Alejandro Ratazzi | Universidad Nacional del Sur (original) (raw)
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Papers by Alejandro Ratazzi
Mecánica Computacional, 2012
A lo largo de las ultimas decadas se ha desarrollado un enorme esfuerzo investigativo en la detec... more A lo largo de las ultimas decadas se ha desarrollado un enorme esfuerzo investigativo en la deteccion temprana de fisuras en estructuras civiles y elementos de maquinarias. En general, se basan en el estudio de los parametros dinamicos de las estructuras que, como es sabido, son afectados por la perdida de rigidez que ocasiona el dano. Una herramienta relativamente reciente en la evolucion de dichos estudios es la utilizacion de la transformada wavelet en la evaluacion del comportamiento dinamico de una estructura danada. Es un analisis tiempo-frecuencia que proporciona informacion mas detallada acerca de las senales no estacionarias que el tradicional analisis de Fourier que solo brinda una representacion frecuencial. En este trabajo se utilizan, por un lado el clasico metodo inverso y por otro lado el analisis mediante transformada continua wavelet (TCW) en la deteccion de danos en estructuras simples para estimar la localizacion y magnitud de fisuras. La eficiencia de los metodos...
The study of the dynamic properties of frames is very important in structural design, as they are... more The study of the dynamic properties of frames is very important in structural design, as they are the cornerstone for many resistant structures. A crack on a structural member introduces a local flexibility which is a function of the crack depth. This new flexibility condition changes the dynamic behavior of the structure. The knowledge of the influence of the crack on the characteristic dynamic parameters of the frame makesit possible to determine both the position of the crack and its magnitude in damaged frames. In this paper, the crack is modeled by means of an elastically restrained hinge using Chondros’ formulation while the analytical analysis is based on variational calculus and the Euler-Bernoulli beam theory to describe the transversal displacements of the frame members. In the laboratory a device was built to measure experimentally the natural frequencies of steel frames. The first ten natural frequencies of in plane vibration of cracked L-frames are obtained, different l...
En este trabajo se presenta el caso de vibraciones libres de vigas Timoshenko ahusadas y centrifu... more En este trabajo se presenta el caso de vibraciones libres de vigas Timoshenko ahusadas y centrifugamente rigidizadas. El interes se centra en las vibraciones transversales de la viga. Las ecuaciones diferenciales de movimiento que interpretan el problema son las derivadas del Principio de Hamilton siguiendo el desarrollo de Banerjee. Para oscilaciones armonicas se plantean dos ecuaciones diferenciales ordinarias de cuarto orden que gobiernan las amplitudes del desplazamiento flexional y la rotacion flexional, respectivamente. Se incluye en el estudio propuesto el efecto que tiene el radio del eje de giro, la forma en que varia la seccion transversal de la viga, asi como condiciones de vinculacion elastica. Se utiliza un procedimiento basado en el metodo de cuadratura diferencial para resolver el sistema diferencial gobernante. Se presentan algunos ejemplos numericos ilustrativos. Los resultados se comparan con aquellos disponibles en la literatura y con los calculados por el metodo ...
La aplicacion de la Transformada Wavelet (TW) al proceso de senales e imagenes es una herramienta... more La aplicacion de la Transformada Wavelet (TW) al proceso de senales e imagenes es una herramienta, muy reciente en el tiempo, que permite la detencion temprana de fisuras en una estructura. Se basa en un analisis tiempo-frecuencia que proporciona informacion mas detallada acerca de las senales no estacionarias que el tradicional analisis de Fourier, este solo brinda una representacion de las frecuencias. En la presentacion se hace el analisis dinamico de una estructura, mediante la transformada continua wavelet (CWT) con diferentes funciones wavelets madres, con el objeto de caracterizar el dano de un semi-portico en L de acero. obteniendo asi la localizacion y magnitud de una fisura. Los resultados del metodo aplicado se corroboran con valores determinados de manera experimental en un modelo construido en laboratorio. Se obtiene la primera frecuencia natural del semi-portico fisurado, modelado en el laboratorio. Se excita al modelo por medio de una bobina y se lo lleva a su primera...
