Una muy buena pregunta. Me gustaría agregar una visión profunda a esta pregunta en particular. Primero me gustaría mantener una suposición.
La capacidad de carga de estrés de todos los miembros que supongo es la misma. Es decir, estoy considerando, como por ejemplo, todos los miembros con un límite de rendimiento de, digamos, 50 ksi. La razón de ser Isaac ya ha definido todo sobre el estrés y me gustaría darle una idea de la rigidez del miembro.
¿Qué es la rigidez?
La rigidez es la rigidez de un objeto: la medida en que resiste las deformaciones a una fuerza aplicada. Podemos decir:
k = F / x donde x es la deformación del objeto.
Ahora, ¿qué quieres decir con ductilidad?
La ductilidad es la capacidad de un material para estirarse más allá del límite elástico. Tome el alambre delgado de acero o cobre en sus manos. Tire del cable con fuerza con la mano o átelo de un extremo a un gancho y jálelo con el cuerpo. Necesitas mucha fuerza para romper este material. (En la etapa inicial, argumentará que se necesita mucha fuerza para estirarse, así que, ¿cómo puede ser elástico?). La definición de elástico no establece que se requiera una fuerza menor para tensar el material, sino que establece el comportamiento del material cuando si lo deforma, siempre tiene la tendencia de volver a su forma original.) Observará que este material también se comporta de manera elástica, tire de él, se deformará, pero cuando lo libere, recuperará su forma original. longitud. En el caso de este cable también existe un límite para aplicar la fuerza, a una cierta magnitud de tracción comenzará a sentir que el material ya no requiere ninguna resistencia adicional para deformarse. La cantidad de deformaciones continúa aumentando a un nivel constante de fuerza y se estira como un plástico. Sigue y sigue y sigue. Y en cierta etapa se romperá.
El acero puede estirarse casi 1.05 a 1.1 veces su longitud original, y eso es demasiado esfuerzo. Puedes imaginar la capacidad del material para estirarse.
” ¿eso significa que su rigidez debería ser menor ya que un miembro más rígido no sufrirá una gran deformación inelástica” – El punto en su pregunta.
La rigidez es la cantidad mínima de resistencia del material proporcionada para seguir los criterios de servicio. Debe tener una rigidez particular mínima para mantener la historia bajo límites. Debe mantener la desviación total del edificio bajo límites particulares. Por lo tanto, su rigidez está destinada a aumentar. Lo segundo sobre la deformación inelástica. Un miembro delgado se acercará a la deformación inelástica rápidamente en comparación con un miembro fornido o un miembro más rígido, porque la deflexión inelástica es la fase post-elástica del material, puede decirse etapa plástica. Entonces, sí, un miembro delgado sufrirá grandes deformaciones inelásticas, pero entonces sería muy difícil para las personas que residirán en el edificio.
¿Qué es exactamente la ductilidad en el diseño sísmico?
Bueno, si revisa las pautas, códigos y libros a fondo, todos han mencionado un punto importante. El punto de ductilidad significa no solo la ductilidad general de la estructura, sino la ductilidad de los miembros y las conexiones. El código requiere que sus secciones deberían ceder, sus conexiones deberían ceder. Cuando diseña cada miembro, eso es ductilidad incluida en las formulaciones. Cuando se diseña una conexión, las disposiciones aseguran que las juntas deben mostrar una característica de ceder en lugar de una falla frágil. Las bisagras de plástico deben formarse en la viga y no en las conexiones, las conexiones no deben mostrar signos de fallas de corte, los miembros en tensión deben alargarse libremente y así sucesivamente. Entonces, la ductilidad se refiere a la ductilidad del miembro y la conexión.
Por ejemplo, tome un marco de momento y un marco arriostrado. Las desviaciones en caso de terremoto en un marco de momento serán mayores que las de un marco arriostrado, pero las aceleraciones en el marco arriostrado serán mayores en un marco arriostrado en comparación con el marco de momento. Esto significa que la rigidez general del marco de momento es baja en comparación con el marco arriostrado y es realmente cierto. Pero aún así, se dice que los bot son de diseño dúctil. Puede tener un diseño dúctil de marcos de momento, así como un diseño dúctil de marcos arriostrados. La única razón es la ductilidad de los miembros y las articulaciones. Lo que sirve en el marco reforzado es que verá un daño significativo en los aparatos ortopédicos porque la energía absorbida por los miembros será muy alta, mientras que en el caso de los marcos el daño estructural será menor, pero el daño en las paredes será significativo. Así que siempre tenemos que comprometernos en un caso u otro.
La única desventaja de los miembros muy rígidos.
Considerando la misma tensión del material, pero considerando la alta y baja rigidez del miembro, se ha observado que el miembro con muy alta rigidez exhibe un comportamiento ligeramente frágil en comparación con el miembro con baja rigidez. Es por el término llamado desgarro laminar. El material simplemente exhibe un comportamiento quebradizo. Y aparte de esto, no hay una distribución uniforme de tensiones en el miembro. Entonces, lo que vemos es un comportamiento dúctil local, pero un comportamiento general frágil debido a la distribución desigual del estrés en el miembro.
Conclusión: Sí, aumentar la rigidez o el tamaño del miembro aumentará en cierta medida la naturaleza frágil de ese miembro en particular, pero la definición del diseño dúctil no es la misma forma en que pensamos acerca de la ductilidad del material. Traté de responder de la mejor manera posible. Disculpas por cualquier error.