Espectros de diseño sísmico para estructuras

Sánchez
García
Luis
Abraham

 Diseño
Estructural











































































































Grupo
1
 
 Los
espectros
de
respuesta
fueron
inicialmente
propuestos
por
Biot
en
el
año
1932
y
 luego
 desarrollados
 por
 Housner,
 Newmark
 y
 muchos
 otros
 investigadores.

Actualmente,
el
concepto
de
espectro
de
respuesta
es
una
importante
herramienta
de
 la
 dinámica
 estructural,
 de
 gran
 utilidad
 en
 el
 área
 del
 diseño
 sismorresistente.
 
 En
 forma
 general,
 podemos
 definir
 espectro
 como
 un
 gráfico
 de
 la
 respuesta
 máxima
 (expresada
 en
 términos
 de
 desplazamiento,
 velocidad,
 aceleración,
 o
 cualquier
 otro
 parámetro
 de
 interés)
 que
 produce
 una
 acción
 dinámica
 determinada
 en
 una
 estructura
 u
 oscilador
de
 un
 grado
 de
 libertad
 .
 
 En
 estos
 gráficos,
 se
 representa
 en
 abscisas
 el
 periodo
 propio
 de
 la
 estructura
 (o
 la
 frecuencia)
 y
 en
 ordenadas
 la
 respuesta
máxima
calculada
para
distintos
factores
de
amortiguamiento
ξ.
El
concepto
 de
 los
 espectros
 comenzó
 a
 gestarse
 gracias
 a
 una
 idea
 Kyoji
 Suyehiro,
 Director
 del
 Instituto
 de
 Investigaciones
 de
 la
Universidad
 de
 Tokyo,
 quien
 en
 1920
 ideó
 un
 instrumento
 de
 medición
 formado
 por
 6
 péndulos
 con
 diferentes
 periodos
 de
 vibración,
con
el
objeto
registrar
la
respuesta
de
los
mismos
ante
la
ocurrencia
de
un
 terremoto.
Unos
años
después,
Hugo
Benioff
publicó
un
artículo
en
el
que
proponía
un
 instrumento
 similar
 al
 de
 Suyehiro,
 destinado
 a
 medir
 el
 desplazamiento
registrado
 por
 diferentes
 péndulos
 con
 los
 cuales
 se
 podría
 determinar
 el
 valor
 máximo
 de
 respuesta
 y
 construir
 una
 curva
 (lo
 que
 hoy
 conocemos
 como
 espectro
 de
 desplazamiento
elástico)
cuya
área
sería
un
parámetro
indicador
de
la
destructividad
 del
terremoto.

Finalmente,
fue
Maurice
Biot
en
el
Instituto
Tecnológico
de
California,
quien
propuso
formalmente
la
idea
de
espectros
de
respuesta
elástica.

 
 Para
explicar
en
forma
conceptual
el
procedimiento
de
construcción
de
un
espectro
de
 respuesta
consideremos
una
serie
de
estructuras
de
un
grado
de
libertad
u
osciladores
 simples
con
diferentes
periodos
de
vibración,
T,
y
con
igual
factor
de
amortiguamiento,
 ξ
 (ver
 Figura
 1).
 
 Si
 sometemos
 todos
 estos
 osciladores
 a
 la
 acción
 de
 un
 mismo
 terremoto
 (utilizando
 un
registro
 de
 aceleraciones,
 üg(t)),
 cada
 uno
 de
 ellos
 exhibirá
 una
 respuesta
 diferente,
 la
 cual
 puede
 representarse,
 por
 ejemplo,
 a
 través
 de
 la
 historia
 de
 desplazamientos,
 u(t).
 
 Una
 vez
 que
 hemos
 calculado
 la
 respuesta
 de
 los
 osciladores
es
posible

determinar
el
máximo
(en
valor
absoluto,
dado
que
el
signo
no
 tiene
 importancia
 )
 de
 cada
 uno
 de
ellos
 y
 volcarlos
 en
 un
 gráfico
 en
 función
 del
 periodo
 de
 vibración,
 para
 obtener
 así
 un
 espectro
 de
 respuesta.
 
 Es
 decir,
 que
 la
 respuesta
máxima
de
cada
oscilador
con
periodo
T
representa
un
punto
del
espectro.

 
 La
importancia
de
los
espectros
en
el
diseño
de
estructuras
radica
en
el
hecho
de
que
 estos
 gráficos
 condensan
 la
 compleja
 respuesta
 dinámica
 en
 un
parámetro
 clave:
 los
 valores
 de
 respuesta
 máxima,
 que
 son
 usualmente
 los
 requeridos
 por
 el
 diseñador
 para
 el
 cálculo
 de
 estructuras.
 
 Debemos
 aclarar,
 sin
 embargo,
 que
 los
 espectros
 de
 respuesta
omiten
información
importante
dado
que
los
efectos
del
terremoto
sobre
la
 estructura
dependen
no
solo
de
la
respuesta
máxima
sino
también
de
la
duración
del
 movimiento
 y
 del
número
 de
 ciclos
 con
 demanda
 significativa
 de
 desplazamientos.
 efectos
 del
 terremoto
 sobre
 la
 estructura
 dependen
 no
 solo
 de
 la
 respuesta
 máxima
 sino
 también
 de
 la
 duración
 del
 movimiento
 y
 del
 número
 de
 ciclos
 con
 demanda
 significativa
de
desplazamientos.
 
 ESPECTROS
DE
RESPUESTA.


Sánchez
García
Luis
Abraham

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