Análisis no lineal tridimensional estático y dinámico de pórticos de hormigón armado con deficiencia en el hormigón de columnas

Abstract

This work consisted in developing and programming a three dimensional non-linear analysis model for reinforced concrete structures using the incremental method for the application of loads or displacements and the Newmark Beta method for the application of seismic accelerations on the base using two horizontal directions and the vertical component. One component elements with rotational springs in both directions were used for modelling inelastic behavior in flexure, with the Takeda hysteretic model. The P-Delta effect was considered and internal forces were compared with the capacities for each increment for the possible elimination of the stiffness of the elements. The model was used for the study of global behavior of frame structures with deficiencies in the concrete of the columns. Deficiencies were defined by means of a decrease in their compression capacity. Three cases of magnitude of deficiency and ten localization cases were considered, completing one hundred and two (102) analysis on thirty (30) case studies showing the effects of these deficiencies in the structure by means of static and dynamic analysis. Structures with a significant number of affected columns showed a competent performance against static lateral loads. The application of earthquake El Centro of 1940 in its three directions caused the collapse of the majority of the structures with deficiency.

En este trabajo se desarrolló y programó un modelo de análisis tridimensional no lineal para estructuras de hormigón armado utilizando el método incremental para aplicación de cargas o desplazamientos y el método Beta de Newmark para la aplicación de aceleraciones sísmicas en la base utilizando dos direcciones horizontales y el componente vertical. Se usaron elementos de un componente con resortes rotacionales en ambas direcciones para modelar el comportamiento inelástico en flexión, con el modelo histerético de Takeda. Se consideró el efecto P-Delta y se compararon las fuerzas internas versus las capacidades por incremento para la eliminación de rigidez de los elementos. Se usó el modelo para estudiar el comportamiento global de estructuras de pórtico con deficiencias en el hormigón de columnas. Las deficiencias se definieron por medio de una disminución en su capacidad a compresión. Se consideraron tres casos de magnitud de deficiencia y diez casos de localización en planta, completándose ciento dos (102) análisis en treinta (30) casos de estudio donde se muestra los efectos de estas deficiencias en la estructura por medio de análisis estáticos y dinámicos. Estructuras con un número significativo de columnas afectadas mantuvieron un comportamiento competente frente a cargas laterales estáticas. La aplicación del terremoto El Centro del 1940 en sus tres direcciones causó el colapso de la gran mayoría de las estructuras con deficiencias.