• Además, si la cobertura es “circular” o arching (cúpula, cascarón), la distribución de rigidez y acoplamientos (bending ↔ torsion) son muy sensibles a pequeñas variaciones. Cambiar la orientación de la brida superior puede introducir o quitar acoplamiento flexión-torsión y modificar la simetría efectiva del sistema → modos distintos.

Cómo comprobarlo en el modelo (procedimiento práctico)

1. Hacer un estudio paramétrico: rotar la sección en pasos (por ejemplo 0°, 15°, 30°, … 180°).

2. Para cada rotación ejecutar análisis modal y extraer las primeras n frecuencias y modos (por ejemplo 6–12).

3. Comparar: frecuencias naturales, factores de participación modal (en X, Y, rotación), y ver cambios en la forma modal (plot de modos).

4. Si hay acoplamiento evidente, calcular la contribución modal a masa efectiva y verificar si aparece modo torsional con participación significativa.

5. Si haces análisis dinámico (respuesta espectral o tiempo), verificar la diferencia en respuesta máxima y en puntos críticos al cambiar la orientación.

Observaciones adicionales relevantes

• En perfiles asimétricos (ej. canales, U, doblados), rotar la sección cambia Imin/Imax y eje neutro → impacto grande. En perfiles muy simétricos (I simétrico con bridas iguales) el efecto será menor.

• Para cubiertas circulares o discos/cúpulas, la geometría global tiene modos con mucha degeneración (cerca de frecuencias iguales). Pequeños cambios en rigidez rompen la degeneración y hacen que modos “separados” cambien mucho.

• Considerar condiciones de borde del armazón y rigidez de la cubierta: si la cubierta contribuye significativamente a la rigidez global (cascarón, diafragma), su modelado preciso (shells) es clave.

Recomendación práctica concreta (si quieres probar ya)

• En CSI Bridge / SAP2000: crea una macro o script (API) que rote la orientación de sección de las barras seleccionadas y corra automáticamente el análisis modal guardando frecuencias y participation factors. Así obtienes la curva “orientación vs frecuencia” y comparas modos sin hacerlo manualmente.

• En ensayos estáticos: usa incrementos pequeños y ciclos de descarga en puntos clave para verificar si la respuesta es verdaderamente elástica.

Resumen corto

• Idea 1 (tanteo por cargas + curvas esfuerzo-deformación) es buena y estándar para identificar límite elástico; implementarla con pasos y ciclos, y definir un criterio (ej. 0.2% offset o % de desviación de la recta elástica).

• Idea 2 (orientación de sección afecta modos) es correcta: la orientación modifica rigidez y acoplamientos (bending/torsion), por eso las frecuencias y modos cambian —haz un estudio paramétrico para cuantificarlo.

Si quieres, te preparo (sin que tengas que pedir más) alguno de estos:

• un procedimiento paso a paso para ensayo de carga incremental listo para imprimir; o

• un script de ejemplo (Python + API de SAP2000 o CSI) que rote la sección y recoja resultados de modo.

¿Te interesa que te genere el script de ejemplo para automatizar la rotación y el análisis modal?