Análisis de colapso progresivo de estructuras mediante el método del elemento aplicado

Abstract

Resumen. A medida que el tiempo avanza cada vez se tiene una mayor densidad de personas dentro y alrededor de un inmueble. De manera implícita, se tiene una mayor concentración de construcciones de diferente naturaleza como lo son edificios habitacionales, comerciales y corporativos por mencionar algunos, así como estructuras de otros usos en espacios públicos tales como monumentos en las plazas, cubiertas, anuncios espectaculares, etc. en una misma zona de casi cualquier ciudad contemporánea. Además de lo anterior, se puede comprobar con los registros diarios de diferentes fuentes que conforme una ciudad crece aumentan proporcionalmente contra las construcciones, los riesgos de daños y la magnitud de estos, que representan las actividades diarias de la sociedad, ya sean accidentales o intencionales. Es por esos antecedentes que se hace necesario considerar y analizar, entre otros parámetros del diseño estructural, el colapso progresivo al que cualquier tipo de estructura está expuesto y el cual, de presentarse, afectarían un número considerable de personas y construcciones aledañas. En el presente trabajo de investigación se estudia el tema del colapso progresivo de estructuras utilizando el método del elemento aplicado con el cual se pretende lograr un conocimiento más adecuado y preciso del desarrollo del proceso físico que deriva en el colapso parcial o total de una estructura. Lo anterior se hará mediante hojas de cálculo desarrolladas en el programa Mathcad prime 5 y Excel. Se realiza además la comparación entre algunos resultados obtenidos con el método del elemento aplicado (desplazamientos, en el caso analizado dentro de la campaña experimental) y los obtenidos con el método del elemento finito. Para este último, se usan modelos virtuales en SAP 2000.

Abstract. As time progresses, there is a greater density of people in and around a property. Implicitly, there is a greater concentration of constructions of a different nature such as residential, commercial and corporate buildings to mention a few, as well as structures for other uses in public spaces such as monuments in squares, roofs, billboards, etc. in the same area of almost any contemporary city. In addition to the above, it can be verified with the daily records from different sources that as a city grows, the risks of damage and their magnitude increase proportionally against constructions, which is represented by the daily activities of society, whether accidental or intentional. It is because of these antecedents that it is necessary to consider and analyze, among other parameters of the structural design, the progressive collapse to which any type of structure is exposed and which, if it occurs, would affect a considerable number of people and surrounding buildings. In this research work the subject of the progressive collapse of structures is studied using the applied element method with which it is intended to achieve a more adequate and precise knowledge of the development of the physical process that results in the partial or total collapse of a structure. The above will be done through spreadsheets developed in the Mathcad prime 5 program and Excel. In addittion, the comparison between some results obtained with de applied element method is carried out (displacements, in the analized case within the experimental campaign) and the finite element method. Fort he latter, virtual models in SAP 2000 are used.