Indice de libro

1. Análisis Dinámico
en Estructuras
Félix L. Suárez Riestra
Dpto. Tecnología de la Construcción
Universidade da Coruña
Máster en Ingeniería de la Construcción

2. Introducción
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 3  168
El Capítulo 1 se convierte en una simple aproximación a los conceptos fundamentales que rigen un análisis
dinámico. Desde las leyes de Newton y su aplicación directa a la Mecánica, hasta la definición de los
factores que regulan el comportamiento de un sistema frente a una acción dinámica.
El Capítulo 2 se abordan los Principios de Análisis que regulan el cálculo y determinación de los efectos de
una acción dinámica. Definiciones de aquellos valores que de una u otra manera determinan el resultado de
dicho análisis, y su relación directa con el proceso de idealización adecuado.
El Capítulo 3 se desarrolla el Estudio de la Respuesta Dinámica de simples sistemas de 1 GDL, tratando los
conceptos de vibración libre y de vibraciones forzadas, en los supuestos de amortiguamiento y no
amortiguamiento. Se finaliza con la introducción del concepto de Desplazamiento en la Base, directamente
ligado al efecto del sismo sobre las edificaciones.
El Capítulo 4 está dedicado al estudio de la Respuesta Dinámica de Sistemas de N GDL. Se establecen las
condiciones de análisis matricial mediante la definición de las correspondientes matrices de rigidez, inercia
y amortiguamiento. Se da paso de esta manera a la definición del Análisis Modal y los distintos tipos de
resolución, numérica o iterativo.
En el Capítulo 5 se desarrollan los efectos de las Fuerzas Dinámicas en la edificación desde los aspectos
básicos que determinan los Estados Límite. El análisis se centra en las principales acciones dinámicas que
pueden solicitar una edificación, especialmente las relativas a viento y las propias de determinados
sistemas estructurales de acero y hormigón.
Por último en el Capítulo 6 se destina íntegramente al estudio del Efecto de las Fuerzas Sísmicas sobre la
edificación. A partir de los conceptos básicos se abordan las condiciones y análisis generales determinadas
por la normativa en vigor (NCSR-02). Se desarrolla también el método simplificado en base a su eficiente
aplicación a los casos más generales de la edificación. Finalmente se abordan las reglas de diseño y las
prescripciones constructivas que deberían de verificar las construcciones sometidas al efecto de fuerzas
sísmicas.

3. Conceptos Básicos de Dinámica Estructural
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 5  168
Capítulo 1
CONCEPTOS BÁSICOS DE DINÁMICA ESTRUCTURAL
1.1. Mecánica. ¿Teoría científica? .......................................................................................................................7
1.2. Las Leyes de Newton ......................................................................................................................................8
1.3. Conceptos de Masa y Fuerza......................................................................................................................9
1.4. Fuerza y Acción..............................................................................................................................................10
1.5. Definición de Acción Dinámica..................................................................................................................11
1.6. Aspectos Fundamentales a Considerar en el Cálculo Dinámico....................................................13
1.7. Modelización en Cálculo Dinámico..........................................................................................................14
1.8. Concepto de Grados de Libertad de un Sistema (GDL).................................................................15
1.9. Conceptos de Rigidez y Amortiguamiento de un Sistema..............................................................16

4. Planteamiento del Análisis Dinámico
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 19  168
Capítulo 2
PLANTEAMIENTO DEL ANÁLISIS DINÁMICO
2.1. Ecuaciones Fundamentales en el Cálculo Dinámico..........................................................................21
2.2. Periodo y Frecuencia Natural de Vibración.......................................................................................22
2.3. Amortiguamiento en Sistemas Dinámicos.............................................................................................25
2.4. Velocidad de Reacción de un Sistema.................................................................................................27
2.5. Acercamiento al Análisis Dinámico de Sistemas (Discretos)...........................................................28
2.6. Metodología de Análisis............................................................................................................................29
2.7. Conceptos Energéticos. Otro Punto de Vista......................................................................................35