En este trabajo se analiza un fondo de rosca para elementos de sujecion de una torre, previamente... more En este trabajo se analiza un fondo de rosca para elementos de sujecion de una torre, previamente fabricados. El diseno del fondo de rosca esta limitado al proceso productivo y la geometria del esparrago. Como premisas se indico, un rapido maquinado de la pieza, por lo que se proponen diferentes geometrias para disminuir las tensiones en el comienzo de la rosca. Estas tensiones son analizadas y comparadas con el estado original de elemento. En el presente estudio no se tiene en cuenta la interaccion entre la tuerca y el esparrago ya que solamente se desea disminuir las tensiones en la zona antes mencionada. Los modelos son estudiados mediante el metodo de elementos finitos utilizando elementos 2D, con la teoria axilsimetrica, debido a que el angulo de helice de la rosca es pequeno y no tiene gran incidencia en los resultados. Los resultados son presentados para diferentes parametros de la entalla a realizar, consiguiendo un gran alivio de tensiones en el primer filete de rosca con u...
El estudio de las propiedades dinamicas de estructuras aporticadas reviste suma importancia en el... more El estudio de las propiedades dinamicas de estructuras aporticadas reviste suma importancia en el campo de la ingenieria estructural. En el presente trabajo se determinan las primeras frecuencias naturales de vibracion transversal de un portico sencillo, consistente en una columna y un dintel vinculados rigidamente. Se considera la presencia de un vinculo interno, que restringe elasticamente los movimientos de traslacion y rotacion en ese punto del dintel. En el modelado se adoptan resortes de comportamiento elastico-lineal y el movimiento de los elementos componentes del modelo se asume descriptos por la teoria de Euler-Bernoulli para vibraciones axiales y transversales de barras. Las ecuaciones que gobiernan el sistema, las condiciones de borde y de compatibilidad son obtenidas utilizando las tecnica del calculo variacional. La aplicacion del metodo de separacion de variables conduce a los valores exactos de las frecuencias naturales. Se presentan resultados de distintos casos, lo...
En este trabajo se estudian los efectos de pandeo en la estructura resistente de un silo de lamin... more En este trabajo se estudian los efectos de pandeo en la estructura resistente de un silo de laminas corrugadas. El estudio se focaliza en los parantes metalicos de seccion delgada abierta laminados en frio denominados omega. Se estudian diferentes opciones de espesor de las columnas relacionadas con el largo de las mismas y tambien se estudia la superposicion de diferentes perfiles variando el espesor de la chapa. Se realiza un analisis completo de pandeo con el metodo de elementos finitos utilizando elementos de laminas a traves del software Autodesk Simulation Mechanical en el campo lineal elastico. En el estudio de las columnas se desprecia la influencia de la chapa metalica, ya que su disposicion no agrega una rigidez considerable en el sentido axial de la columna. Sobre los resultados obtenidos se elaboraron una serie de recomendaciones sobre el dimensionado y el uso optimizado en la construccion de silos para almacenaje granos.
Chinese Journal of Engineering, 2013
The study of the dynamic properties of beam structures is extremely important for proper structur... more The study of the dynamic properties of beam structures is extremely important for proper structural design. This present paper deals with the free in-plane vibrations of a system of two orthogonal beam members with an internal elastic hinge. The system is clamped at one end and is elastically connected at the other. Vibrations are analyzed for different boundary conditions at the elastically connected end, including classical conditions such as clamped, simply supported, and free. The beam system is assumed to behave according to the Bernoulli-Euler theory. The governing equations of motion of the structural system in free bending vibration are derived using Hamilton's principle. The exact expression for natural frequencies is obtained using the calculus of variations technique and the method of separation of variables. In the frequency analysis, special attention is paid to the influence of the flexibility and location of the elastic hinge. Results are very similar with those o...
