N° 12: Métodos de Análisis Sísmico (I). El Método Estático Equivalente

El Capítulo C Análisis de la ANSI/AISC 341-10 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings es bastante escueto por lo que en el AISC Seismic Design Manual se entregan ejemplos para ilustrar el último párrafo del Comentario C1. Requisitos Generales, haciendo énfasis en dos verificaciones que son fundamentales para el prediseño de edificaciones de acero:

  1. El control de la desplazabilidad lateral o deriva, orientada a evitar el pánico entre los ocupantes de la edificación y el daño a los componentes no estructurales.
  2. La protección estructural propiamente tal de la edificación que consiste en el Control de los efectos de segundo orden o efectos pedelta P- (control de estabilidad).
 

a) Expresión newtoniana del Método Estático Equivalente

 

 

b) Aplicación del Método Estático Equivalente en el control del desplazamiento lateral

Figura 1. Fundamento y aplicación del Método Estático Equivalente

Los procedimientos normativos para la evaluación de los efectos sísmicos asociados a la respuesta traslacional de la edificación conducen a la determinación de las fuerzas laterales, aplicadas en cada nivel, consistentes con los máximos cortantes probables que origina la acción sísmica. Éstas se utilizarán conjuntamente con los momentos torsores provenientes del análisis de los efectos torsionales en planta para el proyecto de los miembros y conexiones de las estructuras. El método estático equivalente, sujeto del presente artículo, difiere de los métodos dinámicos, en que suministra valores de los cortantes de piso sin necesidad de recurrir a una evaluación detallada de las propiedades dinámicas de la estructura de la edificación.

Método Estático Equivalente

La norma sismorresistente de cada país adopta criterios de validez para la selección de los métodos de análisis y establece los alcances y modalidades de aplicación del método estático equivalente. Todas ellas se basan en una estimación del período fundamental de vibración para cuantificar la fuerza cortante en la base o corte basal. Tanto en la estimación del cortante basal como en su distribución vertical se incorpora el efecto de los modos superiores al fundamental y que dependen de la flexibilidad de la edificación y de las características del espectro sísmico especificado.

La distribución vertical de la fuerza cortante basal en cada dirección de análisis proviene de considerar una distribución lineal de las aceleraciones del primer modo de vibración y que la influencia de los modos superiores se incorpora mediante una fuerza horizontal aplicada en la parte superior de la edificación.

Obtenidas las fuerzas cortantes en cada nivel se revisan los efectos de segundo orden y los efectos traslacionales. El control de los efectos de segundo orden o P- puede conducir a incrementos en la deflexión lateral o deriva calculados en los centros de masa de cada nivel, pero la verificación de las derivas debe hacerse en cada plano y en cada dirección resistente vertical (pórticos, pórticos arriostrados, muros), añadiendo los efectos torsionales.

La distribución de las fuerzas laterales entre los distintos planos resistentes verticales puede abordarse de manera exacta mediante el uso de matrices de rigidez, tal como se hace en los programas de computadores, o en forma aproximada usando las rigideces laterales de entrepisos.

Aún con las facilidades para realizar análisis dinámicos, todas las normas establecen un control del corte basal y los valores de las fuerzas cortantes de los análisis dinámicos con los de un análisis estático equivalente. Desde el punto de vista académico, el método estático equivalente permite formular los conceptos fundamentales del proyecto sismorresistente de estructuras.

En los Anexos se entregan ejemplos de aplicación de los conceptos presentados en este trabajo.

BIBLIOGRAFÍA

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  • Gutiérrez, Arnaldo (2014b). El proyecto sismorresistentes de estructuras de acero según el ANSI/AISC 341-10. Curso PAG, Caracas Abril.
  • Meli, Roberto (2000) . Diseño estructural. Editorial Limusa, México, 595 p.

ANEXOS

Comentarios

Buenas noches. Les escribo en oportunidad de notificar que el link del anexo numero 3 se encuentra caido. Igualmente agradecerles por el aporte. Saludos.

Agradezco su información, es muy valiosa para el complemento de conocimientos en este método estático equivalente. Gracias.

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