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EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE EDIFICIOS ALTOS DIMENSIONADOS MEDIANTE EL MÉTODO DE DISEÑO POR
DESPLAZAMIENTOS

3. MÉTODO DE DISEÑO POR DESPLAZAMIENTOS
3.1 Método de diseño sísmico basado en desplazamiento
El procedimiento de diseño por desplazamientos se ha desarrollado en estos últimos 10
años atrás aproximadamente, con el objetivo de sufragan las deficiencias del diseño
basado enfuerzas que aparece en la mayoría de Normativas Sísmicas. En este método
el Ingeniero Estructural lleva a cabo el diseño para un desplazamiento prefijado en vez
de para un desplazamiento límite. En este procedimiento los esfuerzos y la rigidez de
los diferentes elementos no intervienen, puesto que se obtienen al final.
3.2 Método directo de diseño sísmico basado en desplazamientos DDBD
La diferenciafundamental de este método con respecto al método basado en fuerzas
es que se caracteriza por emplear una estructura equivalente con un solo grado de
libertad (SDOF) que representa el funcionamiento de la respuesta pico de
desplazamiento, mas que las características elásticas iniciales de la estructura, las
siglas DDBD en ingles Direct Displacement Based Design.
3.3 Formulación Básica delMétodo
El método de diseño es ilustrado con referencia a la figura (3.1) la cual considera una
representación de un edificio de varios grados de libertad por un elemento SDOF,
aunque los fundamentos básicos se aplican a todo tipo de estructura. La curva bilineal
de la respuesta lateral de fuerza-desplazamientos de un SDOF se muestra en la figura
(3.1.b.) El primer tramo representa la rigidez inicialelástica Ki, seguida por un tramo
de rigidez post-cedencia de pendiente rKi.
Mientras el método de diseño sísmico basado en fuerzas caracteriza a la estructura en
términos de propiedades elásticas, de pre-cedencia (rigidez inicial Ki , amortiguamiento
elástico), DDBD caracteriza a la estructura por la rigidez secante Ke definida para un
máximo desplazamiento ∆d figura (3.1.b) y un nivel deamortiguamiento viscoso
equivalente ξ , que representa la combinación del amortiguamiento elástico y el debido
a la energía histerética absorbida durante la respuesta inelástica. Así, como se muestra
en la figura (3.1.c), para un nivel dado de demanda de ductilidad para un edificio de
estructura metálica se le asignaría un nivel alto de amortiguamiento viscoso
equivalente mayor que a un puente de hormigónarmado diseñado para el mismo nivel
de demanda de ductilidad, como consecuencia del ciclo histerético “abultado”. Ver
figura (3.2)

a) Simulación a un sistema simple SDOF

b) Rigidez efectiva Ke

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c) Amortiguamiento equivalente vs. ductilidad

d) Espectro de de desplazamiento de diseño

Figura 3.1 Fundamentos del Método del diseño basado en desplazamientos.

a) Respuesta de elementos de
acero idealizado

d) Pilar de puente con carga
axial alta

b) Respuesta de elementos de
hormigón

c) Respuesta de elementos de
deslizador de fricción

e) Elastico no lineal con P-∆

f)Esfuerzos asimétricos

Figura 3.2 Formas de respuesta histerética Fuerza Desplazamiento estructural común.

Con el desplazamiento de diseño para la respuesta máxima determinada, y el
correspondiente amortiguamiento obtenido a partir de la demanda por ductilidad, el
periodo efectivo Te para el desplazamiento máximo de respuesta, la altura efectiva He,
se puede leer desde el grupo de espectros dedesplazamientos para diferentes niveles
de amortiguamiento, como se muestra en el ejemplo de la figura (3.1.d). La rigidez
efectiva Ke del sistema SDOF para el desplazamiento máximo puede ser hallada al
invertir la ecuación normal del periodo de un oscilador SDOF:
4π 2 ⋅ m e
(3.1)
Ke =
T e2
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