Matrices de rigidez y de carga de primer y segundo orden de una vigacolumna ortotrópica con conexiones semirrígidas: II) ejemplos

Abstract

Resumen: Las matrices de rigidez y de carga de primer y segundo orden de una vigacolumna de Timoshenko ortotrópica de sección transversal simétrica con conexiones semirrígidas incluyendo los efectos de la carga axial en los extremos (tracción o compresión) y de las fuerzas cortantes a lo largo del elemento fueron deducidas en el primer artículo. El modelo de Haringx descrito por Timoshenko y Gere (1961) fue adoptado en la formulación de las matrices. Ambas matrices serán utilizadas en los análisis elásticos de estabilidad, de primer y de segundo orden de estructuras aporticadas con elementos vigacolumna de Timoshenko de sección transversal simétrica con conexiones rígidas, semirrígidas y simples en los cinco adjuntos en este artículo. Estudios analíticos indican que la carga de pandeo y la rigidez de estructuras aporticadas son reducidas por efecto de la deformación por cortante a lo largo de cada elemento. Además, el fenómeno de pandeo bajo fuerzas de tracción en elementos con rigidez a cortante relativamente baja es incluido en las ecuaciones propuestas. El pandeo por tracción no debe ser ignorado en el análisis de estabilidad de elementos vigacolumna con rigidez a cortante G As del mismo orden de magnitud que EI/h 2 . La validez de ambas matrices es verificada con soluciones disponibles de análisis de estabilidad y de comportamiento elástico geométrico no lineal de estructuras vigacolumna. Se incluyen cinco ejemplos que demuestran la eficiencia del método propuesto y de las matrices correspondientes

Abstract: The firstand secondorder stiffness and load matrices of an orthotropic Timoshenko beamcolumn of symmetric cross section with semirigid connections including the effects of end axial loads (tension or compression) and shear deformations along the member are derived in the first article. The “modified” stability approach based on Haringx´s model described by Timoshenko and Gere (1961) is utilized in all matrices. Both matrices are used in the stability, firstand the secondorder elastic analyses of framed structures made of Timoshenko beamcolumns with rigid, semirigid and simple connections of symmetric cross sections in the five examples included in this article. Analytical studies indicate that the buckling load and the stiffness of framed structures are reduced by the shear deformations along the members. In addition, the phenomenon of buckling under axial tension forces in members with relatively low shear stiffness is captured by the proposed equations. Tension buckling must not be ignored in the stability analysis of beamcolumns with shear stiffness GAs of the same order of magnitude as EI/h 2 . The validity of both matrices is verified against available solutions of stability analysis and nonlinear geometric elastic behavior of beamcolumn structures. Five examples are included that demonstrate the effectiveness of the proposed method and corresponding matrices