Introducción
El análisis de construcción por etapas es un método de solución sofisticado que, si se usa con un grado razonable de cuidado, puede reflejar de forma más precisa el comportamiento real de la estructura.
Un análisis 3D estándar no considera los efectos dependientes del tiempo: asume que la estructura se construyó de forma instantánea. En el mundo real, un edificio de hormigón debe construirse por etapas, típicamente un piso a la vez. Según el número de plantas del edificio, puede transcurrir un período de tiempo considerable entre el inicio del primer piso y la finalización del último piso.
Debido a que el hormigón madura con el tiempo, esto significa que en el último piso el hormigón tiene propiedades que «se retrasan» respecto a las del primer piso (y, en menor medida, las de cada piso intermedio).
Otro aspecto de la naturaleza escalonada de la construcción en hormigón es que cualquier asentamiento de los pisos inferiores existentes, ocurrido antes del vaciado del piso actual, se compensa en obra al establecer el nivel del piso actual. Este efecto no se puede considerar en un análisis 3D estándar, pero se incluye automáticamente en un análisis de construcción por etapas.
Ejemplo simple
Se construye un modelo formado por dos bloques, como se muestra a continuación. El diseño y la carga del primer piso son idénticos en ambos bloques. Se agrega una estructura de segundo piso al bloque derecho, pero sin carga impuesta aplicada en ese nivel.
Se puede realizar un análisis 3D estándar para lo anterior, en el que todos los elementos se analizan simultáneamente con todas las cargas aplicadas.
También se puede realizar un análisis de construcción por etapas. Si se selecciona la opción de escalonar solo la carga impuesta, el análisis procede de la siguiente manera:
- En la primera etapa, solo se analizan los primeros pisos para su carga impuesta.
- En la segunda etapa, se agrega el segundo piso y se repite el análisis (para el modelo no deformado), pero esta vez solo para la carga impuesta en el nivel del segundo piso.
- De esta manera, cada etapa solo puede afectar el resultado en su propia etapa y en las etapas anteriores.
Resultados para Q – Sin escalonar
En el resultado sin escalonar se puede ver que la carga Q aplicada en el primer piso genera momentos en la estructura superior. Esto es completamente lógico si ese pórtico ya existía cuando se aplicó la carga.
Resultados para Q – Escalonado
En el resultado escalonado no se desarrollan momentos en el pórtico por encima de los elementos del primer piso; de hecho, las fuerzas en la estructura del primer piso son idénticas en el pórtico de una planta y en el pórtico de dos plantas. Esto es lógico si toda la carga se aplica antes de que exista el pórtico superior Y suponiendo que toda la deflexión es instantánea.
El efecto de la fluencia no se considera en lo anterior: en la realidad, las vigas del primer piso seguirían deflectándose y los nudos seguirían rotando después de que el pórtico se haya construido y cargado. Por lo tanto, aunque no hay momentos en el pórtico del segundo piso en el momento en que se construye, la fluencia de la estructura del primer piso debería generar algunos momentos con el tiempo en el segundo piso.
Creación del modelo
No se requieren pasos adicionales al crear un modelo para construcción por etapas. Las etapas se crean automáticamente (cada planta se trata como una etapa independiente). Las etapas se pueden ajustar una vez creado el modelo, como se describe en la sección Control de Etapas.
Creación de Carga por Etapas
La carga por etapas se especifica dentro del Editor de Combinación de Cargas al hacer clic en el botón Generador de Cargas: Combinación de Carga de Construcción por Etapas
Duración de Cada Etapa
La duración de cada etapa controla el módulo de elasticidad usado en esa etapa: se supone que se utiliza un cemento normal, de manera que el módulo de elasticidad del hormigón, Ec a la edad t se estima mediante:
La importancia de la duración de la etapa en Ec se ilustra a continuación:
- Duración 1 día 0.59 Ec(28)
- Duración 15 días 0.96 Ec(28)
- Duración 28 días 1.00 Ec(28)
- Duración 99 días 1.06 Ec(28)
De lo anterior se observa que los cambios debidos a la duración no tienen un impacto importante en los resultados después de los primeros días.
Propiedades de análisis
Según la construcción sin etapas, los factores se aplican mediante el Factor de Rigidez Efectiva de Material y Sección. Estos se aplican en todas las etapas de construcción.
El Factor del Módulo de Elasticidad en particular requiere una consideración cuidadosa, ya que debe emplearse para tener en cuenta la fluencia y la fisuración. El valor introducido aquí se aplica al módulo de elasticidad a corto plazo Ec(28) definido en el cuadro de diálogo Material.
Cualquier consideración de la fluencia solo se trata de forma eficaz en el contexto de un análisis sin etapas.
El valor de E adoptado es muy importante para la evaluación de la sensibilidad al desplazamiento lateral en EC2 (y también para otras normativas si se utiliza la opción de desplazamiento lateral de ACI).