¿Qué es el análisis de desempeño de edificios de hormigón armado?

La seguridad sísmica de un edificio existente de hormigón armado no se mide con el enfoque basado en fuerzas del diseño de edificios nuevos, sino por cuánto se deforman los elementos durante el sismo y si esas deformaciones permanecen dentro de límites seguros. TBDY 2018 Capítulo 15 define esta evaluación: según la información recopilada del edificio se determina el nivel de conocimiento, se calcula la demanda sísmica, se obtiene la región de daño de cada columna, viga y muro de corte, y se decide el nivel de desempeño del edificio: Daño Limitado, Daño Controlado o Prevención del Colapso.

El método lineal ofrece una evaluación rápida y suficiente para muchos edificios, pero no muestra en qué orden ni hasta qué punto fluyen los elementos. En el enfoque de evaluación y diseño basado en deformaciones (ŞGDT), el análisis pushover no lineal sigue paso a paso la formación de las rótulas plásticas; en la demanda sísmica, la rotación plástica de cada rótula se compara con los límites de daño del código.

StatiCAD ejecuta de forma automática toda esta cadena sobre el mismo proyecto: modelos de materiales, análisis de secciones, curva de empuje, demanda sísmica, tablas de daño y resultado del edificio. El resultado es un informe de cálculo que expone con claridad la justificación de la decisión y está listo para su revisión.

¿Qué hace StatiCAD en el análisis de desempeño de hormigón armado?

Todos los pasos de la evaluación de edificios existentes de hormigón armado, desde la evaluación lineal hasta el pushover multimodal.

Evaluación con el método de cálculo lineal

  • Capacidades de las secciones con las resistencias de materiales existentes y el coeficiente de nivel de conocimiento (amplio 1,0 / limitado 0,75)
  • Relaciones demanda/capacidad de columnas, vigas y muros de corte bajo efectos sísmicos sin reducir
  • Distinción entre elementos dúctiles y frágiles, verificación de la capacidad a cortante
  • Nivel de desempeño del edificio y su justificación, piso por piso, con los criterios de 15.8

Análisis pushover no lineal

  • Modelos de materiales del Anexo 5A de TBDY: hormigón confinado y no confinado de Mander, acero de armadura con endurecimiento por deformación
  • Momento–curvatura con modelo de fibras; dos ejes en columnas, efecto del ala en vigas y capacidad positiva y negativa por separado
  • Rótula plástica concentrada; opción de rótula elástica–perfectamente plástica o con endurecimiento (bilineal)
  • Solver evento a evento (event-to-event): cada formación de rótula se captura con exactitud
  • Combinaciones direccionales de TBDY: ±X ± 0,3Y y ±Y ± 0,3X, ocho direcciones

Demanda sísmica y evaluación de daños

  • Punto de desempeño con la transformación modal del Anexo 5B y la corrección CR en estructuras de periodo corto
  • Límites de rotación plástica y límites de deformación unitaria de la sección (TBDY 5.8.1)
  • Control de la deformación unitaria en las zonas extremas de los muros de corte
  • Regiones de daño de los elementos: Daño Limitado, Daño Significativo, Daño Avanzado y Colapso
  • Resultado de desempeño del edificio piso por piso según TBDY 15.8 y su justificación

Pushover multimodal e IRSA

  • Las condiciones del pushover monomodal (participación de masa ≥ 70 %, ηbi ≤ 1,4) se verifican y se incluyen en el informe de forma automática
  • Pushover multimodal (TBDY 5.6.6): combinación mediante CQC de los empujes modales y de las rotaciones plásticas extremas
  • La condición de coherencia elástica (TBDY 5.6.6.1) se muestra numéricamente en cada análisis
  • Método de combinación modal incremental IRSA
  • Opciones de pushover monomodal adaptativo (variable) (TBDY 5.6.5) y de P-Δ (segundo orden)

Seguimiento 3D del daño

  • Forma deformada paso a paso a lo largo de la curva de empuje
  • Rótulas plásticas con los colores de la región de daño: Limitado, Significativo, Avanzado y Colapso
  • En cada paso: cortante basal, desplazamiento de la cubierta, número de rótulas y nivel de desempeño del edificio
  • El paso de demanda se marca por separado; el orden de formación de las rótulas se sigue con facilidad

Verificación con SAP2000

  • El mismo modelo y las mismas rótulas se exportan automáticamente a SAP2000 y se empujan de forma independiente
  • Curvas de empuje de ambos programas, estados de las rótulas en el punto de demanda y cortantes basales, lado a lado
  • Si se desea, el cálculo continúa con la solución de SAP2000; la demanda, el daño y el informe se generan igualmente en StatiCAD con la cadena de TBDY
  • Sin usar SAP2000, todos los análisis e informes se obtienen con el solver de StatiCAD

Capturas del programa

Ventana de análisis pushover no lineal de StatiCAD: combinaciones direccionales, curva de empuje, punto de desempeño y registro del análisis

Ventana de análisis pushover no lineal: combinaciones direccionales, curva de empuje, punto de desempeño y nivel de desempeño del edificio

Curva de empuje no lineal: cortante basal – desplazamiento de la cubierta y punto de desempeño

Curva de empuje y punto de desempeño (cortante basal – desplazamiento de la cubierta)

Explicación paso a paso: ¿Cómo se realiza el análisis pushover no lineal? (Base de conocimientos)

¿Cómo funciona?

