Comportamiento sísmico de estructuras de hormigón según el modelo de rótula plástica

Resumen

Conocer los efectos y las consecuencias causadas por un evento sísmico en las estructuras ha ocasionado que la predicción y simulación, mediante modelos numéricos, del comportamiento de estructuras de hormigón armado sometidas a la acción sísmica sea un tema de interés creciente en los últimos años. El análisis sísmico es un análisis exigente desde el punto de vista computacional que requiere la implementación de modelos precisos y eficientes. Por tanto, resulta conveniente desarrollar modelos de comportamiento seccional que reduzcan la exigencia computacional, como por ejemplo los basados en expresiones calibradas con ensayos experimentales. De entre los métodos de análisis sísmico comúnmente aceptados, el análisis estático no lineal o pushover y el análisis dinámico no lineal o nonlinear time-history analysis han demostrado ser los que reflejan la realidad sísmica de las estructuras con mayor precisión. Este trabajo pretende evaluar la influencia de diferentes modelos de rótula plástica en el comportamiento no lineal de una estructura. Para ello, se han realizado varios análisis pushover para dos pórticos planos de hormigón armado, considerando los siguientes modelos de rótula plástica: (i) el modelo incluido en FEMA-356 (fig. 1), y (ii) dos modelos adicionales basados en expresiones empíricas calibradas con ensayos experimentales. En el análisis pushover se evalúan los puntos de plastificación global y de colapso de la estructura, obteniendo los correspondientes parámetros para los diferentes modelos de rótula plástica y obteniendo además las curvas de capacidad Fb para cada análisis. En la figura 2 se muestra la distribución de rótulas plásticas generadas. Finalmente, se aplica el método N2 incluido en el Eurocódigo 8 para estudiar la influencia del valor de cálculo de la aceleración ag del suelo. Se realizan además varios análisis de tipo dinámico no lineal para validar los resultados obtenidos en el análisis pushover. Los resultados obtenidos en este trabajo permiten al ingeniero estructural plantearse si las rótulas plásticas incluidas por defecto en los programas comerciales de cálculo, basadas en una norma específica, ofrecen resultados que pueden ser excesivamente conservadores. La disponibilidad de otras expresiones empíricas con las que modelizar el comportamiento seccional de los elementos estructurales, permite una definición alternativa de las rótulas plásticas a generar en el análisis sísmico. Estas expresiones constituyen una herramienta útil para el contraste de resultados en la práctica profesional de la ingeniería estructural.