Análisis de una escalera recta autoportante de hormigón armado mediante modelos analítico y numérico mediante el Método de Elementos Finitos

Resumen

Las escaleras especiales han ganado más espacio en los proyectos estructurales en los últimos tiempos. Los modelos estructurales de cálculo de estas escaleras deben representar el comportamiento a falla (ELU) y en servicio (ELS), y pueden generarse a través de modelos analíticos simplificados o con el uso de métodos numéricos. En esta perspectiva, este artículo presenta el análisis de escaleras rectas autoportantes de hormigón armado a partir de la variación del espesor de la losa y la obtención de los esfuerzos normales de flexión y deformaciones. Para eso, se utilizaron los métodos analíticos de Knijnik & Tavares (1977) y Araújo (2014), así como el Método de los Elementos Finitos (FEM), con la ayuda del programa de análisis estructural SAP2000^®. Se evaluaron modelos computacionales compuestos por elementos de barra y caparazón. De las simulaciones realizadas se observó una aproximación satisfactoria entre los modelos analíticos y los modelos numéricos con elementos de lámina, mientras que los modelos formados por elementos de barra presentaron momentos flectores negativos superiores a los observados en los otros dos modelos. Además, se puede verificar, a través de los modelos con elementos envolventes, en la región central del rellano junto a los tramos, la existencia de puntos de concentración de momentos flectores, indicando la necesidad de un refuerzo complementario en esta región. Finalmente, se observó que, para espesores menores, el método analítico presentó mayores deformaciones, seguido del modelo numérico formado por elementos de barra y, por último, el modelo con elementos de concha. Sin embargo, como hubo un aumento de espesor, hubo convergencia de resultados entre los modelos analíticos y numéricos analizados.