  1. Modele el edificio existente; introduzca las secciones, las armaduras y las resistencias de los materiales determinadas in situ.
  2. En los Ajustes generales del proyecto active la evaluación de desempeño de hormigón armado, seleccione el nivel de conocimiento y ejecute el análisis. El informe de la evaluación lineal queda listo en esta etapa.
  3. En la ventana de Análisis pushover no lineal defina las combinaciones direccionales y las opciones (rótula con endurecimiento, pushover multimodal, IRSA, P-Δ) e inicie el empuje.
  4. Revise para cada dirección la curva de empuje, el punto de desempeño y la distribución 3D del daño; obtenga el informe de la dirección seleccionada.
  5. Si el edificio resulta insuficiente, defina el refuerzo en el mismo proyecto y repita la evaluación con el edificio reforzado.

Informes

Para cada combinación direccional, un informe detallado que se puede previsualizar y guardar en PDF:

  • Curva de empuje y diagrama modal capacidad–demanda
  • Cálculo de la demanda sísmica y comprobaciones de aplicabilidad (ηbi, participación de masa)
  • Tablas de rotación plástica y de regiones de daño elemento por elemento
  • Modelos de materiales y comprobaciones de la deformación unitaria en las zonas extremas de los muros de corte
  • Resúmenes del pushover multimodal e IRSA, perfil de deriva de piso
  • Nivel de desempeño del edificio y justificación del resultado

Documentos de ayuda

Uso paso a paso, ejemplos resueltos, fundamentos teóricos y estudios de verificación en la Base de conocimientos.

Verificación

El motor de pushover de StatiCAD ha sido verificado mediante comparaciones automáticas modelo a modelo con SAP2000 V27. En el punto de demanda, donde se toma la decisión de ingeniería, ambos programas obtienen el mismo desplazamiento de la cubierta y tablas de daño coincidentes; en siete de las ocho combinaciones direccionales el resultado del edificio es el mismo. La única diferencia es un caso límite en el que la demanda coincide exactamente con el límite de fluencia.

Las relaciones de cortante basal en la cima de la curva se sitúan en la banda de 0,89–0,93 en los empujes unidireccionales, y StatiCAD se mantiene de forma consistente del lado de la seguridad. Las mismas comparaciones pueden reproducirse en cada proyecto con la opción «Verificar con SAP2000».

Detalles de los estudios de verificación (Base de conocimientos)

Códigos y normas

TBDY 2018 Capítulo 15 TBDY 2018 Capítulo 5 (ŞGDT) Anexos 5A y 5B TBDY 5.6.5 y 5.6.6 TS 500
¿En qué versión? El módulo de evaluación de desempeño y refuerzo de hormigón armado está disponible en las versiones Ultimate, Profesyonel y Betonarme de StatiCAD.

Preguntas frecuentes

¿Según qué código se realiza el análisis de desempeño de edificios de hormigón armado?

Los edificios existentes de hormigón armado se evalúan según TBDY 2018 Capítulo 15. En la evaluación basada en deformaciones se aplican el Capítulo 5 con el Anexo 5A (modelos de materiales) y el Anexo 5B (demanda sísmica); el nivel de desempeño del edificio se decide con las reglas de 15.8.

¿Debo usar el método lineal o el análisis pushover?

TBDY 2018 permite ambas vías; la elección depende de las características del edificio y del criterio del ingeniero. En StatiCAD puede ejecutar primero la evaluación lineal y después el análisis pushover no lineal sobre el mismo modelo y comparar los resultados.

¿Qué ocurre si no se cumplen las condiciones del pushover monomodal?

Si la participación de masa del modo dominante es inferior al 70 % o el coeficiente de irregularidad torsional ηbi supera 1,4, esto se señala claramente en el informe. En estos edificios se puede evaluar con pushover multimodal o con el método IRSA según TBDY 5.6.6.

¿Se necesita SAP2000 para el análisis pushover?

No. Todos los análisis e informes se realizan con el solver propio de StatiCAD. Si SAP2000 V27 está instalado y con licencia en su equipo, hay opciones adicionales para comparar los resultados con un solver independiente o para continuar el cálculo con la solución de SAP2000.

¿Se puede diseñar el refuerzo después del análisis de desempeño?

Sí. El refuerzo se define sobre los elementos en el mismo archivo de proyecto y se tiene en cuenta con una sola opción; los resultados antes y después del refuerzo se comparan en el informe. Para más detalles consulte la página de Refuerzo de hormigón armado.

¿En qué versión de StatiCAD está disponible?

El módulo de evaluación de desempeño y refuerzo de hormigón armado está disponible en las versiones Ultimate, Profesyonel y Betonarme. Con la versión demo gratuita puede probar el flujo con su propio proyecto.

Páginas relacionadas

Evalúe su edificio existente de hormigón armado con StatiCAD

Descargue la versión demo y pruebe gratis la evaluación lineal y el análisis pushover con su propio proyecto, o determinemos juntos la versión que más le convenga.