Proceedings of 10th World Congress on Computational Mechanics, 2014
The study of the dynamic properties of framed structures is extremely important in the field of s... more The study of the dynamic properties of framed structures is extremely important in the field of structural engineering. In this paper the first natural frequencies of transverse vibration of frames are determined. The elastic structural system consists of a beam supported by a column. The presence of an internal hinge located in different positions of the beam is considered. The hinge is elastically restrained against rotation and translation. Attention is given to the way in which supports are modeled. It is known that ideal supports used in many structural models do not fit exactly with the real supports. Here the column is considered not rigidly connected to the foundation. The displacement of the component elements are assumed to be described by the theory of Euler-Bernoulli. The governing equations of the system, together with the boundary and compatibility conditions are obtained using the technique of variational calculus. Applying the method of separation of variables, the exact values of the natural frequencies of the model are obtained. Results are given for different cases, which arise from combining different magnitudes in the internal elastic hinge. These results are compared with those obtained using the finite element method, and in particular cases they are also compared with values available in the literature. Finally, an experimental device allows verifying the procedure.
Meccanica, 2012
ABSTRACT In the present paper the Differential Quadrature Method, DQM, and the domain decompositi... more ABSTRACT In the present paper the Differential Quadrature Method, DQM, and the domain decomposition are used to carry out the free transverse vibration analysis of non-uniform multi-span rotating Timoshenko beams with perfect and not perfect boundary conditions. The cross section could vary in a continuous or discontinuous fashion along the beam length. The material of the beam could be different in each beam span. The influence of elastically clamped boundary conditions at hub end are studied and discussed. The effect of an arbitrary hub radius is considered. The governing differential equations of motion for rotating Timoshenko beams come from the derivation of Hamilton’s principle. The first six natural frequencies of vibration are obtained for many particular situations and for some of them the mode shapes are also available. The examples of applications of the method indicated its effectiveness. The results for particular cases are in excellent agreement with published results and results obtained by means of the finite element method.
Experimental Techniques, 2015
A crack on a structural member introduces a local flexibility which is function of the crack dept... more A crack on a structural member introduces a local flexibility which is function of the crack depth. This new flexibility condition changes the dynamic behavior of the structure. The knowledge of the influence of the crack on the characteristic dynamic parameters makes it possible to determine both the crack position and its magnitude. A large number of research papers have been written on the subject, most of them on straight beams of a single segment. However, despite the importance of L-shaped beams in a variety of technological applications, very limited information is available for the case of such structures. In this article, a cracked L-beam structure is studied by an analytical approach which is validated by experimental measurements. The Euler-Bernoulli beam theory is assumed to describe the transversal displacements and the crack is modeled by means of an elastically restrained hinge. A special device was designed to measure experimentally the natural frequencies of steel L-beams structures. The natural frequencies of in plane vibrations of L-beam structures are obtained considering a crack at different positions as well as of different depths. Values obtained with the analytical solution are satisfactorily compared with experimentally measured frequencies and the values reported in previous studies on the subject published by other authors.
Palabras clave: Pandeo, Perfil metálico, Sección delgada, Elementos finitos. Resumen. En este tra... more Palabras clave: Pandeo, Perfil metálico, Sección delgada, Elementos finitos. Resumen. En este trabajo se estudian los efectos de pandeo en la estructura resistente de un silo de láminas corrugadas. El estudio se focaliza en los parantes metálicos de sección delgada abierta laminados en frio denominados omega. Se estudian diferentes opciones de espesor de las columnas relacionadas con el largo de las mismas y también se estudia la superposición de diferentes perfiles variando el espesor de la chapa. Se realiza un análisis completo de pandeo con el método de elementos finitos utilizando elementos de láminas a través del software Autodesk Simulation Mechanical en el campo lineal elástico. En el estudio de las columnas se desprecia la influencia de la chapa metálica, ya que su disposición no agrega una rigidez considerable en el sentido axial de la columna. Sobre los resultados obtenidos se elaboraron una serie de recomendaciones sobre el dimensionado y el uso optimizado en la construcción de silos para almacenaje granos. Abstract. In this work the effects of buckling in the resistant structure of a corrugated sheet silo are studied. The study focuses on cold-rolled open-section metal foils called omega. Different options of thickness of the columns related to the length of the same are studied and also the overlapping of different profiles is studied by varying the thickness of the sheet. A complete buckling analysis is performed with the finite element method using Shell elements through the Autodesk Simulation Mechanical software in the linear elastic field. In the study of the columns, the influence of the metal sheet is neglected, since its arrangement does not add considerable rigidity in the axial direction of the column. A series of recommendations on the sizing and optimized use in the construction of grain storage silos were prepared on the results obtained. Mecánica Computacional Vol XXXVI, págs. 275-283 (artículo completo)
Mecánica Computacional, 2012
A lo largo de las ultimas decadas se ha desarrollado un enorme esfuerzo investigativo en la detec... more A lo largo de las ultimas decadas se ha desarrollado un enorme esfuerzo investigativo en la deteccion temprana de fisuras en estructuras civiles y elementos de maquinarias. En general, se basan en el estudio de los parametros dinamicos de las estructuras que, como es sabido, son afectados por la perdida de rigidez que ocasiona el dano. Una herramienta relativamente reciente en la evolucion de dichos estudios es la utilizacion de la transformada wavelet en la evaluacion del comportamiento dinamico de una estructura danada. Es un analisis tiempo-frecuencia que proporciona informacion mas detallada acerca de las senales no estacionarias que el tradicional analisis de Fourier que solo brinda una representacion frecuencial. En este trabajo se utilizan, por un lado el clasico metodo inverso y por otro lado el analisis mediante transformada continua wavelet (TCW) en la deteccion de danos en estructuras simples para estimar la localizacion y magnitud de fisuras. La eficiencia de los metodos...
