analisis sismico

Métodos de análisis para determinar la resistencia sísmica
Prof. Hugo Scaletti
Introducción
Al diseñar una estructura deben satisfacerse diversos criterios de seguridad, funcionamiento adecuado y factibilidad. La seguridad es sin lugar a dudas la primera preocupación del ingeniero estructural, ya que el colapso de la edificación podría significar no sólo grandes pérdidas económicas sinotambién la pérdida de vidas. Sin embargo, esto no es suficiente: la estructura debe soportar las cargas propias del uso de la edificación y del medio en que se ubica sin que se produzcan deformaciones excesivas u otros efectos indeseables que dificultarían su uso. Por otro lado, para que la estructura pueda ser una realidad el diseño debe ser factible, no sólo desde el punto de vista constructivosino también desde un punto de vista económico. Para encontrar un equilibrio adecuado entre estos diversos requerimientos se necesita un conocimiento lo más preciso posible de los efectos internos que se originarán en las diversas componentes de la estructura como resultado de las acciones externas. Este es justamente el propósito del análisis estructural.
Como en otras disciplinas, los métodos deanálisis estructural que hoy se consideran adecuados no son necesariamente aquellos que en el pasado eran el "estado del arte". El análisis de estructuras aporticadas puede servir para ilustrar este punto. Cuando H. Cross y otros propusieron sus métodos de distribución de momentos, las herramientas disponibles (e incluso las estructuras analizadas) eran muy distintas de las actuales. No podíapensarse en un proceso de solución de las ecuaciones por eliminación directa, sobre todo por el enorme riesgo de errores de aritmética. Los procesos de relajación resultaban más convenientes, particularmente al expresarse en un lenguaje "ingenieril", como es el caso del método de Cross. Sin embargo, tales procesos tienen una serie de limitaciones. Por ejemplo, su convergencia es muy pobre--prácticamente no se observa-- cuando se tienen pórticos con placas sometidos a cargas laterales, situación que es hoy muy frecuente, en contraste con la práctica de hace 50 años, en que predominaban vigas de mayor rigidez que la de los elementos verticales.
La evolución de los métodos de análisis ha sido particularmente notoria en las últimas décadas, con el uso cada vez más frecuente de las computadorasdigitales. Actualmente estas herramientas se consideran indispensables para un análisis sísmico apropiado, no tanto por la posibilidad de efectuar los cómputos más rápidamente cuanto porque, al poder considerar mejores modelos, se logran estructuras más eficientes y confiables. Sin embargo, debe reconocerse que por las incertidumbres en las acciones sísmicas e incluso en las propiedades de losmateriales, así como por las numerosas hipótesis simplificatorias previas al análisis, los resultados del mejor programa de cómputo son sólo una descripción aproximada de la realidad. Finalmente, es importante recordar que "el análisis es un medio para un fin --no un fin en sí-- ya que el objetivo primario del ingeniero es diseñar, no analizar" [18].
Alternativas para el análisis
La mayor parte delos códigos de diseño sismo-resistente permiten, por lo menos para edificios de poca altura, realizar un análisis con fuerzas estáticas "equivalentes". La magnitud de estas fuerzas es función del período fundamental, que se estima con fórmulas empíricas. La distribución de fuerzas en altura se considera lineal. Esto sería correcto si sólo fuera significativo el primer modo, teniendo éste unaforma lineal, y si además las masas fueran uniformemente distribuidas. Eventualmente, se considera parcialmente el efecto de los otros modos al concentrar una parte del cortante total en la parte superior. Tales hipótesis resultan extremadamente pobres, particularmente para la determinación de esfuerzos en los diversos elementos. Por otro lado, un análisis dinámico lineal es relativamente simple y...