5. Respuesta Dinámica de Sistemas de 1 GDL
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 39  168
Capítulo 3
RESPUESTA DINÁMICA DE SISTEMAS DE 1 GDL.
3.1. Vibraciones Libres No Amortiguadas de Sistemas de 1 GDL......................................................41
3.2. Vibraciones Libres Amortiguadas de Sistemas de 1 GDL.............................................................43
3.3. Vibraciones Forzadas. Excitación Periódica (Armónica).................................................................46
3.4. Vibraciones Forzadas Armónicas en Sistemas no Amortiguados de 1GDL.............................50
3.5. Vibraciones Forzadas Armónicas en Sistemas Amortiguados de 1GDL...................................53
3.6. Factor de Amplificación Dinámica y Condición de Resonancia...................................................59
3.7. Espectros de Respuesta..............................................................................................................................60
3.8. Vibraciones debidas a Movimiento Armónico del Apoyo.............................................................61

6. Respuesta Dinámica de Sistemas de n GDL
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 65  168
Capítulo 4
RESPUESTA DINÁMICA DE SISTEMAS DE n GDL.
4.1. Sistemas de 2 GDL. Ecuaciones del Movimiento: Formulación Matricial..................................67
4.2. Sistemas de N GDL. Matrices de Rigidez, Inercia y Amortiguamiento.....................................70
4.3. Respuesta Dinámica. Análisis Modal.....................................................................................................74
4.4. Método Numérico.........................................................................................................................................79
4.5. Método Iterativo. El Método de Holzer...............................................................................................80

7. Fuerzas Dinámicas en la Edificación
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 83  168
Capítulo 5
FUERZAS DINÁMICAS EN LA EDIFICACIÓN.
5.1. Aspectos Básicos. Estados Límite.............................................................................................................85
5.2. Los Efectos del Viento en Sistemas Estructurales...............................................................................86
5.3. Tratamiento Normativo de la Acción del Viento...............................................................................91
5.4. Factor Estructural..........................................................................................................................................94
5.5. Caracterización Dinámica de Estructuras.............................................................................................99
5.6. Cargas Dinámicas y Servicio del Sistema........................................................................................ 103

8. Análisis Sísmico en la Edificación
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 110  168
Capítulo 6
ANÁLISIS SÍSMICO EN LA EDIFICACIÓN.
6.1. Conceptos Sísmicos Básicos.....................................................................................................................111
6.2. Definición Numérica de la Acción Sísmica........................................................................................ 117
6.3. Introducción a la Normativa de Análisis Sismorresistente........................................................... 119
6.4. Método de Cálculo de la NCSR-02................................................................................................... 131
6.5. Reglas de Diseño y Prescripciones Constructivas........................................................................... 136

9. Documentos de Consulta
Máster en Ingeniería de la Construcción Análisis Dinámico
2014/15
Módulo de Estructuras Pág 168  168
NORMATIVA DE REFERENCIA.
[1] Norma de Construcción Sismorresistente: Parte General y Edificación (NCSR-02)
Real Decreto 997/2002 de 27 de septiembre
[2] Eurocódigo 8: Proyecto de Estructuras Sismorresistentes.
Parte 1: Reglas Generales, Acciones Sísismicas y Reglas para Edificación
UNE-EN 1998-1
[3] Eurocódigo 8: Proyecto de Estructuras Sismorresistentes.
Parte 2: Puentes
UNE-EN 1998-2
[4] Eurocódigo 8: Proyecto de Estructuras Sismorresistentes.
Parte 3: Evaluación y Adecuación Sísmica de Edificios
UNE-EN 1998-3
[5] Eurocódigo 8: Disposiciones para el Proyecto de Estructuras Sismorresistentes.
Parte 4: Silos, Depósitos y Tuberías.
UNE-EN 1998-4
[6] Eurocódigo 8: Proyecto de Estructuras Sismorresistentes.
Parte 5: Cimentaciones, Estructuras de Contención y Aspectos Geotécnicos
UNE-EN 1998-5