The study of the dynamic properties of frames is very important in structural design, as they are... more The study of the dynamic properties of frames is very important in structural design, as they are the cornerstone for many resistant structures. A crack on a structural member introduces a local flexibility which is a function of the crack depth. This new flexibility condition changes the dynamic behavior of the structure. The knowledge of the influence of the crack on the characteristic dynamic parameters of the frame makesit possible to determine both the position of the crack and its magnitude in damaged frames. In this paper, the crack is modeled by means of an elastically restrained hinge using Chondros’ formulation while the analytical analysis is based on variational calculus and the Euler-Bernoulli beam theory to describe the transversal displacements of the frame members. In the laboratory a device was built to measure experimentally the natural frequencies of steel frames. The first ten natural frequencies of in plane vibration of cracked L-frames are obtained, different l...
En este trabajo se presenta el caso de vibraciones libres de vigas Timoshenko ahusadas y centrifu... more En este trabajo se presenta el caso de vibraciones libres de vigas Timoshenko ahusadas y centrifugamente rigidizadas. El interes se centra en las vibraciones transversales de la viga. Las ecuaciones diferenciales de movimiento que interpretan el problema son las derivadas del Principio de Hamilton siguiendo el desarrollo de Banerjee. Para oscilaciones armonicas se plantean dos ecuaciones diferenciales ordinarias de cuarto orden que gobiernan las amplitudes del desplazamiento flexional y la rotacion flexional, respectivamente. Se incluye en el estudio propuesto el efecto que tiene el radio del eje de giro, la forma en que varia la seccion transversal de la viga, asi como condiciones de vinculacion elastica. Se utiliza un procedimiento basado en el metodo de cuadratura diferencial para resolver el sistema diferencial gobernante. Se presentan algunos ejemplos numericos ilustrativos. Los resultados se comparan con aquellos disponibles en la literatura y con los calculados por el metodo ...
La aplicacion de la Transformada Wavelet (TW) al proceso de senales e imagenes es una herramienta... more La aplicacion de la Transformada Wavelet (TW) al proceso de senales e imagenes es una herramienta, muy reciente en el tiempo, que permite la detencion temprana de fisuras en una estructura. Se basa en un analisis tiempo-frecuencia que proporciona informacion mas detallada acerca de las senales no estacionarias que el tradicional analisis de Fourier, este solo brinda una representacion de las frecuencias. En la presentacion se hace el analisis dinamico de una estructura, mediante la transformada continua wavelet (CWT) con diferentes funciones wavelets madres, con el objeto de caracterizar el dano de un semi-portico en L de acero. obteniendo asi la localizacion y magnitud de una fisura. Los resultados del metodo aplicado se corroboran con valores determinados de manera experimental en un modelo construido en laboratorio. Se obtiene la primera frecuencia natural del semi-portico fisurado, modelado en el laboratorio. Se excita al modelo por medio de una bobina y se lo lleva a su primera...
