repaso puentes

EVALUACIÓN DE LOS MÉTODOS DE ANÁLISIS ESTÁTICO NOLINEAL
PARA DETERMINAR LA DEMANDA SÍSMICA EN
ESTRUCTURAS APORTICADAS DE CONCRETO ARMADO

1. INTRODUCCIÓN
La determinación precisa de la respuesta de las estructuras ante la acción de los movimientos
sísmicos requiere de técnicas de análisis dinámico no-lineal para incorporar la variación en el tiempo de
las propiedades inelásticas de losmateriales y determinar la historia de las respuestas. Sin embargo estas
técnicas exigen un gran volumen y tiempo de cálculo aún con los veloces procesadores del siglo XXI, lo
que hace en general impractica su aplicación en el diseño estructural.
La necesidad de proveer métodos prácticos para predecir el comportamiento no-lineal de las
estructuras en el diseño ingenieril ha sido el objetivo denumerosas investigaciones en las últimas
décadas. Los procedimientos descritos en las Referencias [1] y [2], conocidos como ATC-40 y FEMA-
356, respectivamente, incorporan el análisis estático no-lineal con el objetivo de estimar la demanda que
imponen los sismos sobre las estructuras y mejorar la precisión de los métodos tradicionales de diseño
que utilizan técnicas de análisis lineal conespectros reducidos u otras técnicas similares. A diferencia de
estos últimos, el uso del análisis estático no-lineal permite la identificación de los mecanismos probables
de falla durante la respuesta dinámica. De la evaluación de estos procedimientos [3,4,5] se han propuesto
otros [6,7] que incorporan mayor información de las propiedades dinámicas de la estructura dentro de las
técnicas deanálisis estático no-lineal para estimar la demanda. Sin embargo son escasas las evaluaciones
acerca de la precisión de estos procedimientos, de sus ventajas y desventajas, especialmente en el caso de
estructuras de concreto armado.
Esta investigación tiene como objetivo la evaluación de varios métodos de análisis estático nolineal
que se recomiendan en diversas especificaciones ypublicaciones especializadas para estimar la
demanda que introducen los movimientos sísmicos en las estructuras. Se considerarán pórticos de
concreto armado, sujetos a un conjunto de movimientos sísmicos registrados en diversos lugares del
planeta. La evaluación se realizará comparando el nivel de predicción de estos métodos aproximados con
la demanda más realista obtenida de un análisis dinámicono-lineal.

2. MÉTODOS PARA ESTIMAR LA DEMANDA
En esta sección se describen los métodos más difundidos en la bibliografía internacional para
estimar la demanda sísmica en términos del desplazamiento de la estructura. Los métodos son los
presentados en los documentos ATC-40 [1], FEMA-356 [2] y el método MPA (“Modal Pushover
Análisis”) que denominaremos análisis estático no-lineal modal [7,9].
Unexamen de dichos métodos permite inferir que todos ellos deberían suministrar el valor
correcto del desplazamiento máximo de la estructura en el caso particular de un sistema de un sólo grado
de libertad que responda en el rango elástico. Las aproximaciones que se introducen en cada método se
refieren al tratamiento de los sistemas que tienen múltiples grados de libertad y modos de vibración, ya
las consideraciones sobre la respuesta inelástica.

2.1 MPA
Mediante el análisis dinámico de sistemas inelásticos Chopra y Goel [19] evaluaron los errores
que se obtienen de aplicar los procedimientos A y B del ATC-40 y señalaron las limitaciones de los
mismos. Los autores propusieron el procedimiento denominado análisis estático no-lineal modal (MPA)
[7] el cual está basado en lateoría de dinámica estructural. A diferencia de los métodos previos el MPA
incorpora el efecto de otros modos de vibración además del modo fundamental, y utiliza la respuesta
dinámica inelástica de sistemas de un grado de libertad que representan a cada modo de vibración. En
forma resumida los pasos son los siguientes: (1) Se determina la curva de capacidad (relación entre el
cortante basal y el...