Dinámica estructural
La dinámica estructural es un tipo de análisis estructural que estudia el comportamiento de una estructura sometida a cargas dinámicas (acciones habiendo aceleración alta).
Las cargas dinámicas incluyen personas, viento, olas, tráfico, terremotos, y explosiones.
El análisis estructural se ocupa principalmente de averiguar el comportamiento de una estructura física cuando se somete a una fuerza.
Esta acción puede ser en forma de carga debido al peso de cosas como personas, muebles, viento, nieve, etc. o algún otro tipo de excitación como un terremoto, movimiento del suelo debido a una explosión cercana, etc.
En esencia, todas estas cargas son dinámicas, incluido el peso propio de la estructura porque en algún momento estas cargas no estaban allí.
La distinción se hace entre el análisis dinámico y el estático sobre la base de si la acción aplicada tiene suficiente aceleración en comparación con la frecuencia natural de la estructura.
Una carga dinámica es aquella que cambia con el tiempo bastante rápido en comparación con la frecuencia natural de la estructura.
El análisis dinámico para estructuras sencillas puede ser llevado a cabo manualmente, pero para estructuras complejas se puede usar análisis de elementos finitos para calcular los modos y frecuencias de vibración.
Cualquier estructura real disipará energía (principalmente a través de la fricción).
y es típicamente del 2 al 10% según el tipo de construcción: Métodos para aumentar el amortiguamiento.
Un análisis modal calcula los modos naturales de un sistema dado, pero no necesariamente su respuesta de tiempo completa a una entrada dada.
Es útil conocer las frecuencias modales de una estructura, ya que le permite asegurarse de que la frecuencia de cualquier carga periódica aplicada no coincidirá con una frecuencia modal y, por lo tanto, causará resonancia, lo que provocará grandes oscilaciones .
Para estructuras simples, las formas modales básicas se pueden encontrar mediante inspección, pero no es un método conservador.
, de un sistema estructural de masa M; rigidez a la flexión, EI (módulo de Young, E, multiplicado por el segundo momento de área, I); y fuerza aplicada, F(x): entonces, como arriba: La respuesta modal completa a una carga dada F(x, t) es
El desplazamiento dinámico para el modo elegido y la fuerza aplicada se pueden encontrar a partir de: Para los sistemas reales, a menudo hay una masa que participa en la función de fuerza (como la masa del suelo en un terremoto ) y una masa que participa en los efectos de inercia (la masa de la estructura misma, Meq).
