Formas de analizar una estructura de hormigón

En este post vamos a dar un repaso a los métodos de análisis de estructuras de hormigón aceptados por EHE-08, intentando exponerlos de forma amena y entendible.

Las estructuras de hormigón son por su naturaleza complicadas de analizar ya que:

  • No se trata de un material único, sino varios materiales que se comportan de forma mixta.
  • Las secciones se fisuran ante determinados niveles de carga, por lo que su sección resistente varía.
  • Posee un comportamiento reológico, es decir, cambia según el tiempo (retracción, fluencia…).
  • ……

En definitiva, para analizar una estructura de hormigón, nos vemos obligados normalmente a realizar simplificaciones.

La pregunta es ¿Qué simplificaciones podemos adoptar con suficientes garantías?

Pues bien, la EHE-08 contempla los siguientes tipos de análisis estructural:

1.- Análisis elástico lineal:

Este análisis es el más sencillo y nos puede servir en la mayoría de los casos.

Su sencillez estriba en que realizamos unas simplificaciones que nos facilitan notablemente la vida:

  • Consideramos la estructura en su posición indeformada
  • Consideramos que el hormigón tiene un comportamiento elástico y lineal.

Esto significa que podemos emplearlo siempre y cuando las deformaciones de la estructura sean suficientemente pequeñas para despreciar los efectos de segundo orden ya que de lo contrario tendríamos que considerar análisis en segundo orden, con la estructura en su posición deformada, lo que nos llevaría a una nueva deformación y de ahí a un proceso iterativo.

Otro motivo que hace que este análisis sea muy sencillo es que consideramos secciones brutas, sin fisurar y además no necesitamos conocer la armadura de la sección en el análisis.

La pregunta del millón: ¿Si hacemos esta simplificación tan grosera, no podemos quedar del lado de la inseguridad? Afortunadamente no, de hecho esto no es gratuito; hemos de garantizar cierta ductilidad seccional para poder realizar este análisis con garantías. Esta ductilidad no es más que garantizar en ELU una determinada redistribución de esfuerzos antes de alcanzar el agotamiento. Esto se consigue limitando la posición de la fibra neutra como máximo al 45% del canto útil de la sección.

Este análisis sirve tanto para ELU como para ELS, por lo que todo son ventajas.

2.- Análisis lineal con redistribución limitada:

En este análisis damos un pasito más. Con el fin de tener en cuenta las simplificaciones anteriores, que producirían una variación de las leyes de esfuerzos respecto a las obtenidas teóricamente, se realiza el siguiente proceso.

Partiendo del cálculo anterior, se aplica una redistribución (que siempre ha de mantener el equilibrio) de forma que las secciones con más esfuerzos se relajen y sobrecarguen las que menos solicitadas se encuentran.

El porcentaje máximo de redistribución r, depende del tipo de acero (S o SD), de la posición x de la fibra neutra y del canto útil d y viene dado por:

r=56-125·x/d

Tabulando los valores, se obtienen los porcentajes máximos de redistribución para cada caso:

En este caso y en el anterior podemos aplicar el principio de superposición y realizar la simplificación de que las secciones permanecen plantas tras deformarse.

Este análisis es válido para ELU pero no para ELS, con lo que en este último caso, tendríamos que volver al primer caso sin aplicar redistribución.

3.- Análisis plástico:

En este análisis se aprovecha la capacidad plástica del material. Se van formando rótulas plásticas hasta alcanzar el colapso de la estructura.

Es por tanto muy importante dotar a las secciones críticas de la capacidad necesaria para conseguir las rotaciones plásticas consideradas en el análisis.

Este método ya precisa del conocimiento de las armaduras para el análisis y se emplea mucho para analizar el comportamiento sísmico de la estructura.

Este análisis es válido para ELU pero tiene el inconveniente de que no lo es para ELS dadas las grandes rotaciones que precisa.

4.- Análisis no lineal:

Este método es el más recrea la realidad del comportamiento de la estructura y por supuesto el más complicado de todos.

Aquí ya se tiene en cuenta que el comportamiento del material no es lineal (fisuración del hormigón, plastificación de las armaduras…) y el análisis de la estructura en su posición deformada (efectos de segundo orden).

Este método también precisa del conocimiento de las armaduras para el análisis y se emplea mucho para analizar el comportamiento de estructuras existentes.

Para ello, ya no se puede aplicar el principio de superposición y es fundamental conocer el historial de cargas de la estructura; cuando se aplicaron y con qué magnitud. Debido a lo anterior, no sirven en este caso los coeficientes de seguridad establecidos en EHE-08.

A pesar de su complejidad tiene de bueno que vale para todo, tanto para ELU como para ELS al tener en cuenta una situación lo más cercana posible a la realidad.

Espero os sirva como sencilla síntesis de los tipos de análisis recogidos en EHE-08.


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Ingeniero Industrial. Consultor de estructuras.

5 Responses to Formas de analizar una estructura de hormigón

  1. cesar vergara dice:

    muy buen analisis e informacion

  2. Ing. Marcos Carrillo Vasquez dice:

    Exelente tema, Gracias

  3. Nelson Salas dice:

    Es muy clara y concisa la explicación que se hace en este post y espero que próximamente se publique algún ejemplo práctico de aplicación de estos métodos

  4. Anónimo dice:

    Gracias por compartir y sigan adelante. FELICIDADES!!!!

  5. Felix Rodriguez dice:

    Algun programa de calculo que puede realizar a la vez este tipos de analisis

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