Resumen de Modelos de comportamiento último y de plastificación de secciones de hormigón ajustados con ensayos cumpliendo requerimientos constructivos y sísmicos

Andrés Tomás López López, Antonio Tomás Espín, Gregorio Sánchez Olivares

• español

  La predicción y simulación del comportamiento sísmico de elementos estructurales de hormigón armado se considera un tema de especial importancia, debido a la necesidad de conocer adecuadamente los efectos generados por la acción sísmica sobre una estructura de hormigón armado desde un punto de vista social y económico. Por tanto, la obtención de algunos conceptos relacionados con el comportamiento de plastificación y último de una sección (giro de plastificación, curvatura de plastificación, momento de plastificación y giro último) es fundamental para desarrollar diagramas momento-curvatura precisos, como base para describir el comportamiento de histéresis de las rótulas plásticas generadas en la estructura por la acción sísmica.

  Dado que la simulación sísmica de estructuras de hormigón armado exige un elevado tiempo computacional, los modelos numéricos necesitan ser lo más eficaces posible desde el punto de vita de su tiempo computacional, pero manteniendo a la vez un nivel aceptable de precisión. El principal objetivo del presente trabajo es el ajuste de determinados modelos simples capaces de describir el comportamiento de plastificación y último de una sección de hormigón armado.

  Otro requisito fundamental para que un modelo numérico sea capaz de realizar simulaciones realistas es su correcta calibración con los datos adecuados. Así, se ha realizado una selección de ensayos -partiendo de una base de datos de más de 1000- cumpliendo con las exigencias constructivas y sísmicas impuestas por diversos códigos internacionales para algunos parámetros (dimensiones de la sección, propiedades mecánicas de los materiales, etc.), con objeto de considerar únicamente especímenes que reproduzcan elementos estructurales empleados en la práctica.

  Cuando los modelos numéricos son complejos (elevado número de parámetros, comportamiento no lineal, etc.), el uso de técnicas de optimización está claramente justificado para realizar la calibración de dichos modelos con resultados experimentales.

  El uso de dichas técnicas viene siendo habitual no sólo en la ingeniería estructural, sino en muchos otros campos de la ingeniería civil, debido a su robustez para converger hacia resultados satisfactorios en un tiempo aceptable. En el presente trabajo se emplean algoritmos genéticos para mejorar algunas expresiones obtenidas previamente por otros autores, calibrándolas con la selección de ensayos mencionada.

• English

  The prediction and simulation of the seismic behaviour of reinforced concrete structural elements is considered an issue of great importance, due to the need to accurately know the effects caused by seismic loads when acting upon a reinforced concrete structure, from a social and economic point of view. Thus, obtaining certain concepts involved in the yielding and ultimate behaviour of the cross section (yielding chord rotation, yielding curvature, yielding moment and ultimate chord rotation) is essential in the development of a realistic moment-curvature diagram, as a previous step in order to describe the hysteretic behaviour of the plastic hinges generated in the structure by seismic loads.

  Since the seismic simulation of reinforced concrete structures is very time-consuming, numerical models need to be as effective as possible from the point of view of computing time, whilst maintaining an acceptable level of accuracy. Following this principle, the main objective of this study is to develop simple models which are able to describe the yielding and ultimate behaviour of a reinforced concrete cross section.

  Another essential requirement for a computational model to be able to carry out realistic numerical simulations properly is a correct calibration with appropriate data. Thus, a selection of tests has been made from a database of more than 1000 tests, complying with several constructional and seismic requirements imposed by EC2, EC8 and ACI-318 for some parameters (dimensions of cross section, mechanical properties of materials, etc.) of reinforced concrete sections in order to obtain only structural elements used in habitual reinforced concrete buildings.

  When numerical models become complex (high number of parameters, non-linear behaviour, etc.), the use of optimization tools is clearly justified in order to develop more reliable and realistic models by calibrating them with experimental results.

  The use of these techniques is becoming very common, not only in structural engineering but also in many other fields of engineering, due to their robustness to converge towards satisfactory results in an acceptable computing time. In this context, Genetic Algorithms are used in the present work to improve some expressions previously obtained by other authors, through calibrating these expressions using the aforementioned selection of tests.