Traducción Personal de ED Wilson Online! Por: Bach. Ronald Purca

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EFECTO ORTOGONAL EN EL ANALISIS SISMICO DE ESPECTRO DE RESPUESTA

Una estructura bien diseñada debe ser capaz de resistir movimientos sísmicos igualmente

de todas las direcciones posibles. Una opción en algunos códigos de diseño existentes para

edificios y puentes requiere que los miembros sean diseñados para el 100% de las fuerzas

sísmicas prescritas en una dirección más el 30% de las fuerzas prescritas en la dirección

perpendicular. Otros códigos requieren el uso de 40% en lugar del 30%. Sin embargo, no

dan ninguna indicación de cómo las direcciones se han de determinar para estructuras

complejas.

Para el análisis de espectros de respuesta, se ha demostrado que el diseño de los elementos

para el 100% de las fuerzas prescritas en una dirección más el 30% o 40% de las fuerzas

prescritas aplicadas en la dirección perpendicular es independiente de la selección del

sistema de referencia. En una publicación reciente1, se demostró que para estructuras que

son rectangulares y tienen definido claramente sus direcciones principales, estas reglas de

porcentaje producen aproximadamente los mismos resultados que el método SRSS para

combinación direccional. Estas reglas de porcentaje de combinación comúnmente usadas

son empíricas y pueden subestimar las fuerzas de diseño en ciertos miembros de algunas

direcciones de excitación.

El documento referenciado detalla un método alternativo en el que se utiliza una

combinación SRSS de dos análisis de los espectros con 100% de la fuerza prescrita, con

respecto a cualquier sistema de ejes ortogonales, Este método producirá fuerzas de diseño

que no son una función del sistema de referencia y los resultados en un diseño estructural el

cual tiene igual resistencia a movimientos sísmicos de todas las direcciones.

La teoría en el documento se basa en la suposición de que los movimientos que se producen

durante un terremoto tienen una dirección principal. O bien, que, durante un período finito

de tiempo, alrededor del periodo de aparición de la aceleración máxima del terreno, existe

una dirección principal. Para la mayoría de las estructuras esta dirección no se conoce y, en

la mayoría de lugares geográficos, no se puede estimar. Por lo tanto, el único criterio de

diseño sísmico racional es que la estructura debe resistir un terremoto de una magnitud

dada en cualquier dirección posible. Además del movimiento en la dirección principal, hay

una probabilidad de que los movimientos normales a la dirección ocurran simultáneamente.

También, es válido suponer que estos movimientos normales son estadísticamente

independientes debido a la compleja naturaleza de la propagación de ondas en tres

dimensiones. Se presenta un ejemplo que ilustra que los métodos de porcentaje pueden

producir resultados no simétricos para una estructura simétrica.

El método SRSS de combinación direccional se basa en principios fundamentales de

vibraciones aleatorias, por tanto, el método SRSS de la combinación de los efectos de los

espectros de entrada ortogonal se ha incorporado en los programas de cómputo en SAP90 y

ETABS.

1 “A clarification of the Orthogonal Effects in a Three.Dimensional Seismic Analysis”, E.L. Wilson, I.Suharwardy and A.Habibullah, EERI EARTHQUAKE SPECTRA, Vol. 11, N°4, Nov, 1995.