¿Cómo se realiza el análisis de empuje no lineal (pushover)?

Este artículo explica cómo realizar, con la ventana Análisis de empuje no lineal de StatiCAD, la evaluación del desempeño basada en deformaciones de un edificio existente de hormigón armado según TBDY 2018 Capítulo 15 y EK 5B. Para los fundamentos del método, consulte Fundamentos teóricos del análisis de empuje; para la comparación de los resultados con un software independiente, consulte Estudios de verificación del análisis de empuje.

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¿En qué ediciones? La evaluación del desempeño y el refuerzo de hormigón armado se encuentran en las ediciones Ultimate, Profesyonel y Betonarme.

1. Requisitos previos

• El proyecto debe estar en el modo de evaluación del desempeño de hormigón armado (edificio existente): se activa desde Ajustes generales del proyecto → Selección de código → grupo Desempeño Cap. 15. Las secciones, las armaduras y las resistencias de los materiales existentes deben estar definidas.
• Debe haberse realizado el análisis estático/dinámico. El solucionador de empuje toma de ese cálculo las secciones de los elementos, las fuerzas de extremo de las cargas verticales (G y Q) y los resultados del análisis modal. Si se inicia el empuje sin haber realizado el análisis, la ventana muestra el mensaje "UYARI: önce analiz yapılmalıdır" (ADVERTENCIA: primero debe realizarse el análisis).
• Si se van a utilizar las opciones de SAP2000, debe estar instalado y con licencia SAP2000 V27 en el equipo (véase el apartado 4). Sin SAP2000, todos los análisis e informes se obtienen con el solucionador propio de StatiCAD.

2. Vista general de la ventana

La ventana se abre con el comando Análisis → Análisis de empuje no lineal.

Ventana de análisis de empuje no lineal: a la izquierda los ajustes, arriba a la derecha la curva de empuje y abajo a la derecha la ventana de progreso/resultados.

Zona	Función
Opciones de dirección	Direcciones de empuje y parámetros básicos del análisis
Método de evaluación del edificio	Selección del nivel de conocimiento (completo / limitado)
Verificación con SAP2000	Comparación opcional con SAP2000 o cálculo con la solución de SAP2000
Analizar / Cerrar	Resolución de las direcciones seleccionadas
Dirección + Informe	Obtención del informe de uno de los casos resueltos
Gráfico	Curva de empuje y punto de desempeño de la dirección seleccionada
Ventana de progreso	Eventos de formación de rótulas, demanda sísmica y dictamen del edificio

3. Ajustes del análisis

Ajuste	Descripción
Casillas de dirección (8)	Combinaciones de dirección de TBDY: dirección principal ±X ± 0,3·Y y dirección principal ±Y ± 0,3·X. Para cada combinación marcada se realiza un análisis de empuje independiente. En una evaluación típica se marcan las 8 direcciones; para una revisión previa rápida basta con una sola.
Factor de dirección secundaria	Factor de la componente perpendicular en la combinación; el valor del código es 0,30.
Punto de desempeño definido [mm]	Si se marca, en lugar de calcular la demanda sísmica el empuje se prolonga hasta el desplazamiento en cima introducido directamente (con fines de investigación y comparación). En una evaluación normal déjelo sin marcar; la demanda se calcula automáticamente según EK 5B.
Participación de la carga viva (n)	Coeficiente N = G + nQ utilizado en la fuerza axial de columnas y muros de corte y en las masas; según el uso del edificio (0,30 para vivienda y oficinas).
Rótulas con endurecimiento (bilineal, My → MMax)	Sin marcar, las rótulas se comportan como elastoplásticas perfectas (EPP) (valor por defecto, del lado de la seguridad). Si se marca, tras la plastificación las rótulas ascienden hasta MMax con la pendiente real de endurecimiento de la sección; la capacidad aumenta típicamente entre un 5 y un 10 %.
Nivel de conocimiento ŞGDT	Con “Completo”, el factor de nivel de conocimiento es 1,0; con “Limitado”, 0,75; las resistencias de los materiales existentes se multiplican por este factor.
Excluir también las vigas secundarias del criterio SH (20 %)	Las vigas secundarias (vigas que se apoyan en otra viga y no forman parte del sistema resistente a cargas horizontales) se excluyen siempre de las proporciones de vigas del 35 % de Daño Controlado y del 20 % de Prevención de Colapso. Como esta excepción no figura en la letra de la regla del 20 % de Daño Limitado, con la casilla sin marcar las vigas secundarias se incluyen en el recuento de SH; si se marca, también se excluyen del criterio SH. La opción afecta tanto a la evaluación lineal como a la de empuje; en los informes las vigas secundarias aparecen con el sufijo “[Tali]”.

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En la parte inferior de la ventana se encuentran además las opciones de empuje multimodal, IRSA, empuje monomodal adaptativo (variable) y P-Δ (segundo orden). Estas opciones se describen en el artículo Análisis de empuje multimodal e IRSA.

nota

Todos los ajustes de la ventana se guardan en el archivo del proyecto; al volver a abrirlo, se recuperan los últimos ajustes utilizados.

