Implementación de elemento shell para la modelación de SPSW en opensees

Abstract

Introducción: El análisis de muros de corte de placas de acero (SPSW) es fundamental para la seguridad sísmica debido a su capacidad de disipación de energía, pero su estudio se ve limitado por el alto costo de software comercial. OpenSees ofrece una alternativa accesible, aunque presenta dificultades en el modelado de SPSW por la falta de documentación y calibración. El presente estudio tiene como objetivo desarrollar y validar una metodología para la simulación de SPSW en OpenSees Metodología: esta investigación combina enfoques documental y experimental para modelar muros de placa de acero de corte (SPSW) en OpenSees y validar su precisión mediante comparación con datos experimentales. Se realizan simulaciones numéricas en OpenSeesPy, evaluando desplazamientos, esfuerzos y mecanismos plásticos, y se comparan los resultados con pruebas experimentales documentadas. Resultados: Se observó que los elementos SHELL en OpenSees son estables en análisis modales y lineales, pero presentan limitaciones para simular el pandeo local de la placa. Por otro lado, los elementos truss en tracción demostraron mayor capacidad para reflejar efectos no lineales, incluyendo plastificación progresiva y degradación de resistencia. Conclusión: El modelo desarrollado en OpenSees es adecuado para representar la rigidez global y el comportamiento modal de los SPSW, pero aún enfrenta limitaciones asociadas a la incapacidad de los elementos Shell para capturar adecuadamente el pandeo local y los mecanismos de disipación de energía, aspectos determinantes en el comportamiento sísmico de los SPSW.

Introduction: The analysis of Steel Plate Shear Walls (SPSW) is essential for seismic safety due to their energy dissipation capacity. However, their study is limited due to the high cost of commercial software. OpenSees provides an accessible alternative, but it presents challenges in SPSW modeling due to a lack of documentation and calibration. This study aims to develop and validate a methodology for SPSW simulation in OpenSees. Methodology: This research combines documentary and experimental approaches to model SPSWs in OpenSees and validate their accuracy through comparison with experimental data. Numerical simulations are performed in OpenSeesPy, evaluating displacements, stresses, and plastic mechanisms, and the results are compared with documented experimental tests. Results: It was observed that SHELL elements in OpenSees are stable in modal and linear analyses but have limitations in simulating the local buckling of the steel plate. On the other hand, truss elements in tension demonstrated a greater ability to capture nonlinear effects, including progressive plasticity and strength degradation. Conclusion: The developed OpenSees model is suitable for representing the global stiffness and modal behavior of SPSWs but still faces challenges. The main limitation lies in the inability of SHELL elements to reproduce local buckling and energy dissipation, which are key aspects of the seismic performance of these systems.