Análisis no-lineal de forjados de losa maciza de hormigón armado. Determinación del factor de seguridad de resistencia global de acuerdo con el MC-2010

Abstract

[ES] Uno de los métodos habituales para el diseño o la verificación de forjados de losa maciza de hormigón armado de estructuras de nueva planta o de estructuras existentes, es el conocido como modelo de descomposición en 3 capas, el cual interpreta la losa como una estructura formada por dos capas exteriores definidas por las armaduras dispuestas y una tercera capa interior de hormigón. A partir de un análisis lineal de esfuerzos, es posible determinar el armado a disponer en este tipo de estructuras. Pero este método no considera la no linealidad de los materiales de una manera explícita (Fisuración del hormigón, plasticidad del acero, etc.) difiriendo de los resultados que se obtendrían experimentalmente, por lo que un análisis no lineal brindaría resultados más apegados a la realidad y permitiría evaluar el margen de seguridad global disponible en este caso. Los objetivos fundamentales de este trabajo son dos. Por un lado, modelizar y analizar no linealmente el comportamiento de forjados de losas macizas de hormigón. Por otro lado, verificar el potencial margen de seguridad adicional disponible cuando se comparan los resultados obtenidos de un análisis no-lineal con los del análisis lineal. Para ello, se modeliza una estructura de varios vanos para la que se obtiene, a partir de un análisis elástico y lineal, las necesidades de armado para una carga de diseño ordinaria, de acuerdo con el modelo de descomposición en tres capas. Con el armado obtenido se lleva a cabo un análisis no lineal y se evalúa el margen de seguridad adicional disponible. En este trabajo se plantean, para dos hormigones de diferente resistencia, diferentes luces de los vanos y diferentes cantos de las losas obteniendo, para cada caso, el coeficiente de seguridad global de acuerdo con los formatos de seguridad para análisis no-lineal establecidos en el Código Modelo 2010.

[EN] One of the common methods for the design or verification of reinforced concrete solid slab floors of new plant structures or existing structures is known as the 3-layer decomposition model, which interprets the slab as a structure formed by two outer layers defined by the arranged reinforcements and a third inner concrete layer. From a linear stress analysis, it is possible to determine the reinforcement to be arranged in this type of structure. However, this method does not consider the non-linearity of the materials (cracking of the concrete, plasticity of the steel, etc.), differing from the results. that would be obtained experimentally, so a non-linear analysis would potentially provide results that were closer to reality and would allow evaluating the global safety margin available in reality. The fundamental objectives of this work are twofold. On the one hand, model and analyse non-linearly the behaviour of solid concrete slab floors. On the other hand, verify the additional margin of safety available when comparing the results obtained from a non-linear analysis with those of the linear analysis. To do this, a structure with several spans is modelled for which, from an elastic and linear analysis, the reinforcement needs for an ordinary design load are obtained, according to the three-layer decomposition model. With the assembly obtained, a non-linear analysis is carried out and the additional margin of safety available is evaluated. In this work, different spans and different total depths of the slabs are proposed, obtaining, for each case, the global safety coefficient in accordance with the safety formats for non-linear analysis established in the Model Code 2010.