Simulación Numérica de Elementos de Hormigón Armado Sometidos a Cargas Cíclicas Reversibles

Abstract

La simulación numérica de elementos de hormigón armado sometidos a cargas cíclicas está cobrando importancia en la evaluación de estructuras sometidas a acciones sísmicas. Para poder reproducir la respuesta estructural y el daño asociado de estas estructuras se requiere modelar de forma precisa las deformaciones inelásticas que ocurren en rótulas plásticas. En este trabajo se compara la respuesta obtenida numéricamente con dos tipos de modelos con la obtenida experimentalmente en un espécimen de hormigón armado sometido a cargas cíclicas reversibles. El elemento de hormigón armado en estudio consiste en una viga articulada en sus extremos, de sección trasversal rectangular de 10x20cm y 2.3m de luz. En la mitad de la luz se dispone un elemento rígido que simula la unión a una columna. Una primera simulación se realizó con elementos de barra y la sección transversal se discretizó con un modelo de fibras. Para describir el comportamiento del hormigón y del acero se usaron modelos materiales uniaxiales. Se tuvo en cuenta el fenómeno de deslizamiento de la armadura longitudinal. Se realizó luego una simulación más detallada de la viga en estado plano de tensión, con un programa de elementos finitos no lineal. El hormigón armado se modeló mediante la teoría de mezclas modificada para materiales anisótropos. Para el hormigón se utilizó el modelo de daño plástico modificado y para la armadura un modelo elastoplástico. Para la obtención de los parámetros intervinientes en estos modelos se utilizaron los resultados experimentales de ensayos de caracterización de los materiales. En el trabajo se describen los modelos materiales, la calibración de los parámetros intervinientes, los resultados de las simulaciones numéricas de la viga y su comparación con los resultados experimentales. En general, los modelos numéricos utilizados presentan buen ajuste de la respuesta en términos de rigidez inicial y energía disipada en cada ciclo de histéresis. La comparación de los resultados de ambos modelos con los resultados experimentales permite identificar estrategias de simulación más adecuadas para elementos de ese tipo.