Modelación de rótulas plásticas en elementos estructurales de concreto reforzado

Abstract

Actualmente, se han realizado diversos estudios sobre el análisis no lineal de edificaciones en concreto reforzado implementando programas computacionales. Sin embargo, estos estudios se limitan a respuestas generales de la estructura, sin profundizar en el comportamiento interno de los esfuerzos y deformaciones en los elementos estructurales, especialmente en los puntos de mayor concentración de esfuerzos como lo son los nudos y zonas de plastificación o denominados rótulas plásticas. Las rótulas plásticas son mecanismos localizados que permiten la disipación de energía permitiendo deformación plástica en el caso de esta tesis en la unión de la columna y la viga de un pórtico de concreto reforzado. Esta tesis tiene como objetivo estudiar el comportamiento de las rótulas plásticas mediante el análisis numérico implementando el Método de los Elementos Finitos (FEM) aplicando la teoría de mezclas serie/paralelo. Incluyendo una revisión bibliográfica, diseño del pórtico a partir de la normatividad local vigente, la modelación numérica con el método de los elementos finitos utilizando herramientas computacionales, la comparación del diseño convencional con el FEM y por último la sensibilidad de cuantía de acero. En conclusión, esta tesis pretende contribuir al diseño sismo-resistente y al conocimiento de la ingeniería estructural enfocándose en el comportamiento de las rótulas plásticas mediante el análisis numérico avanzado actualizando procesos de diseño implementando nuevas tecnologías e integrando las teorías de la mecánica del medio continuo (Texto tomado de la fuente)

Currently, several studies have been conducted on the nonlinear analysis of reinforced concrete buildings, implementing computational programs. However, these studies are limited to general responses of the structure, without delving into the internal behavior of forces and deformations in structural elements, especially at points of higher stress concentration such as joints and plasticization zones, commonly referred to as plastic hinges. Plastic hinges are localized mechanisms that allow energy dissipation by permitting plastic deformation, as observed in this thesis at the connection between a column and a beam in a reinforced concrete frame. The objective of this thesis is to study the behavior of plastic hinges through numerical analysis, implementing the Finite Element Method (FEM), and applying the series/parallel mixing theory. The indicated includes a literature review, designing the frame according to local regulations, numerical modeling with the finite element method using computational tools, comparing conventional design with FEM, and finally, examining the sensitivity of steel quantity. In conclusion, this thesis aims to contribute to earthquake-resistant design and the understanding of structural engineering by focusing on the behavior of plastic hinges through advanced numerical analysis. It seeks to update design processes by implementing new technologies and integrating theories of continuum mechanics.