Si estás valorando el comportamiento sísmico real de una estructura más allá del análisis elástico, el análisis Pushover en CYPE 3D puede ayudarte a entender cómo y dónde empieza el daño, qué mecanismos de colapso son probables y cuál es la reserva de capacidad disponible. En este artículo te acompaño paso a paso para saber cuándo conviene usarlo, qué requisitos previos debes cumplir para que el resultado sea fiable y, sobre todo, cómo interpretar la curva de capacidad y los estados de rótulas para tomar decisiones de diseño o refuerzo con criterio.
¿Qué es el Pushover en CYPE 3D y qué aporta?
El análisis de pushover (análisis estático no lineal) evalúa la respuesta no lineal de la estructura ante acciones sísmicas mediante la aplicación incremental de cargas laterales bajo control por desplazamientos. Este procedimiento permite:
- Estudiar el comportamiento sísmico identificando la secuencia de formación de rótulas plásticas y mecanismos potenciales de colapso.
- Detectar deficiencias y concentraciones de daño, facilitando decisiones de refuerzo.
- Determinar la curva de capacidad e identificar el punto de desempeño.
- Aplicarse tanto en obra nueva (fase de diseño) como en evaluación de estructuras existentes.
En CYPE 3D, estas opciones se habilitan desde el bloque “Pushover” dentro de la pestaña “Cálculo”.
Cuándo usar Pushover en CYPE 3D
El pushover tiene sentido cuando quieres ir más allá del “cumple/no cumple” elástico y responder preguntas del tipo: ¿qué ocurre cuando el sismo es severo?; ¿se plastifican vigas o pilares?; ¿la estructura pierde rigidez progresivamente?
Casos típicos:
- Evaluación de desempeño sísmico en niveles de demanda altos (cuando esperas fisuración/plastificación y pérdida de rigidez).
- Verificación de mecanismos (por ejemplo, comprobar si la plastificación se concentra donde esperas).
- Diagnóstico y refuerzo de estructuras existentes: localizar concentraciones de daño y estudiar medidas de mejora.
- Diseño con enfoque de desempeño, cuando necesitas curva de capacidad y punto de desempeño para comparar capacidad vs demanda.
Una nota importante de aplicabilidad que aparece en la documentación: el pushover se considera aplicable si los modos fundamentales en cada dirección movilizan del orden del 75–80% de la masa.
Prerrequisitos (antes de lanzar el pushover)
El análisis pushover es un análisis de segunda fase: primero la estructura debe estar diseñada con el análisis lineal, cumpliendo comprobaciones y prescripciones necesarias.
Además, se recomienda prestar atención a las uniones, ya que deben diseñarse para que el mecanismo de rotura se forme en vigas o pilares y no en la propia unión (las uniones precalificadas, por ejemplo, cumplirían este enfoque por definición).
Cómo se modela la no linealidad: rótulas plásticas
En CYPE 3D, el pushover se realiza mediante plasticidad concentrada, definiendo rótulas plásticas en barras. La rótula es un elemento adimensional con una curva momento–rotación (envolvente del comportamiento histerético a partir de ensayos), y tiene dos ventajas destacadas en la documentación:
- Soporte normativo (p.ej., normas como ACI o AISC recogen parámetros).
- Menores problemas de convergencia que otros enfoques.
Estrategia de asignación (ideas prácticas basadas en la guía)
La memoria de cálculo recogida por la documentación propone, como regla general:
- Vigas: 2 rótulas en el gdl GY, situadas aproximadamente a 0.2 y 0.8 de la luz libre.
- Pilares: 2 rótulas, aproximadamente a 0.05 y 0.095 de la luz libre, considerando comportamiento en GY y GZ.
También se indica que, salvo oscilaciones importantes de axil, suele emplearse rótulas solo momento; las rótulas de interacción axil–momento pueden dar más problemas de convergencia y se reservan para casos donde el axil varíe significativamente (por ejemplo, ciertos pilares de esquina).
Definición de casos de carga: las dos fases del pushover
La documentación describe el pushover en dos pasos principales:
- Aplicación de cargas (generalmente gravitatorias) para definir el estado inicial deformado previo al empuje lateral.
- Aplicación de un patrón de carga lateral hasta alcanzar el desplazamiento objetivo.
