Influencia de Imperfecciones Iniciales en la Inestabilidad de Cáscaras Cilíndricas Delgadas

Abstract

Las cargas críticas obtenidas en ensayos de cáscaras cilíndricas delgadas sometidas a compresión axial presentan una marcada dispersión y resultan significativamente menores que las predicciones correspondientes a la teoría clásica lineal. El marco teórico vigente atribuye las discrepancias observadas a razones de comportamiento no lineal y a factores de “sensibilidad a imperfecciones” relacionados con desviaciones de la geometría circular, apartamientos de la condición de simple apoyo, deformaciones inducidas por restricciones en extremos y distribución de cargas axiales. Los ensayos de inestabilidad por acción del peso propio en cáscaras cilíndricas de goma siliconada, con base inferior sólida y extremo superior libre, desarrollados por Calladine & Barber y Mandal & Calladine, facilitan una base de referencia experimental libre de incertidumbres inherentes a condiciones de borde, deformaciones emergentes de restricciones en extremos y distribución de cargas axiales. El presente trabajo está orientado a determinar la efectiva incidencia de desviaciones iniciales de la geometría circular en las cargas críticas y modos de colapso asociados a los modelos ensayados por los autores de referencia. Su desarrollo contempla la implementación de soluciones de inestabilidad no lineal, basadas en el Método de Elementos Finitos, con perturbaciones de amplitud variable. Los resultados obtenidos permiten identificar dos modos de colapso diferenciados, análogos a los observados experimentalmente; las predicciones de carga críticadesviación inicial respectivas indican que la ocurrencia de uno u otro modo de colapso está determinada por la amplitud de la perturbación inducida.