Rotulas Plasticas

INDICE

INTRODUCCIÓN RÓTULAS PLÁSTICAS 1. DEFINICIÓN 2. FORMACIÓN DE ROTULAS PLÁSTICAS 3. PLASTIFICACIÓN –ROTULAS PLÁSTICAS  MOMENTO PLÁSTICO  DIAGRAMA MOMENTO -CURVATURA  ELEMENTO VIGA- COLUMNA  DEFORMACIONES Y DESPLAZAMIENTOS

4. PROBLEMA

INTRODUCCIÓN

Al ser sometida una estructura de concreto armado a movimientos sísmicos severos, ésta generalmente responde no linealmente. Esto es atribuible a que el concreto armado es un material no homogéneo y su comportamiento es altamente no lineal. El número de variables comprendidas en la respuesta no lineal de estructuras de varios niveles es tan elevado, que estudios anteriores han demostrado la alta dependencia de las respuestas inelásticas a las características propias de cada modelo, y el estado del arte actual hace difícil el poder dar recomendaciones de carácter general. Sin embargo, se pueden obtener valores cualitativos de ciertos factores dentro de un intervalo probable, para su posterior utilización dentro de un procedimiento racional de diseño. Los análisis dinámicos no lineales indican que en las columnas de pórticos de varios pisos, pueden ocurrir distribuciones inesperadas de momento flexionante, en comparación con la distribución obtenida de la carga lateral estática equivalente que recomienda la Norma Técnica de Edificación E-030 de Diseño Sismo resistente. El análisis de carga lateral estática indica generalmente que los puntos de inflexión se encuentran próximos a la mitad de la altura de las columnas, excepto en los pisos próximos a la parte superior e inferior del pórtico. Sin embargo, el análisis dinámico no lineal sugiere que en determinados instantes durante la respuesta de la estructura a los movimientos sísmicos, el punto de inflexión en una columna puede estar próximo a la unión viga-columna y ocasionalmente, incluso la columna puede estar en curvatura simple. La carga lateral estática de la Norma E-030 normalmente tiene una distribución triangular que corresponde a las cargas laterales que varían linealmente desde cero en la base a un máximo en la parte superior de la estructura. Los análisis dinámicos no lineales también indican que generalmente no están presentes las rótulas plásticas en todas las vigas en el mismo intervalo de tiempo. El desarrollo de rótulas plásticas tiende a moverse hacia arriba del pórtico, en ondas que abarcan unos cuantos pisos a la vez, pero puede haber instantes, en edificios de baja altura donde todas las vigas tengan rótulas plásticas formadas simultáneamente.

ROTULAS PLÁSTICAS

1. DEFINICION Al ser sometida una estructura de concreto armado a movimientos sísmicos severos, ésta generalmente responde no linealmente. Esto es atribuible a que el concreto armado es un material no homogéneo y su comportamiento es altamente no lineal. Una rótula plástica es un dispositivo de amortiguación de energía, que permite la rotación de la deformación plástica de la conexión de una columna, de manera rígida. En la teoría estructural, la viga de ingeniería o rótula plástica se usa para describir la deformación de una sección en una viga donde se produce la flexión de plástico.

Con la constitución de esa rótula plástica en el centro de la viga, queda formado un mecanismo con un grado de libertad, al existir -incrementalmente- tres rótulas alineadas. Aquí la estructura se ha transformado en mecanismo y corresponde a la definición de uno de los Estados Límites Ultimos o de Colapso. La carga ´ultima o de colapso qu será, por tanto: qu = qp

Se usa el término rótula plástica para referirse a la sección central en ese estado. La rótula plástica, permite rotaciones relativas a ambos lados de la sección

indefinidamente grandes, y tiene asociado un momento flector igual al momento Mp. El diagrama momento-curvatura es lineal hasta alcanzar el momento de fluencia My. A aprtir de allí es no lineal y se hace completamente plástico con el momento de plastificación Mp.

2. FORMACIÓN DE ROTULAS PLASTICAS

Sea el pórtico biarticulado e hiperestático sometido a una carga puntual P en el dintel.

Pórtico biarticulado sometido a carga puntual en el

Pórtico biarticulado sometido a carga dintel puntual en el dintel. Diagrama de momentos flectores

El momento máximo (MC) se produce en la sección C donde actúa la carga P. En los nudos B y D, los momentos son iguales (MB = MD), aunque se siguen nombrando con el subíndice indicando la sección donde actúan. Si MC es inferior al momento que agota la sección en régimen elástico (Me) la distribución de deformaciones y de tensiones en la sección en estudio es la mostrada en la Figura 12.17. Al incrementar el valor de P hasta que la sección C se agote en régimen elástico, la ley de momentos flectores y la distribución de tensiones en la sección C son las mostradas en la Figura. Si se sigue incrementando P, comenzará la plastificación de la sección C, llegando un momento en que toda la sección plastificará; se ha alcanzado la deformación en rotura de la fibra más deformada, formándose una rótula plástica. En este momento,

Pórtico biarticulado sometido a carga puntual en el dintel. Diagrama de momentos flectores y distribución de tensiones en la sección C al Alcanzarse

σe

en dicha

Entonces la estructura inicialmente hiperestática, ha pasado a ser isostática:

Formación de una rótula plástica en la sección C Simultáneamente, en las secciones B y D también aumenta el momento llegando estas a agotarse elásticamente. Al seguir incrementando el valor de P, seguirá aumentando el momento flector en B y D. En la sección C el momento plástico que agotó la sección se mantiene constante.

Pórtico biarticulado sometido a carga puntual en el dintel. Redistribución de momentos en B y D

Habrá un valor de P para el que las secciones extremas B y D se agotan, formándose sendas rótulas plásticas, que provocan el colapso de la estructura al transformarse está en un mecanismo.

Colapso de la estructura por transformación en mecanismo por la Formación de rótulas plásticas