En este trabajo se analiza un fondo de rosca para elementos de sujecion de una torre, previamente... more En este trabajo se analiza un fondo de rosca para elementos de sujecion de una torre, previamente fabricados. El diseno del fondo de rosca esta limitado al proceso productivo y la geometria del esparrago. Como premisas se indico, un rapido maquinado de la pieza, por lo que se proponen diferentes geometrias para disminuir las tensiones en el comienzo de la rosca. Estas tensiones son analizadas y comparadas con el estado original de elemento. En el presente estudio no se tiene en cuenta la interaccion entre la tuerca y el esparrago ya que solamente se desea disminuir las tensiones en la zona antes mencionada. Los modelos son estudiados mediante el metodo de elementos finitos utilizando elementos 2D, con la teoria axilsimetrica, debido a que el angulo de helice de la rosca es pequeno y no tiene gran incidencia en los resultados. Los resultados son presentados para diferentes parametros de la entalla a realizar, consiguiendo un gran alivio de tensiones en el primer filete de rosca con u...
El estudio de las propiedades dinamicas de estructuras aporticadas reviste suma importancia en el... more El estudio de las propiedades dinamicas de estructuras aporticadas reviste suma importancia en el campo de la ingenieria estructural. En el presente trabajo se determinan las primeras frecuencias naturales de vibracion transversal de un portico sencillo, consistente en una columna y un dintel vinculados rigidamente. Se considera la presencia de un vinculo interno, que restringe elasticamente los movimientos de traslacion y rotacion en ese punto del dintel. En el modelado se adoptan resortes de comportamiento elastico-lineal y el movimiento de los elementos componentes del modelo se asume descriptos por la teoria de Euler-Bernoulli para vibraciones axiales y transversales de barras. Las ecuaciones que gobiernan el sistema, las condiciones de borde y de compatibilidad son obtenidas utilizando las tecnica del calculo variacional. La aplicacion del metodo de separacion de variables conduce a los valores exactos de las frecuencias naturales. Se presentan resultados de distintos casos, lo...
En este trabajo se estudian los efectos de pandeo en la estructura resistente de un silo de lamin... more En este trabajo se estudian los efectos de pandeo en la estructura resistente de un silo de laminas corrugadas. El estudio se focaliza en los parantes metalicos de seccion delgada abierta laminados en frio denominados omega. Se estudian diferentes opciones de espesor de las columnas relacionadas con el largo de las mismas y tambien se estudia la superposicion de diferentes perfiles variando el espesor de la chapa. Se realiza un analisis completo de pandeo con el metodo de elementos finitos utilizando elementos de laminas a traves del software Autodesk Simulation Mechanical en el campo lineal elastico. En el estudio de las columnas se desprecia la influencia de la chapa metalica, ya que su disposicion no agrega una rigidez considerable en el sentido axial de la columna. Sobre los resultados obtenidos se elaboraron una serie de recomendaciones sobre el dimensionado y el uso optimizado en la construccion de silos para almacenaje granos.
Chinese Journal of Engineering, 2013
The study of the dynamic properties of beam structures is extremely important for proper structur... more The study of the dynamic properties of beam structures is extremely important for proper structural design. This present paper deals with the free in-plane vibrations of a system of two orthogonal beam members with an internal elastic hinge. The system is clamped at one end and is elastically connected at the other. Vibrations are analyzed for different boundary conditions at the elastically connected end, including classical conditions such as clamped, simply supported, and free. The beam system is assumed to behave according to the Bernoulli-Euler theory. The governing equations of motion of the structural system in free bending vibration are derived using Hamilton's principle. The exact expression for natural frequencies is obtained using the calculus of variations technique and the method of separation of variables. In the frequency analysis, special attention is paid to the influence of the flexibility and location of the elastic hinge. Results are very similar with those o...
Proceedings of 10th World Congress on Computational Mechanics, 2014
The study of the dynamic properties of framed structures is extremely important in the field of s... more The study of the dynamic properties of framed structures is extremely important in the field of structural engineering. In this paper the first natural frequencies of transverse vibration of frames are determined. The elastic structural system consists of a beam supported by a column. The presence of an internal hinge located in different positions of the beam is considered. The hinge is elastically restrained against rotation and translation. Attention is given to the way in which supports are modeled. It is known that ideal supports used in many structural models do not fit exactly with the real supports. Here the column is considered not rigidly connected to the foundation. The displacement of the component elements are assumed to be described by the theory of Euler-Bernoulli. The governing equations of the system, together with the boundary and compatibility conditions are obtained using the technique of variational calculus. Applying the method of separation of variables, the exact values of the natural frequencies of the model are obtained. Results are given for different cases, which arise from combining different magnitudes in the internal elastic hinge. These results are compared with those obtained using the finite element method, and in particular cases they are also compared with values available in the literature. Finally, an experimental device allows verifying the procedure.
