Estudio e implementación de una formulación de elementos finitos con discontinuidad fuerte para el análisis post-colapso de pórticos

Abstract

Una de las formas de colapso de las estructuras es la falla por fluencia en secciones críticas. El método clásico de la carga última de colapso, considera que una vez alcanzado el límite plástico en una sección, la capacidad resistente en la rótula se mantiene constante mientras se desarrolla la plastificación en otras secciones. Este método puede no ser aplicable en columnas, o en estructuras de hormigón sobrearmadas o pretensadas, en esos casos puede sobrestimar la carga de colapso. El análisis de pórticos considerando la respuesta de ablandamiento o pérdida de resistencia, es fundamental para el diseño en régimen elastoplástico de estructuras sismorresistentes y para el análisis post-colapso de estructuras. En la actualidad, es un campo de investigación de nuevos métodos numéricos, y de sistemas estructurales sismorresistentes. La utilización de plataformas computaciones con capacidad de cálculo y análisis de este tipo de modelos, está limitada por restricciones económicas, y de barreras al desarrollo del conocimiento. Es necesario el desarrollo de estas plataformas computacionales para la investigación académica nacional. En esta tesis, se estudia e implementa una formulación para el modelado de rótulas plásticas de ablandamiento mediante el elemento finito de Euler-Bernoulli con discontinuidad fuerte de rotación. Se presentan los fundamentos de la teoría de la plasticidad computacional y se incluye una revisión de la literatura más relevante en la materia. La implementación es una extensión del software de código abierto Open Nonlinear Structural Analysis Solver (ONSAS), y para su validación se resuelven ejemplos numéricos de la literatura de referencia.