Comparación en la modelación de plasticidad concentrada y distribuida para el análisis pushover en un pórtico de concreto armado

Abstract

Durante muchos años han existido numerosos estudios acerca del análisis lineal en estructuras de concreto armado. Sin embargo, dicho material no es homogéneo y posteriormente con el avance de las investigaciones, se conoció que el comportamiento ante fuerzas laterales producidas por cualquier evento en realidad es, desde un inicio, no lineal. Así, se introdujo el análisis no lineal, en el cual se modela la pérdida de resistencia y rigidez del concreto armado, con el fin de estudiar el comportamiento de estructuras. Los resultados del análisis no lineal son lo más confiables posibles dada la gran variabilidad de las fuerzas actuantes. Por ello, en este trabajo de investigación, se propone comparar la modelación de rótulas con plasticidad concentrada y distribuida generadas por el análisis de carga estática incremental o pushover con la ayuda del programa STKO. El modelo de plasticidad concentrada tiene un comportamiento definido por los diagramas momento-rotación mediante el momento-curvatura y la longitud de rótula plástica asignada en los extremos de los elementos en el pórtico. No obstante, las deformaciones del concreto asociadas a dicho diagrama tenían poca probabilidad de ocurrencia en la estructura por lo que se opta por calcular esas deformaciones a partir de su desempeño sísmico. El modelo distribuido se define mediante las fibras de concreto no confinado, confinado y acero cuyo comportamiento inelástico se extiende a lo largo de las secciones de todos los elementos. En el análisis por gravedad se considera un control de cargas; mientras que, en el pushover, un control de desplazamientos incrementales por pasos. De este modo, se obtienen curvas de capacidad, diagramas momento-rotación y esfuerzo-deformación incluyendo el efecto P-delta de un mecanismo asociado a estados límites últimos en ambos modelos del pórtico, así se pueden identificar los parámetros necesarios para evaluar un posible estado de daño. Se concluye que el modelo distribuido presenta mayor precisión en el comportamiento inelástico de los pórticos debido a su distribución de esfuerzos siendo útil en caso una falla no ocurra en los extremos u otros puntos establecidos por el modelo concentrado.