Curva para bielas de elementos infill panel - inf_strut

Este es el modelo de bielas de los paneles de mampostería, desarrollado y programado inicialmente por Crisafulli [1997] e implementado en SeismoStruct por Blandon [2005], para ser utilizado (casi exclusivamente) en asociación con el elemento infill panel. Para una caracterización completa de este tipo de curva de respuesta es necesario definir diecisiete parámetros:

Módulo de elasticidad inicial - Em
El módulo de elasticidad representa la pendiente inicial de la curva esfuerzo-deformación, y su valor presenta una gran variabilidad. Dado que la mampostería es un material compuesto que consiste de bloques y mortero, cada uno de los cuales posee propiedades diferentes, varios investigadores [por ej., Ameny et al., 1983; Binda et al., 1988; Drysdale et al., 1994; Sahlin, 1971] han asumido comportamiento elástico lineal para ambos materiales y que la suma de la deformación de los bloques de mampostería y las juntas de mortero es igual a la deformación en compresión del conjunto. Por otro lado, otros investigadores [por ej., Sahlin, 1971; Sinha and Pedreschi, 1983; Hendry, 1990; San Bartolome, 1990; Paulay and Priestley, 1992] consideraron que es posible relacionar de alguna forma el módulo de elasticidad de los paneles de mampostería con la resistencia a la compresión del material (),definida más abajo. Estas ecuaciones empíricas conducen típicamente a valores dentro del rango 400<Em<1000, como se resume en Crisafulli [1997] y Smyrou [2006]. El límite superior de 1000 ha sido propuesto por dos estudios independientes [Sahlin, 1971; Paulay and Priestley, 1992] y, por lo tanto, es adoptado con frecuencia. El rango de valores para este parámetro es extremadamente amplio; en el programa se asume un valor por defecto de 1.6 GPa.

Resistencia a compresión -
Esta resistencia a la compresión se refiere a la capacidad diagonal del panel (no representa la resistencia a compresión estándar de la mampostería). Si el usuario no tiene acceso a información experimental sobre este parámetro, el enfoque más correcto es calcular un valor de resistencia asociado a cada mecanismo de falla posible y asignar el valor más bajo obtenido a la biela diagonal equivalente, considerándolo como la resistencia correspondiente al mecanismo de falla más probable del panel. Bertoldi et al. [1993] han identificado cuatro mecanismos de falla diferentes y han desarrolado las siguientes ecuaciones para cada uno de ellos:

Falla por tracción diagonal:
Falla por deslizamiento:
Falla por compresión en las esquinas:
Falla por compresión en el centro del panel:

donde fws es la resistencia a corte bajo compresión diagonal, es el esfuerzo vertical de compresión debido a las cargas gravitatorias (usualmente cero, dado que los paneles divisorios/de cerramiento suelen ser no portantes), fwu es la resistencia al deslizamiento de las juntas de mortero, f'w es la resistencia fundamental a la compresión, es definida aquí, h es la altura de piso y los parámetros K1 y K2 son expresados como función de , como se muestra a continuación:

si < 3.14, entonces K1 = 1.3 and K2 = -0.178
si 3.14 << 7.85, entonces K1 = 0.707 and K2 = 0.01
si > 7.85, entonces K1 = 0.47 and K2 = 0.04

Nota: fws, fwu y f'w se obtienen a partir de ensayos sobre muestras de mampostería.

El rango de valores de la resistencia a compresión es extremadamente amplio; en el programa se asume un valor por defecto de 1 MPa.

Resistencia a tracción- ft
La resistencia a tracción representa la resistencia a tracción de la mampostería o de la interfaz entre el pórtico y el panel. Su presencia ofrece cierto nivel de generalidad en el modelo, pero puede asumirse igual a cero (valor por defecto), ya que es mucho menor que la resistencia a compresión y tiene, por lo tanto, poca importancia relativa en la estimación de la respuesta global. Varum [2003] ha reportado un valor de 0.575 MPa, obtenido a partir de una serie de ensayos a compresión diagonal.

Deformación correspondiente al esfuerzo máximo -
Este parámetro representa la deformación correspondiente al esfuerzo máximo y tiene influencia sobre la rama ascendente de la curva esfuerzo-deformación, mediante la modificación de la rigidez secante. Su valor varía entre 0.001 y 0.005, y debe ser calibrado mediante el análisis de datos experimentales. En el programa se asume un valor por defecto de 0.0012 mm/mm.

Deformación última -
Esta deformación es utilizada para controlar la rama descendiente de la curva esfuerzo-deformación, modelada con una parábola con el fin de obtener un mejor control de la respuesta de la biela [Crisafulli, 1997]; por ej., para valores relativamente elevados (como), la disminución de la resistencia a compresión resulta más suave y el análisis es más estable. El valor por defecto es 0.024 mm/mm.

