¿Qué es la rigidez lateral de un pórtico y cómo puedes calcularla?

¡Hola! Esperamos que esas clases on-line y trabajo remoto en cuarentena marchen muy bien.

En esta oportunidad te traemos una serie de vídeos e información sobre la rigidez lateral de pórticos.

En esta serie tratamos temas como:
  • ¿Qué es la rigidez lateral del pórtico?
  • ¿De qué depende la rigidez?
  • ¿Por qué es importante que la conozcas y la manejes muy bien dentro de tu proyecto?
  • ¿Qué es el centro de rigidez?
  • Posteriormente desarrollamos un ejemplo paso a paso, sobre la determinación de la rigidez de cada entrepiso de un pórtico de concreto armado.
Para el cálculo aproximado hemos escogido la ecuación propuesta en 1992 por Arturo Schultz en su trabajo titulado: "Approximating lateral stiffness of stories in elastic frames".

La ecuación base propuesta es:




¿De verdad es necesario manejar estos métodos simplificados con tanta potencia de cálculo y modelado hoy en día?


En principio es bueno que tengas presente que SIEMPRE es bueno conocer herramientas que te ayuden a desarrollar tus criterios y verificar resultados (esto para mi es más que suficiente para interesarme en el método).

De hecho la verdad es no siempre un modelo complejo de la estructura es la solución más optima para el problema. 

El propio autor del mencionado artículo nos deja algunos ejemplos donde es eficiente contar con un modelo matemático simple como el propuesto, y son los siguientes:

Para un proyectista: el análisis aproximado puede usarse para obtener estimaciones del comportamiento del edificio durante el diseño preliminar o para verificar los resultados de un análisis mas sofisticado.

Para un investigador, la necesidad es un modelo matemático eficiente, y bajo ciertas condiciones se puede abandonar un grado de precisión tolerable por conveniencia computacional. Esta compensación puede estar justificada cuando los cálculos numéricos son tan extensos que un modelo matemático eficiente se convierte en una necesidad practica. 

Ejemplo de esto: Estudios probabilísticos, estudios paramétricos y el trabajo de identificación del sistema proporcionan casos representativos de esta situación.


¿De qué se trata la investigación realizada por Schultz?

A continuación citamos textualmente el resumen:

A pesar de los avances en el análisis informático de los edificios aporticados para cargas laterales, sigue existiendo la necesidad de modelos simples que proporcionen estimaciones precisas de la respuesta. Se revisa el concepto de rigidez lateral y se concluye que se puede usar un solo valor para representar la rigidez de un entrepiso en un pórtico elástico rectangular con base fija que se somete a distribuciones regulares de carga lateral. Se comparan tres expresiones existentes para aproximar la rigidez lateral de los entrepisos, pero se concluye que estas son aplicables sólo para marcos uniformes con vigas que son más rígidas que las columnas. Se propone una expresión que incluye tres factores numéricamente derivados que mejoran en gran medida la precisión de las estimaciones de rigidez para pórticos regulares y moderadamente irregulares. (1) El efecto de alturas desiguales para entrepisos adyacentes; (2) la influencia de los límites superior e inferior; y (3) el efecto rigidizador de la base fija en pórticos de baja altura.
Así que vale la pena no ver sólo lo que te mostramos en nuestros videos, donde utilizamos el modelo más simplificado obteniendo un error máximo de 6.85%  (respecto a la rigidez calculada mediante software), sino buscar el artículo original y conocer las ecuaciones propuestas que se ajustan mejor a las 3 particularidades descritas en el resumen anterior y así desarrollar modelos más precisos.

 

¿Cómo se comporta la expresión propuesta en comparación con otros métodos?

 

En la figura, Alpha: Es la relación de rigidez entre vigas y columnas y Beta es el inverso. Es decir la relación de rigidez de columnas a vigas, Ks es la rigidez lateral aproximada y Ke es la rigidez lateral exacta.
Observa en la figura acontinuación, como con los ajustes propuestos a la ecuación base de Schultz, la relación Ks/Ke tiende a la unidad mientras los otros métodos cometen un error mayor en la estimación.

Con esta pequeña introducción te invitamos a conocer el uso de la expresión base y de lo que puede enseñarte con la siguiente serie de vídeos, para que puedas si lo deseas buscar el articulo y desarrollar un modelo más refinado y preciso de acuerdo a los parámetros que te hemos mencionado.

 

Vídeo 1: ¿Qué es la Rigidez Lateral y por qué es importante en tu Proyecto?



Vídeo 2: ¿Cómo se calcula la Rigidez Lateral de un Pórtico? Ejemplo paso a paso




Video 3: ¿Cómo se calcula la rigidez del pórtico apoyándote en un software de calculo estructural como RFEM 5? (Parte 1 y 2)

 




Guía Paso a Paso Pórtico de Concreto Armado en RFEM5


Haz CLÍC para Descargar la Guía



¡Esperamos que la información suministrada sea de utilidad! 

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