Espectros

OBTENCION DE ESPECTROS DE RESPUESTA SISMICOS

Durante tiempos históricos se tiene conocimiento de terremotos que han ocasionado destrucción en ciudades y poblados de todos los continentes de la tierra; desde entonces el fenómeno sismo se ha ido transformando en una amenaza de importancia creciente en la medida en que las áreas urbanas han crecido y se han hecho más densas.
Hastahace poco, las soluciones adoptadas para resistir las acciones sísmicas se desarrollaron esencialmente analizando los efectos de los terremotos en las construcciones. A mediados del presente siglo, los problemas específicos de la Ingeniería Sísmica progresivamente dejan de ser resueltos en base a observaciones y comienza a desarrollarse una disciplina fundamentada sobre bases científicas, con uncuerpo organizado de conocimientos, programas de investigación para entender ciertos problemas no resueltos y una fértil interacción entre ciencias básicas de un lado (geofísica, sismología), y la experiencia de ingenieros proyectistas y constructores por el otro.
A los fines de la Ingeniería Estructural interesa centrar nuestra atención en la capacidad de pronosticar la respuesta y eldesempeño de edificaciones existentes bajo la acción de sismos. Es decir, dada una edificación ubicada en cierto escenario sísmico, evaluar las consecuencias de esa exposición, para lo cual se utilizan los espectros de respuesta.

Se puede definir un espectro como un gráfico de la respuesta máxima (expresada en términos de desplazamiento, velocidad, aceleración, o cualquier otro parámetro deinterés) 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

La importancia de los espectros en el diseño de estructuras radica en el hecho de que estos gráficoscondensan 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.

TIPOS DE ESPECTROS

Espectros de respuesta elástica: representan parámetros de respuesta máxima para un terremoto determinado y usualmente incluyen varias curvas que consideran distintos factores de amortiguamiento.Se utilizan fundamentalmente para estudiar las características del terremoto y su efecto sobre las estructuras.

Espectros de respuesta inelástica: son similares a los anteriores pero en este caso se supone que la estructura puede experimentar deformaciones en rango plástico por acción del terremoto.

Espectros de diseño: las construcciones no pueden diseñarse para resistir un terremoto enparticular en una zona dada, puesto que el próximo terremoto probablemente presentará características diferentes. Por lo tanto, los espectros de respuesta elástica o inelástica, no pueden utilizarse para el diseño sismorresistente. Por esta razón, el diseño o verificación de las construcciones sismorresistentes se realiza a partir de espectros que son suavizados (no tienen variaciones bruscas) y queconsideran el efecto de varios terremotos, es decir que representan una envolvente de los espectros de respuesta de los terremotos típicos de una zona.

ESPECTROS DE RESPUESTA ELÁSTICA

Para calcular un espectro de respuesta elástica es necesario determinar la respuesta de numerosos osciladores simples, con distintos periodos de vibración, T, considerando la aceleración del terreno,üg(t), originada por un terremoto determinado. La forma más simple y eficiente para realizar estos cálculos es, en general, aplicar la integral de Duhamel para el caso de una carga efectiva Pef(t)=-m üg(t), y considerando que para las construcciones usuales (con factor de amortiguamiento ξ entre 2 y 10%), la diferencia entre la frecuencia amortiguada wD y la frecuencia propia del sistema w=2Π/T...