Cómo leer la curva de capacidad en CYPE 3D
La documentación de CYPE 3D explica que la “curva de capacidad” se consulta con la opción “Capacidad” dentro del bloque “Pushover” (pestaña “Cálculo”, solapa “Estructura”). Al abrirla, en “Tipo de resultados” puedes elegir “Curva de capacidad” o “Punto de desempeño”.
1) ¿Qué representan los ejes?
La curva se presenta como la relación entre:
- Eje X (abscisas): Desplazamiento del nudo de control
- Eje Y (ordenadas): Cortante total
Esa relación te muestra cómo evoluciona la capacidad resistente lateral conforme incrementas el desplazamiento (control por desplazamientos).
2) Selección del caso y del patrón lateral
La curva mostrada corresponde al caso de carga y al patrón de cargas laterales seleccionados. En el rótulo del caso/patrón, CYPE 3D indica:
- Entre paréntesis, el modo fundamental considerado.
- Un valor porcentual asociado al porcentaje del desplazamiento objetivo aplicado.
3) Lectura por “escalones”
Puedes seleccionar un escalón (paso incremental) y navegar entre escalones. Al hacerlo, se dibuja una referencia (en magenta) que marca el par (desplazamiento, cortante) de ese escalón sobre la curva. Esto es útil para vincular un punto de la curva con:
- qué rótulas ya han entrado en determinados tramos,
- qué porcentaje del objetivo se alcanzó,
- y si hay avisos de convergencia.
4) Indicadores útiles: convergencia y desplazamiento objetivo
En el panel, la documentación indica que:
- aparecerá un aviso si no se alcanza la convergencia para el patrón seleccionado;
- si se alcanza el objetivo, se lista el “Desplazamiento límite”, el “Desplazamiento monitorizado” (Dx o Dy) y el nudo de control.
Cómo “leer el daño”: estados de rótulas plásticas
Al interpretar la curva, conviene mirar en paralelo el estado de rótulas. En la ventana de Capacidad, el panel de “Rótulas plásticas” permite elegir la clasificación:
- Según el criterio de aceptación:
- IO (Ocupación inmediata)
- LS (Seguridad para la vida)
- CP (Prevención de colapso)
- Según tramos de comportamiento: AB, BC, CD, DE, EF
Además, se muestra un gráfico (circular) con el porcentaje de rótulas en cada estado para el caso, patrón y escalón elegidos. Esta lectura es clave: te permite asociar un punto de la curva con el nivel de daño y su distribución.
Si quieres un análisis más “micro”, CYPE 3D también permite consultar los resultados con la opción “Rótulas plásticas” del bloque Pushover, eligiendo entre ver resultados por barras o por rótula individual, siempre filtrando por caso/patrón/escalón.
El punto de desempeño (qué significa)
El punto de desempeño es aquel en el que la capacidad de la estructura es igual a la demanda sísmica reducida impuesta sobre ella. En la ventana “Curva de capacidad” puedes cambiar el “Tipo de resultados” a “Punto de desempeño” y configurar el método mediante el desplegable de “Norma” (la guía indica que existen varios métodos seleccionables).
Ejemplo/ideas rápidas para aprovechar mejor el resultado
- Idea 1 (lectura combinada): elige un escalón “clave” (por ejemplo, antes de pérdida marcada de rigidez) y revisa el porcentaje de rótulas por IO/LS/CP. Así conviertes la curva (global) en una lectura “de desempeño” (daño).
- Idea 2 (comparación): ejecuta más de un patrón lateral (si tu criterio lo justifica) y compara curvas y estados de rótulas para ver si el mecanismo es estable o cambia con el patrón.
- Idea 3 (convergencia): si aparece aviso de no convergencia en un patrón, revisa la estrategia de rótulas (por ejemplo, el uso de interacción axil–momento solo donde sea necesario) tal como sugiere la documentación.
Recursos en CYPE 3D para profundizar
- Consulta de capacidad y desempeño: “Capacidad” (bloque Pushover).
- Consulta detallada de rótulas: “Rótulas plásticas” (bloque Pushover).
- Fundamentos: explicación de por qué el enfoque no lineal captura fisuración, plastificación y pérdida de rigidez que no aparecen en análisis elásticos.
Conclusión
El Pushover en CYPE 3D te permite pasar del análisis elástico a una lectura de desempeño: curva de capacidad, punto de desempeño y evolución de rótulas. Si modelas correctamente rótulas, casos y patrones laterales, podrás interpretar mecanismos y daño con más realismo y tomar mejores decisiones de diseño o refuerzo.
