Análisis de pilares con deformación por cortante mediante elementos finitos y acciones repartidas equivalentes

Abstract

En este trabajo se aplica un procedimiento basado en el concepto de Acción Repartida Equivalente (ARE) al análisis, por el Método de Elementos Finitos (MEF) formulado en desplazamientos y solución nodal exacta, de pilares con deformación por cortante de acuerdo con la teoría de Timoshenko. Los resultados obtenidos con la metodología ARE-MEF, en los casos analizados, ponen de manifiesto que con un número muy reducido de elementos (uno y dos en los ejemplos desarrollados) se alcanza gran exactitud en desplazamientos, giros y esfuerzos. Sin embargo con otras metodologías formuladas en desplazamientos, como por ejemplo la de integración reducida, se requiere del orden de 40 elementos para alcanzar resultados similares. Asimismo en el presente trabajo, a partir del MEF con solución nodal exacta se determinan de una forma directa y sistemática las funciones de estabilidad y la carga de pandeo para el pilar de Timoshenko.

This paper describes a procedure based on the concept of Equivalent Distributed Loads (EDL) applied to the Finite Elements Method (FEM) based on displacements and exact nodal solution of columns subject to shear deformation in accordance with the Timoshenko beam theory. The results obtained using this “EDL-FEM” methodology, in the cases studied, show that a high level of exactness in displacements, rotations as well as shear force and bending moment is obtained with a very small number of elements (one or two in the examples developed). Other methodologies based on displacements, such as reduced integration, require on the order of 40 elements to achieve similar results. The stability functions and buckling load for the Timoshenko beam are also determined in a direct and systematic way from the FEM with exact nodal solution.