Un modelo no-lineal de homogeneización para pórticos de hormigón armado confinado - Tratamiento de la estructura como material compuesto

Abstract

En este trabajo se desarrolla un modelo para el análisis de estructuras de barras de hormigón armado que considera el comportamiento no lineal de la armad ura longitudinal, de los cercos y del hormigón. El estudio del estado del conocimiento que se ha realizado muestra que el confinamie nto , aportado por los cercos , altera el comportamiento no lineal de las barras, añadiéndo les res istencia y ductilidad , mejo rando su respuesta y que, por lo tanto, el confinamiento debe ser incluido en un análisis estructural avanzado. L a respuesta no lineal de la s estructura s cambia , especialmente en las etapas avanzadas del proc eso de carga, mejorando sobre todo su resistencia y su comportamiento post pico. En consecuencia, el confinamiento no puede ser ignorado por el ingeniero a la hora de proyectar o eva luar el comportamiento de las estructuras de hormigón armado. El análisis numérico del efecto de l confinamiento producido por los cercos sobre una barra es difícil de realizar debido a los complejos fenómenos no lineales originados por la plastificación de los cercos y de la armadura longitudinal, así como por el comportamiento no l ineal de la matriz de hormigón . Es especialmente difícil modelizar correctamente el estado tensional y deformacional en tres dimensiones, alterado por la no linealidad de los mat eriales, puesto que el problema depende de muchos parámetros, algunos de los cuales son difíciles de cuantificar y , también, por la compleja interacción que se produce entre los materiales componentes . Por esto, en el presente trabajo se ha desarrollado un modelo de uso sencillo para estructuras de barras de hormigón armado confinado . Dicho modelo , que se basa en la teoría de la homogeneización, trata la estructura como u n material compuesto , asegura una buena solución al análisis estructural y puede ser introducido fácilmente en un programa clásico de estructuras de barras. E l comportamie nto no lineal de los materiales que se ha implementado considera el modelo de daño para la degradación del hormigón y el modelo elasto - plástico para el del acero. El modelo no lineal unidimensional desarrollado se ha introducido en un programa de ordenador para calcular estructuras de barras considerando el conf inam iento del hormigón armado cread o en Matlab. Los resultados calculados con el programa desarrollado han s ido validados mediante comparación con resultados obtenidos con modelos basados en otros métodos y con resultados de ensayos experimentales de otros investigadores. Los ejemplos de cálculo han mostrado que es necesario considerar el confinamiento en el cál culo de la estructura ya que la presencia de los cercos afecta de forma significativa la resist encia, la ductilidad y el daño de las barras de hormigón armado. Los ejemplos estudiados muestran que la respuesta de la estructura varía de forma significativa en función de parámetros como la separación entre cercos o su diámetro. El modelo y el programa desarrollados facilitan considerar el efecto del confinamiento en el cálculo de la estructura, de forma que pueda ser utilizado de manera habitual en la prácti ca de proyecto. Los ejemplos muestran que incluir en el análisis el confinamiento producido por los cercos es posible y necesario para determinar el comportamiento real de la estructura. Se abre así la puerta a la posibilidad de considerar este fenómeno en el diseño de forma práctica, eficiente y habitual.