Title: | Objective Phenomenological Constitutive Law for Collapse Analyses in Distributed Plasticity Steel-Frame Models |
Other Titles: | Ley constitutiva fenomenológica objetiva para análisis de colapso en modelos de estructura de acero de plasticidad distribuida |
Authors: | Flores Solano, Francisco Xavier Pozo Ocampo, Paul Sebastian Samaniego Alvarado, Esteban Patricio Astudillo Carpio, Bryam Xavier |
metadata.dc.ucuenca.correspondencia: | Pozo Ocampo, Paul Sebastian, sebastian.pozo@ucuenca.edu.ec |
Keywords: | Análisis plástico Ingeniería forense Plasticidad Modelos matemáticos |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio: | 2. Ingeniería y Tecnología |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado: | 2.1.1 Ingeniería Civil |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico: | 2.1 Ingeniería Civil |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio: | 07 - Ingeniería, Industria y Construcción |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado: | 0711 - Ingeniería y Procesos Químicos |
metadata.dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico: | 071 - Ingeniería y Profesiones Afines |
Issue Date: | 2021 |
metadata.dc.ucuenca.embargoend: | 3-Jan-2050 |
metadata.dc.ucuenca.volumen: | Volumen 147, número 6 |
metadata.dc.source: | Journal of Structural Engineering |
metadata.dc.identifier.doi: | 10.1061/%28ASCE%29ST.1943-541X.0003027 |
metadata.dc.type: | ARTÍCULO |
Abstract: | Nonlinear static and dynamic analyses are increasingly being used to evaluate the seismic performance of structures. The level of detail that mathematical models should include depends on the required analysis. In a collapse performance evaluation of special steel moment frames, models must include material and element deterioration due to local geometrical instabilities that will allow triggering structural instability. However, capturing these effects in distributed plasticity models is challenging for two reasons: (1) the selection of a constitutive law that incorporates the geometrical phenomenon, and (2) the localization issues related to the material softening. This paper proposes a simple approach to implement phenomenological calibrated constitutive law that includes compression softening applied on a distributed plasticity model. Additionally, a regularization method is proposed to reduce mesh-sensitivity, ensuring an objective response. The constitutive law and the regularization method are tested under different modeling levels: material, element, and structure. Furthermore, the model is used to perform collapse analyses of 2-, 4-, 8-, 12-, and 20-story special steel moment frame buildings. The proposed model can incorporate critical features, such as flexure-axial force interaction, postpeak deterioration, and an objective global response regardless of the element discretization. |
Description: | Los análisis estáticos y dinámicos no lineales se utilizan cada vez más para evaluar el comportamiento sísmico de las estructuras. El nivel de detalle que deben incluir los modelos matemáticos depende del análisis requerido. En una evaluación del comportamiento de colapso de pórticos resistentes a momento de acero especial, los modelos deben incluir el deterioro de materiales y elementos debido a inestabilidades geométricas locales que permitirán desencadenar inestabilidad estructural. Sin embargo, capturar estos efectos en modelos de plasticidad distribuida es un desafío por dos razones: (1) la selección de una ley constitutiva que incorpore el fenómeno geométrico y (2) los problemas de localización relacionados con el ablandamiento del material. Este artículo propone un enfoque simple para implementar la ley constitutiva fenomenológica calibrada que incluye el ablandamiento por compresión aplicado en un modelo de plasticidad distribuida. Además, se propone un método de regularización para reducir la sensibilidad de la malla, asegurando una respuesta objetiva. La ley constitutiva y el método de regularización se prueban bajo diferentes niveles de modelado: material, elemento y estructura. Además, el modelo se utiliza para realizar análisis de colapso de edificios con marcos resistentes al momento de acero especial de 2, 4, 8, 12 y 20 pisos. El modelo propuesto puede incorporar características críticas, como la interacción de la fuerza axial de flexión, el deterioro posterior al pico y una respuesta global objetiva independientemente de la discretización del elemento. |
URI: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/37877 https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29ST.1943-541X.0003027 |
metadata.dc.ucuenca.urifuente: | https://ascelibrary.org/journal/jsendh |
ISSN: | 07339445, 1943-541X |
Appears in Collections: | Artículos
|
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.