Formulación de modelos de articulaciones en vigas de concreto simple

Abstract

Se desarrolla un modelo equivalente del agrietamiento en elementos sólidos en 2D para representarse como articulaciones en elementos viga. La formulación se realizó con base en la energía de fractura necesaria para generar la separación completa de la sección transversal del elemento prismático, equivalente al área debajo de la curva carga contra desplazamiento de elementos prismáticos sujetos al colapso. Esta energía es igual a la que se disipa en una articulación, correspondiente al área debajo de la curva momento contra salto de la rotación si la viga falla en flexión o al área debajo de la curva cortante contra salto del desplazamiento transversal si la viga falla en cortante. Para simular el comportamiento de elementos prismáticos de concreto con elementos sólidos en 2D se utilizó un modelo de daño que considera un comportamiento constitutivo del concreto con diferente umbral en compresión y tensión. El modelo de daño se validó con dos vigas simplemente apoyadas, obteniéndose curvas carga contra desplazamiento congruentes con resultados experimentales reportados en la literatura. Se modeló el colapso de otras vigas simplemente apoyadas con relación de aspecto peralte entre longitud h/L=0.05, 0.1, 0.15, 0.20, 0.30, 0.40, 0.60 0.80 y 1.0, vigas en voladizo y doblemente empotradas con h/L=0.20, 0.25, 0.33, 0.5, 1.0 y 2.0. Las relaciones constitutivas momento-salto rotación y cortante salto del desplazamiento transversal de articulaciones en vigas de concreto simple se desarrollaron con base en la energía disipada obtenida de las simulaciones numéricas, de las que posteriormente se desarrolló una ecuación analítica para el cálculo de la carga de colapso dependiente de la energía de fractura y de los parámetros geométricos de la sección transversal.