Meccanica, 2012
ABSTRACT In the present paper the Differential Quadrature Method, DQM, and the domain decompositi... more ABSTRACT In the present paper the Differential Quadrature Method, DQM, and the domain decomposition are used to carry out the free transverse vibration analysis of non-uniform multi-span rotating Timoshenko beams with perfect and not perfect boundary conditions. The cross section could vary in a continuous or discontinuous fashion along the beam length. The material of the beam could be different in each beam span. The influence of elastically clamped boundary conditions at hub end are studied and discussed. The effect of an arbitrary hub radius is considered. The governing differential equations of motion for rotating Timoshenko beams come from the derivation of Hamilton’s principle. The first six natural frequencies of vibration are obtained for many particular situations and for some of them the mode shapes are also available. The examples of applications of the method indicated its effectiveness. The results for particular cases are in excellent agreement with published results and results obtained by means of the finite element method.
Experimental Techniques, 2015
A crack on a structural member introduces a local flexibility which is function of the crack dept... more A crack on a structural member introduces a local flexibility which is function of the crack depth. This new flexibility condition changes the dynamic behavior of the structure. The knowledge of the influence of the crack on the characteristic dynamic parameters makes it possible to determine both the crack position and its magnitude. A large number of research papers have been written on the subject, most of them on straight beams of a single segment. However, despite the importance of L-shaped beams in a variety of technological applications, very limited information is available for the case of such structures. In this article, a cracked L-beam structure is studied by an analytical approach which is validated by experimental measurements. The Euler-Bernoulli beam theory is assumed to describe the transversal displacements and the crack is modeled by means of an elastically restrained hinge. A special device was designed to measure experimentally the natural frequencies of steel L-beams structures. The natural frequencies of in plane vibrations of L-beam structures are obtained considering a crack at different positions as well as of different depths. Values obtained with the analytical solution are satisfactorily compared with experimentally measured frequencies and the values reported in previous studies on the subject published by other authors.
Palabras clave: Pandeo, Perfil metálico, Sección delgada, Elementos finitos. Resumen. En este tra... more Palabras clave: Pandeo, Perfil metálico, Sección delgada, Elementos finitos. Resumen. En este trabajo se estudian los efectos de pandeo en la estructura resistente de un silo de láminas corrugadas. El estudio se focaliza en los parantes metálicos de sección delgada abierta laminados en frio denominados omega. Se estudian diferentes opciones de espesor de las columnas relacionadas con el largo de las mismas y también se estudia la superposición de diferentes perfiles variando el espesor de la chapa. Se realiza un análisis completo de pandeo con el método de elementos finitos utilizando elementos de láminas a través del software Autodesk Simulation Mechanical en el campo lineal elástico. En el estudio de las columnas se desprecia la influencia de la chapa metálica, ya que su disposición no agrega una rigidez considerable en el sentido axial de la columna. Sobre los resultados obtenidos se elaboraron una serie de recomendaciones sobre el dimensionado y el uso optimizado en la construcción de silos para almacenaje granos. Abstract. In this work the effects of buckling in the resistant structure of a corrugated sheet silo are studied. The study focuses on cold-rolled open-section metal foils called omega. Different options of thickness of the columns related to the length of the same are studied and also the overlapping of different profiles is studied by varying the thickness of the sheet. A complete buckling analysis is performed with the finite element method using Shell elements through the Autodesk Simulation Mechanical software in the linear elastic field. In the study of the columns, the influence of the metal sheet is neglected, since its arrangement does not add considerable rigidity in the axial direction of the column. A series of recommendations on the sizing and optimized use in the construction of grain storage silos were prepared on the results obtained. Mecánica Computacional Vol XXXVI, págs. 275-283 (artículo completo)