Implementación, validación y aplicación del elemento MEFI y material Rotating Angle para la modelación de un eje resistente del edificio Antígona dañado durante el terremoto Mw 8.8, 2010 en OpenSees

Abstract

El diseño por desempeño, en auge tanto en el ámbito investigativo como en la práctica profesional, exige modelos altamente confiables y rápidos para la evaluación del comportamiento sísmico de estructuras. En este contexto, las simulaciones numéricas se han convertido en un método efectivo para este tipo de diseño, impulsándose así un constante desarrollo de nuevos modelos analíticos que predigan con mayor fidelidad la respuesta de estructuras de hormigón armado y que, además, permitan la ejecución de análisis más complejos, como el análisis tiempo-historia, en menor tiempo. Dentro de este escenario, OpenSees se destaca como una herramienta versátil y robusta para este fin, ya que permite realizar estas simulaciones numéricas y, al mismo tiempo, ofrece la posibilidad de ampliar el código para adaptarlo a las necesidades específicas de los investigadores.

El presente trabajo tiene por objetivo evaluar la eficiencia y capacidad de predicción de un nuevo modelo de materiales denominado RCLMS (Reinforced Concrete Layered Membrane Section) correspondiente a una sección de un elemento tipo membrana compuesta por capas de hormigón y de acero, cuyos comportamientos se representan a partir de modelos constitutivos 2D. Para el acero se utiliza una formulación distribuida en las direcciones de las barras de refuerzo y para el hormigón se utiliza un modelo ortotrópico distribuido con un enfoque de ángulo rotante.

El modelo RCLMS, sumado con su uso con el elemento MEFI, correspondiente a un elemento tipo membrana de 4 nodos con tres grados de libertad cada uno, dos traslacionales y uno rotacional, buscan representar la respuesta acoplada debido a los esfuerzos de flexión, corte y axial en muros de hormigón armado, caracterizando las diferentes propiedades geométricas en su alto, como también las diferentes materialidades que posee en su espesor.

Para lo anterior, se implementaron en OpenSees los nuevos modelos constitutivos de materiales, siendo validados, junto con el uso del elemento MEFI, a partir de la comparación de la respuesta analítica con los resultados experimentales de muros disponibles en la literatura. Adicionalmente, se valuó el desempeño sísmico por medio de un pushover monotónico de un eje resistente del Edificio Antígona, dañado durante el terremoto de magnitud Mw 8.8 ocurrido el año 2010 en Chile, utilizando para esto los modelos de materiales implementados y el modelo de elemento MEFI.