Implementación de un Elemento No Lineal para la Modelización del Comportamiento de un Disipador de Energía por Fluencia de Acero

Abstract

El control pasivo de la respuesta de estructuras sismorresistentes, con el objetivo de disminuir sensiblemente el nivel de daños sin recurrir a fuentes de energía externa, ha tenido un desarrollo importante en las dos últimas décadas. La utilización de dispositivos de disipación de energía, denominados de control pasivo, tienen el objetivo de disminuir y hasta evitar el daño en los elementos estructurales, concentrándolo en dispositivos reemplazables. El diseño y la verificación de estructuras que utilizan dichos dispositivos requiere de herramientas computacionales adecuadas que representen el comportamiento de las estructuras sometidas a acciones sísmicas, permitiendo el análisis no lineal y la incursión en el campo plástico. En este trabajo se presenta un elemento que se suma a un software de análisis estático y dinámico no lineal que aplica el método de los elementos finitos con formulación en desplazamientos. Dicho elemento incorpora tres resortes no lineales, uno en cada grado de libertad. Este elemento permite resolver el comportamiento no lineal que caracteriza a los distintos disipadores de energía en estructuras planas, y a través del análisis con la simplificación de retener solo tres grados de libertad por piso, dos traslaciones horizontales y una rotación alrededor del eje vertical, resolver los sistemas espaciales de edificios sismorresistentes. En cada iteración de equilibrio de cada paso de tiempo o escalón de carga, los incrementos de desplazamientos obtenidos en el sistema global de tres grados de libertad por piso, se transforman a incrementos de desplazamientos impuestos horizontales en cada plano, utilizándose ahí los modelos no lineales desarrollados para estructuras planas. Como aplicación se muestra la verificación no lineal de una estructura espacial que fue desarrollada a través de la aplicación de una metodología de diseño preliminar.