Objective Phenomenological Constitutive Law for Collapse Analyses in Distributed Plasticity Steel-Frame Models

dc.contributor.authorFlores Solano, Francisco Xavier
dc.date.accessioned2022-01-27T21:58:13Z
dc.date.available2022-01-27T21:58:13Z
dc.date.issued2021
dc.descriptionLos 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.
dc.description.abstractNonlinear 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.
dc.identifier.doi10.1061/%28ASCE%29ST.1943-541X.0003027
dc.identifier.issn07339445, 1943-541X
dc.identifier.urihttp://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/37877
dc.identifier.urihttps://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29ST.1943-541X.0003027
dc.language.isoes_ES
dc.sourceJournal of Structural Engineering
dc.subjectPlasticidad
dc.titleObjective Phenomenological Constitutive Law for Collapse Analyses in Distributed Plasticity Steel-Frame Models
dc.title.alternativeLey constitutiva fenomenológica objetiva para análisis de colapso en modelos de estructura de acero de plasticidad distribuida
dc.typeARTÍCULO
dc.ucuenca.afiliacionFlores, F., Universidad de Cuenca, Departamento de Ingeniería Civil, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio2. Ingeniería y Tecnología
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado2.1.1 Ingeniería Civil
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico2.1 Ingeniería Civil
dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio07 - Ingeniería, Industria y Construcción
dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado0711 - Ingeniería y Procesos Químicos
dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico071 - Ingeniería y Profesiones Afines
dc.ucuenca.correspondenciaPozo Ocampo, Paul Sebastian, sebastian.pozo@ucuenca.edu.ec
dc.ucuenca.cuartilQ1
dc.ucuenca.embargoend2050-01-03
dc.ucuenca.embargointerno2050-01-03
dc.ucuenca.factorimpacto1.6
dc.ucuenca.idautor0105275168
dc.ucuenca.indicebibliograficoSCOPUS
dc.ucuenca.numerocitaciones0
dc.ucuenca.urifuentehttps://ascelibrary.org/journal/jsendh
dc.ucuenca.versionVersión publicada
dc.ucuenca.volumenVolumen 147, número 6

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