ANALISIS MODAL ESPECTRAL

Análisis modal espectral
En esencia, un sismo es una vibración del suelo (un conjunto de fuerzas horizontales que se aplican sobre la rasante de un edificio). Como tal, tiene una frecuencia y aceleración máxima características. De hecho, todos los estudios de mapas de riesgo, estadísticos e históricos permiten la determinación de un valor de aceleración básica del suelo (ab), representativo dela acción dinámica sísmica.
Esta claro que la vibración del suelo se transmitirá a toda la estructura a través de sus soportes (pilares y muros), y, como consecuencia de ella, las principales masas de la misma, se moverán o desplazarán de forma relativa respecto al suelo (al que supondremos fijo). Es decir, podríamos simplificar todo el sistema suponiendo que un sismo “genera” fuerzashorizontales en los forjados o pórticos de la estructura de magnitud determinada y, además, variables en el tiempo.
De una forma muy aproximativa, podría asimilarse cualquier estructura a un péndulo invertido, sometido a una vibración en la base. El péndulo describirá un movimiento oscilatorio que progresivamente se irá amortiguando hasta desaparecer, recuperando la posición de equilibrio inicial(obviamente cuando cesa la acción sísmica o de excitación). Se sabe que no todos los péndulos (y no todos los edificios), responden del mismo modo ante una vibración en la base. De hecho, cada estructura posee una frecuencia propia o natural, determinada fundamentalmente por su rigidez y altura, a la que vibrará (oscilará) frente a cualquier excitación a la que se someta
Ya se ha descrito qué es unterremoto y como suele caracterizarse. En esencia, un seísmo es una vibración del suelo (un conjunto de fuerzas horizontales que se aplican sobre la rasante de un edificio). Como tal, tiene una frecuencia y aceleración máxima características. De hecho, todos los estudios de mapas de riesgo, estadísticos e históricos permiten la determinación de un valor de aceleración básica del suelo (ab),representativo de la acción dinámica sísmica.
Repercute esa vibración sobre una determinada estructura , la vibración del suelo se transmitirá a toda la estructura a través de sus soportes (pilares y muros), y, como consecuencia de ella, las principales masas de la misma (principalmente, los forjados), se moverán o desplazarán de forma relativa respecto al suelo (al que supondremos fijo). Es decir, podríamossimplificar todo el sistema suponiendo que un sismo “genera” fuerzas horizontales en los forjados o pórticos de la estructura de magnitud determinada y, además, variables en el tiempo.

Hasta ahora, se ha manejado la “simplificación” del sistema estructural a un solo grado de libertad (una sola posibilidad de movimiento del edificio u oscilador idealizado). En ese caso, hablábamos de lafrecuencia propia o natural del edificio. En realidad, las estructuras son tridimensionales y pueden desplazarse o deformarse en las 3 direcciones del espacio (grados de libertad), además de poder girar respecto a si mismas con varios ejes de rotación diferentes.
Existen varios “modos” o “formas “ en los que una estructura puede vibrar u oscilar frente a una excitación sísmica determinada. Cada modotiene además una deformada característica y una frecuencia de vibración asociada diferente. En realidad, una estructura sometida a un sismo vibrará según una combinación de diferentes modos de vibración. La extinta norma NCSE-94 solo estudiaba los 3 modos de vibración “fundamentales” de una estructura, pues consideraba que son los más destructivos y que los restantes no tienen influencia practicaninguna. De hecho, el primer modo de vibración coincide con la frecuencia natural o propia del edificio, es decir, aquella a la que se supone que responderá de forma prioritaria.
Eso ha cambiado con la actual NCSE-2002 que obliga al menos a estudiar 3 modos de vibración por planta del edificio, siendo habitual superar los 9-12 o 15 para edificios de no demasiadas alturas. Además se estudiarán...