Deformación de cerramiento-
Este parámetro define la deformación luego de la cual las fisuras se cierran parcialmente y permiten que se desarrollen esfuerzos de compresión. Su valor puede variar entre 0 y 0.003, como sugiere Crisafulli, 1997. En el programa se asume un valor por defecto de 0.004 mm/mm.

Deformación de reducción del área de la biela y Deformación residual del área de la biela -y
Se trata de dos valores de deformación asociados a la reducción del área de la biela descrita aquí. Dada la naturaleza empírica del esquema de reducción del área de la biela, es difícil encontrar evidencia experimental para la definición de estos parámetros. Valores razonables de pueden estar en el rango de 0.0003 a 0.0008, mientras que para pueden considerarse valores entre 0.0006 y 0.016. Los valores adoptados por defecto son 0.0006 para la deformación de reducción del área de la biela y 0.001 para la deformación residual del área de la biela.

Parámetros empíricos
El modelo de bielas de mampostería requiere la calibración de nueve factores empíricos, como propone Crisafulli [1997]. Éstos están relacionados con las cargas cíclicas y, por lo tanto, tendrán poca influencia si se están ejecutando sólo análisis estáticos monotónicos (en otras palabras, los usuarios que desean realizar análisis de tipo pushover no deben prestar atención a estos parámetros). Por otra parte, estudios de sensibilidad llevados a cabo por Smyrou et al. [2006] han mostrado que, incluso en aquellos casos en los que se ejecutan análisis dinámicos/cíclicos, sólo tres (, , ) de los parámetros enumerados a continuación desempeñan un papel significativo en la cuantificación de la capacidad de disipación de energía del panel (es decir que es probable que los restantes seis parámetros no requieran ningún cambio por parte del usuario).

factor de rigidez del inicio de descarga (), u utilizado para definir, como proporción respecto de su contraparte de carga, el módulo de rigidez al comienzo de la descarga. Su valor puede variar típicamente entre 1.5 y 2.5 (aunque cualquier valor mayor a uno constituye una entrada válida); el valor por defecto es 1.5.
factor de deformación de recarga (), utilizado para predecir la deformación a la cual el bucle alcanza la envolvente luego de la descarga. Su valor típico varía entre 0.2 y 0.4 (aunque cualquier valor mayor a cero constituye una entrada válida); el valor por defecto es 0.2.
factor de deformación de inflexión (), utilizado en el cálculo de la deformación a la cual la curva de recarga debe presentar un punto de inflexión, lo cual controla la "gordura" del bucle. Su valor suele encontrarse dentro del intervalo de 0.1 a 0.7, siendo este último el valor propuesto por defecto por SeismoStruct, y que asegura la máxima capacidad de disipación de energía posible.
factor de deformación de descarga completa(), utilizado en la definición de la deformación plástica luego de la descarga completa. Sus valores se encuentran habitualmente en el rango entre 1.5 y 2.0 (aunque cualquier valor mayor a cero constituye una entrada válida); el valor por defecto es 1.5.
factor de esfuerzo de inflexión (), utilizado en el cálculo del esfuerzo en el cual la curva de recarga debe presentar un punto de inflexión. Su valor varía dentro del rango de 0.5 a 0.9, siendo este último el valor propuesto por defecto por SeismoStruct.
factor de rigidez para esfuerzo nulo (), utilizado para definir, como proporción respecto de su contraparte inicial (Em), la rigidez cuando el esfuerzo es nulo, luego de haber acontecido una descarga completa. Su valor se encuentra dentro del intervalo de 0 a 1, siendo este último el valor propuesto por defecto por SeismoStruct.
factor de rigidez de recarga (), utilizado para definir, como proporción respecto de su contraparte de carga, el módulo de rigidez de recarga luego de haber acontecido una descarga completa. Su valor varía usualmente entre 1.1 y 1.5 (aunque cualquier valor mayor a uno constituye una entrada válida); el valor por defecto es 1.5.
factor de rigidez de descarga plástica (), utilizado para definir, como proporción respecto de su contraparte de carga, el módulo tangencial de descarga correspondiente a la deformación plástica. Suelen utilizarse valores entre 1.5 y 3.0(aunque cualquier valor mayor a cero constituye una entrada válida), siendo este último el valor propuesto por defecto por SeismoStruct.
factor de deformación por ciclo repetido (), utilizado en el cálculo de la deformación que debe alcanzar la curva envolvente luego de llevar a cabo ciclos internos. Su valor varía típicamente dentro del rango entre 1.0 y 1.5 (aunque cualquier valor mayor a cero constituye una entrada válida); el valor por defecto es 1.4.