Análisis No-lineal de estructuras compuestas por cables

• Salinas Guayacundo, Daniel Ricardo ^[1] ; Marmolejo Otero, Edgardo Alejandro ^[2]
  1. [1] Escuela Colombiana de Ingeniería
  2. [2] ‎A+F Engineers, Estados Unidos
• Localización: Investigación e Innovación en Ingenierías, ISSN-e 2344-8652, Vol. 9, Nº. 2 (Julio - Diciembre), 2021, págs. 142-156
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Nonlinear Analysis of Cable Net Structures
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• Resumen
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    Objetivo: Desarrollar una metodología basada en una versión ajustada del Método de Densidad de Fuerza (MDF) para realizar el análisis no-lineal de estructuras tridimensionales conformadas por cables sometidas a cargas estáticas implementada en MathCAD que no presente problemas en la obtención de la solución numérica y que provea una forma eficiente y estable de convergencia numérica. Metodología: Lo primero es presentar un marco teórico asociado a las estructuras conformadas por cables y al método de analysis basado en el MDF. Seguidamente, las rutinas o funciones en MathCAD son creadas para realizar el análisis no-lineal de estructuras compuestas por cables. Finalmente, los resultados entregados por las rutinas son validados a través de la comparación de los mismos con los resultados presentados en el artículo de investigación tomado como referencia y los resultados provistos por un software de estructuras conformadas por cables. Resultados: Se demostró que las rutinas creadas proveen resultados adecuados y confiables del análisis estructural no-lineal de estructuras compuestas por cables sometidos a cargas estáticas verticales y horizontales. Conclusiones: Las rutinas desarrolladas en MathCAD proveen resultados consistentes en función a lo encontrado con los resultados obtenidos y los hallados en el artículo tomado como referencia y a los provistos por el programa utilizado. En los ejemplos analizados en este artículo de investigación, no se encontraron problemas numéricos que pudieran generar inestabilidad. Las rutinas proveen una forma sencilla de visualizar las consideraciones, procedimiento y resultados importantes obtenidos en el proceso de realizar análisis que involucre no-linealidad geométrica de estructuras compuestas por cables.

  • English

    Objective: To present a methodology for implementing in MathCAD, a based on force densities for analytical form finding to three-dimensional cable net structures subjected to static loading. It is desired that the routines present a stability of the solution algorithm and fast convergence. Methodology: Theoretical background of the cable net structures behavior and FDM are first introduced. Then, a series of MathCAD routines are created to perform the nonlinear analysis of cable net structures. Finally, a well-documented cable net structure example found in the literature, and the results from a cable net software are used as a way to validate the output results provided by the created MathCAD routines. Results: The simulation results show that the proposed methodology implemented in MathCAD can accurately estimate the free nodes displacements and cable forces of 3D cable net structures subjected to vertical and horizontal static loading. Conclusions: This paper has demostrated that the propossed methodology is consistent when comparing with the results given in the reference paper and the used software. Stability of the algorithms is controlled and no numerical issues was presented during the analyzed examples thus, divergence complications were not found. The routines provided a clear way to visualize the assumptions, methods, and critical data obtained in the geometric analysis of cable net structures helping to overcome the inherit limitations of commercial packages.