Modelamiento no lineal utilizando el enfoque de plasticidad distribuida

las mismas representadas y distribuidas a lo largo de la sección transversal del elemento, cada fibra tiene una ubicación, un área tributaria y una curva de tensión-deformación.

Las tensiones axiales se integran sobre la sección para calcular los valores de P, M2 y M3. Asimismo, la deformación axial U1 y las rotaciones R2 y R3 se utilizan para calcular las deformaciones axiales en cada fibra donde se supone que las secciones planas permanecen planas.

La pérdida de resistencia en una articulación de fibra está determinada por la pérdida de resistencia en las curvas de tensión-deformación subyacentes. Debido a que todas las fibras en una sección transversal generalmente no fallan al mismo tiempo, las rótulas en general tienden a exhibir una pérdida de resistencia más gradual que las rótulas con curvas momento-rotación directamente especificadas, esto es especialmente cierto si se utilizan longitudes de bisagra razonables.

4.6.3.5.1. Modelamiento secciones fibras para muros

Los muros están diseñados para resistir esfuerzos por compresión y esfuerzos de tracción por flexión en el plano (P-M3), el modelamiento de dichos elementos estructurales dentro del enfoque de fibras supone que hay flexión inelástica en el plano y no fuera de ella, limitando la flexión fuera del plano por que se considera que es insignificante. La figura 77 nuestro un muro de sección plana donde se observa el modelo de fibras para el concreto y acero de refuerzo.

Figura 77

Modelado mediante fibras para un muro de concreto armado

Nota: Tomado de Nonlinear Modelling and Analysis of RC Buildings using ETABS. Mazhar, Najam, Ahmed, & Akram (2021)

Cada elemento muro del núcleo central fue modelado mediante el método automático que poseen el software ETABS, donde la principal característica de cada rótula es que serán controladas por deformación producidas por la carga axial y la flexión (P-M3), donde asumiremos que la flexión actuante fuera del plano tiene un comportamiento elástico y lineal. La figura 78 y 79 muestran un ejemplo de la definición automática en el software de una rótula plástica basado en el enfoque de fibras para el muro del núcleo central.

En este ejemplo, las rótulas de fibra se definirán para toda la longitud de los muros de corte, ya que la acción inelástica puede ocurrir en cualquier lugar a lo largo de la altura del edificio. Tal modelo puede ser adecuado para muros de corte de los edificios altos donde gobierna el comportamiento similar a una gran columna.

Figura 78

Asignación del acero de refuerzo para determinar las propiedades de rótula por fibras del núcleo central Ncl_50_f’c=800kg/cm2

Nota: captura de pantalla Integrated Analysis and Design of Building Systems (ETABS).

Figura 79

Definición automática de una rótula plástica basado en el enfoque de fibras para el elemento muro del núcleo central Ncl_50_f’c=650kg/cm2

Nota: captura de pantalla Integrated Analysis and Design of Building Systems (ETABS).

4.6.3.5.2. Modelamiento secciones fibras para los diagrid.

El modelo fibra para los diagrid tiene en cuenta la flexión biaxial (P-M2-M3), por lo que se necesita fibras en ambas direcciones de su sección transversal. La figura 80 representa el esquema de interacción axial–flexión en los dos ejes transversales.

Figura 80

Modelado mediante fibras para una columna de concreto armado.

Nota: Tomado de Nonlinear Modelling and Analysis of RC Buildings using ETABS. Mazhar, Najam, Ahmed, & Akram (2021)

Cada elemento diagrid fue modelado mediante el método automático de las fibras de concreto y acero de refuerzo para cada sección que poseen el software ETABS, donde la principal característica de cada rótula es que serán controladas por deformación

producidas por la carga y flexión biaxial (P-M2-M3) asignándole a cada fibra generada la relación fuerza-deformación correspondiente. La figura 81 muestra un ejemplo de la definición automática en el software de una rótula plástica basado en el enfoque de fibras para las columnas centrales.

Se puede ver que la lista de fibras de hormigón y acero se completa automáticamente para esta sección transversal del elemento diagrid en particular. Las coordenadas (ubicaciones), áreas y curvas de tensión-deformación del material también se asignan a cada fibra. Generalmente, para cada barra de refuerzo en la sección transversal, se define una fibra de acero.

Figura 81

Definición automática de una rótula plástica basado en el enfoque de fibras para el elemento diagrid D1_90x90_f’c=800kg/cm2

Nota: captura de pantalla Integrated Analysis and Design of Building Systems (ETABS).

4.6.3.5.3. Modelamiento secciones fibras para las columnas

La figura 82 presenta los parámetros de la rótula asignada en la columna Cst3_140x100cm2.

Figura 82

Definición automática de una rótula plástica basado en el enfoque de plasticidad distribuida para el elemento columna Cst3_140x100cm2_f’c=800kg/cm2.

Nota: captura de pantalla Integrated Analysis and Design of Building Systems (ETABS).

4.6.3.5.4. Modelamiento secciones fibras para vigas collar.

El modelo fibra para las vigas collar debe considerar una iteración producida por la carga axial y la flexión vertical (P-M3), por lo que las fibras se dividen en una sola dirección.

La figura 83 representa el esquema de interacción axial–flexión vertical.

Figura 83

Modelado mediante fibras para vigas de concreto armado.

Nota: Tomado de Nonlinear Modelling and Analysis of RC Buildings using ETABS. Mazhar, Najam, Ahmed, & Akram (2021)

La principal característica de cada rótula en la viga collar es que serán controladas por deformación producidas por la carga a flexión vertical (P-M3). La figura 84 muestra un ejemplo de la definición automática en el software de una rótula plástica basado en el enfoque de fibras para las vigas.

Figura 84

Definición automática de una rótula plástica basado en el enfoque de fibras para el elemento Viga Collar Vco2_80x80_f’c=800kg/cm2.

4.6.3.6. Modelamiento no lineal bajo el enfoque de plasticidad concentrada