Descripción:
El uso de las cubiertas autoportantes tipo arcotecho juega un papel fundamental en
diversos sectores, debido a su bajo costo, facilidad constructiva y capacidad de
cubrir grandes claros. Sin embargo, este tipo de sistema estructural resulta endeble
ante cargas de viento. El problema de estabilidad se denomina en ingeniería cuando
una estructura sometida a altas cargas de compresión excede la carga crítica la cual
el material es capaz de soportar, provocando una deformación fuera de su plano de
forma súbita, afectando la estabilidad de la estructura y en algunos casos se
presentan colapsos parciales o totales. En esta investigación se evaluó la
estabilidad cubiertas tipo arcotecho con diferentes claros ante cargas por viento
según el manual de obras civiles de diseño por viento de la Comisión Federal de
Electricidad, edición 2020, así como las cargas dinámicas por viento a partir de una
función tiempo historia, bajo el entorno de Ansys Workbench Mechanical. El objetivo
principal de esta investigación fue estimar la estabilidad considerando
imperfecciones y no linealidades ante cargas de viento, para evaluar su respuesta
estructural. La metodología empleada para la estimación de las cargas críticas por
pandeo se realizó mediante un análisis de estabilidad lineal para obtener una carga
crítica inicial, a partir de la cual se generaron imperfecciones geométricas.
Posteriormente, se incorporaron dichas imperfecciones a nuevos modelos
añadiendo las no linealidades geométricas y del material, se aplicaron cargas de
viento estáticas y dinámicas, con el fin evaluar la estabilidad y el comportamiento
de la estructura. Los resultados indican que, en los métodos estáticos
convencionales, la carga crítica con imperfecciones y no linealidades es mayor que
la obtenida en análisis lineales, debido al efecto de membrana que incrementa la
rigidez del sistema. Sin embargo, incluso con este aumento de capacidad de carga,
la falla estructural ocurre antes de alcanzar los límites de diseño y servicio en la
mayoría de los casos analizados. Por lo que resulta más representativo realizar
análisis de estabilidad ante cargas dinámicas por viento. Se concluye que es
esencial realizar revisiones de estabilidad en estructuras tipo arcotecho, ya que
pueden perder estabilidad antes de fallar por esfuerzos o deformaciones.