“Constraints” (Restricciones) entre puntos en SAP2000 - Eadic

“Constraints” (Restricciones) entre puntos en SAP2000

1. SAP2000

 

Los análisis FEM requieren vincular puntos para representar comportamientos especiales. SAP2000 tiene la opción de asignar Constrains para estos casos.

Cuando dos o más puntos en un modelo de elementos finitos no están formalmente vinculados a un mismo elemento, bien sea lineal, de área o sólido, pero en la realidad esos puntos si deban comportarse de forma dependiente, SAP2000 permite definir diferentes tipos de restricciones (Constraints) entre nodos que aseguran que algunos o todos los grados de libertad de los puntos a los que se les asignan, cumplan con ciertas ecuaciones de compatibilidad para poder describir apropiadamente un fenómeno.

 

– Tipologías

 

Formalmente existen 9 tipologías diferentes, siendo las más comunes:

  • El “body” (cuerpo rígido).
  • El “diaphragm” (diafragma).

Pero existen otros igualmente interesantes como:

  • El “equal” (igualar grados de libertad).
  • El “weld” (soldaura).

La definición propia de cada uno de ellos, se puede leer en el CSI Analysis Reference Manual que viene incluido con todas las versiones de SAP2000, y al que se puede acceder fácilmente desde el menú “Help” “Documentation” “Manuals”.

 

– Restricción tipo Body

 

Puede ser muy útil para definir que un punto aparentemente aislado, ubicado en el centro de masa de un equipo mecánico que no se modela en SAP2000, se mueva solidariamente con los puntos en los que se proyecta el anclaje del equipo, y que si están modelados a nivel de la placa de cimentación de la máquina.

De no ser por esta opción, sería necesario calcular aparte las reacciones de fuerza y momento que se producen a nivel de los apoyos, cuando el equipo está en operación o cuando experimenta alguna excitación dinámica.

Cuando se trata de cargas estáticas, el proceso podría ser sencillo, pero para análisis dinámicos contra el tiempo, el procedimiento de cálculo aumenta de complejidad, y solo podría representarse de forma aproximada.

 

– Restricción tipo Diaphragm

 

Resulta tremendamente útil en la modelación de edificaciones, ya que los entrepisos se mueven en su plano, como si fueran infinitamente rígidos; y como no se acostumbra (además no es una buena práctica) modelar los elementos de entrepiso (viguetas y losas) con el modelo general, es necesario indicarle al programa que todos los puntos de ese nivel mantendrán sus distancias relativas dentro del plano.

 

– Otras restricciones

 

Otras restricciones menos comunes, pero igualmente interesantes, son por ejemplo las restricciones Equal, en las cuales se puede escoger cuál o cuáles grados de libertad entre dos o más puntos, deben ser idénticos.

Esto resulta significativamente útil cuando hay vigas modeladas por su centroide, que se apoyan sobre otros elementos cuyo eje está en otra elevación.

A diferencia del Body, con el Equal se pueden escoger rápidamente cuales son los grados de libertad condicionados, y cuales seguirán siendo independientes.

Es importante tener en cuenta que una constricción de los grados de libertad en los puntos de un elemento, puede cambiar significativamente el concepto de la estructura, y muchas veces los resultados no son los correctos.

La sugerencia es, luego de asignar el Constraint a un grupo de puntos, correr el análisis con un caso de carga simple, que permita comprobar mediante la deformada o las reacciones en puntos en los cuales pueda calcularse la reacción de forma manual, y verificar que los resultados sean los esperados, tanto en sentido como en orden de magnitud.

 

– Opciones de Constraints

 

Las opciones de Constraint que tiene disponible SAP2000 son:

  • Body
  • Diaphragm
  • Plate
  • Rod
  • Beam
  • Equal
  • Local
  • Weld
  • Line
Constraints
Opciones de Constraints

 

Aunque ya no resulta tan determinante, debido al avance de los procesadores, la idea de estas opciones para la modelación, obedecen a una práctica bastante usual en el análisis matricial que consiste en la igualación de grados de libertad, que lograba reducir el número de ecuaciones simultáneas a desarrollar y por ende el tiempo de máquina requerido.

Como todas las opciones de SAP2000, puede ser muy interesante generar unas pocas definiciones para luego utilizar la herramienta de edición de la base de datos del modelo con Excel, y generar de forma automatizada todas las restricciones que se requieran para el modelo.

No existen soluciones únicas para un mismo problema. Los Constraints son un apoyo interesante que puede ayudar mucho en la modelación, si se está seguro de cómo están trabajando.

Algunos pueden escoger la opción de usar elementos virtuales con masa y peso cero, y rigideces arbitrariamente definidas, para unir puntos que deben desplazarse de forma coordinada entre sí.

Vale la pena revisar en el blog oficial de CSI América, buscando específicamente por cada uno de los tipos de Constraints, para aprender más sobre su comportamiento y decidir si es o no la herramienta que se está necesitando para modelar la singularidad que se requiere representar.

Como punto de arranque, se puede acceder desde el siguiente link: https://wiki.csiamerica.com/display/kb/Constraint.

 

Autor: Oscar Eduardo Pinzón Vargas, docente del Máster en Cálculo de Estructuras de Obra Civil

Compartir

Contenido seleccionado para ti

Riesgos psicosociales. Evaluación
1. Introducción   Cuando se hace una evaluación de Riesgos psicosociales tenemos que ir más allá del mero cumplimiento de la Ley de…
Suscríbete a nuestro boletín

Recibe directamente en tu correo las últimas noticias y actualizaciones de eadic.

Ir arriba