Análisis de marcos rígidos de sección constante y sección variable con análisis dinámico modal espectral por el método de las masas consistentes

Abstract

Hoy en día en ingeniería se ha vuelto bastante común utilizar elementos con una variación en su sección transversal ya que pretenden ser mucho más eficientes y más ligeros que un elemento con secciones transversales constantes. En la ingeniería estructural relaciona con los edificios, estructuras de uso industrial u algún proyecto arquitectónico, incluido el diseño estructural y mecánico, el proceso a menudo incluye hipótesis y comprobaciones por parte de un ingeniero que resuelva de la manera más factible el problema. Sin embargo, en situaciones de fabricación en las que se produce en masa un único diseño o satisfacer los requerimientos dictados por todas las disciplinas que contribuyen a la composición arquitectónica-estructural, los ingenieros se han preocupado durante mucho tiempo por encontrar un diseño óptimo dentro de un conjunto preestablecido de posibilidades. En estos casos, las entradas para una simulación son variables de diseño paramétricas específicas (secciones variables), que actúan para acotar el problema dando un enfoque de diseño más robusto donde esto dependerá de que magnitud sea el proyecto, consecuentemente puede ser computacionalmente baratos o costosos, con ahorros considerable de materiales y viéndolo del punto de vista arquitectónico la optimización de su geometría con respecto a sus necesidades específicas. Para un edificio de uso industrial, de oficinas o de cualquier otro uso el utilizar un sistema de estructura principal a base de marcos rígidos de perfiles W (IR), o de concreto de sección rectangular resulta ser muy útil, sin embargo, en la práctica se ha optado por utilizar perfiles armados a través de placas IPC con variaciones en su sección transversal en lugar de perfiles IR. Estos perfiles de sección I resultan ser bastante resistentes ante solicitaciones de cargas tanto fijas como accidentales, además cuentan también con una apariencia que se considera estéticamente agradable. Además, que en estructuras a base de concreto las secciones variables logran optimizar material. Sin embargo, es a través de la experiencia con lo que se puede disponer de una estructuración eficaz y sobre todo ligera. En este trabajo se pretende determinar, haciendo uso de la herramienta de MATLAB, un programa general que realice un análisis estructural elástico por peso propio y cargas asignadas por el usuario además de un análisis modal espectral por masas consistentes en dirección horizontal y vertical, esto con el fin de verificar el comportamiento de la estructura ante eventos sísmicos, donde en el análisis modal espectral se basó en el Manual de obras civiles-Diseño por sismo (CFE 2015).