4. Opciones de SAP2000 (opcionales)

En la lista desplegable se elige uno de los tres modos de trabajo:

Opción	Qué hace
No utilizar SAP2000 (por defecto)	Todo el cálculo se realiza con el solucionador de StatiCAD; no se necesita SAP2000.
Verificar con SAP2000 (comparación)	Una vez terminadas las ejecuciones de StatiCAD, las direcciones principales (±X, ±Y) de las direcciones seleccionadas se transfieren a SAP2000, junto con las rótulas del mismo modelo, y se empujan también allí. En la ventana de progreso se escriben, una junto a otra, las curvas de empuje de ambos programas, el estado de las rótulas en el punto de demanda y las relaciones de cortante basal. Los resultados de su cálculo siguen siendo los de StatiCAD; SAP2000 aporta una comprobación independiente.
Continuar los cálculos con el resultado de SAP2000	Cada combinación de dirección seleccionada se resuelve en SAP2000; se leen de vuelta la curva de empuje y las rotaciones plásticas de las rótulas de SAP2000, y la demanda sísmica, las zonas de daño, el dictamen del edificio y el informe se generan de nuevo en StatiCAD con la cadena de TBDY. Estos casos se añaden a la lista de informes con etiquetas como “SAP +X+0.30Y” y sus informes pueden obtenerse. Al final de las ejecuciones se escribe en la ventana de progreso una tabla comparativa conjunta que resume los resultados de ambos programas.

nota

Apertura de SAP2000: si SAP2000 está abierto, StatiCAD se conecta a la copia en ejecución; si está cerrado, lo inicia automáticamente. La primera conexión puede tardar de 20 a 30 segundos y se muestra paso a paso en la ventana de progreso.

nota

La opción Rótulas con endurecimiento también se aplica a las ejecuciones de SAP2000: ambos solucionadores trabajan con el mismo modelo de rótulas, de modo que la comparación se hace siempre con las mismas hipótesis.

5. Ejecución del análisis

1. Realice los ajustes y pulse el botón Analizar.
2. Para cada dirección seleccionada se realiza el análisis de empuje de forma sucesiva. En la ventana de progreso se listan línea a línea todos los eventos de formación de rótulas (paso, factor de carga, desplazamiento en cima, elemento); al final de la ejecución se escriben la demanda sísmica y el dictamen del edificio.
3. Si se ha seleccionado SAP2000, los trabajos de SAP2000 continúan en segundo plano y sus líneas siguen llegando a la misma ventana. Mientras tanto puede utilizar la ventana; para iniciar un nuevo análisis, espere a que termine la cola de SAP2000.

Ventana de progreso: flujo de eventos, demanda sísmica y dictamen del edificio.

6. Resultados: curva de empuje, punto de desempeño e informe

Curva de empuje de la dirección seleccionada; el punto oscuro es el punto de desempeño (de demanda) calculado según EK 5B.

• En la lista Dirección seleccione uno de los casos resueltos; su curva se dibuja en el gráfico.
• El botón Informe abre el informe detallado de la dirección seleccionada. El informe contiene la curva de empuje y los gráficos modales de capacidad–demanda, el resumen del cálculo de la demanda, las comprobaciones de aplicabilidad (ηbi, participación de masa), las tablas de rotación plástica y de zona de daño elemento por elemento, los modelos de materiales y las comprobaciones de deformación unitaria en las zonas de extremo de los muros de corte. Puede imprimirse desde la vista previa o guardarse como PDF.
• Si se ha utilizado “Continuar los cálculos con el resultado de SAP2000”, los casos con etiqueta “SAP ...” también pueden seleccionarse en la misma lista y obtener su informe.
• Tras la ejecución del empuje, la forma deformada y las rótulas plásticas pueden seguirse paso a paso en la vista tridimensional (véase Análisis de empuje multimodal e IRSA, apartado 5).

7. Uso conjunto con el refuerzo

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Si el edificio resulta insuficiente, el refuerzo se define en los elementos del mismo proyecto y se tiene en cuenta con una única opción. Los efectos del refuerzo sobre la rigidez y la sección (encamisado con polímero reforzado con fibras, encamisado de hormigón, nuevo muro de corte, muro de relleno) también se reflejan en el análisis de empuje. Para más detalles, consulte el artículo ¿Cómo se realiza el refuerzo de edificios de hormigón armado?.

8. Situaciones frecuentes

Situación	Explicación / solución
"UYARI: önce analiz yapılmalıdır"	Se inició el empuje sin haber realizado el análisis estático. Ejecute el análisis y vuelva a intentarlo.
"Önceki SAP2000 doğrulaması hâlâ koşuyor" (la verificación anterior con SAP2000 aún se está ejecutando)	Se inició un nuevo análisis antes de que terminara la cola de SAP2000 en segundo plano; espere en la ventana de progreso la línea “SAP2000 doğrulaması tamamlandı” (verificación con SAP2000 completada).
Advertencia ηbi > 1,4 o participación de masa < 70 %	No se cumple la condición de aplicabilidad del empuje monomodal (TBDY 5.6.2.2). Los resultados se generan igualmente, pero en el informe esta comprobación se marca como “SAĞLANMIYOR” (NO SE CUMPLE). En estos edificios, evalúe con empuje multimodal o IRSA.
Error de conexión con SAP2000	SAP2000 V27 no está instalado o no tiene licencia, o no pudo completarse el arranque. Abra SAP2000 manualmente, confirme la licencia y repita el análisis; el detalle figura en las líneas de conexión de la ventana de progreso.
La curva de SAP2000 termina antes del objetivo	En las rótulas de SAP2000 está definida la pérdida de resistencia (rama descendente); la rótula de StatiCAD, en cambio, continúa con meseta. Es una diferencia de modelado deliberada; las comparaciones se hacen en torno al punto de demanda (véase Estudios de verificación del análisis de empuje).