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En general, las estructuras están sujetas a cargas estáticas y dinámicas. El primero no cambia con el tiempo, mientras que el segundo cambia con el tiempo. La mayoría de las estructuras civiles están diseñadas bajo el supuesto de que todas las cargas aplicadas son estáticas. Los efectos de las cargas dinámicas no se consideran porque las estructuras rara vez están sujetas a cargas dinámicas. Además, esa consideración en el análisis hace que la solución sea más compleja y consuma más tiempo.
Esta capacidad de ignorar las fuerzas dinámicas puede ser desastrosa, especialmente en el caso de terremotos. Existe un interés creciente en el proceso de diseño de estructuras civiles que puedan soportar cargas dinámicas, especialmente cargas sísmicas.
Además de la forma, la estética, la funcionalidad y la comodidad del edificio, existen muchos factores que influyen en el diseño sísmico de las estructuras, como la geometría estructural, la rigidez lateral, la resistencia lateral y la ductilidad. El comportamiento de las estructuras durante los terremotos depende en gran medida de estos factores. Si alguno de estos no está garantizado, no se puede garantizar el rendimiento del edificio en uso.
Tabla de contenido
Factores que afectan el diseño sísmico de estructuras
1. Estructura sísmica
La forma de una estructura sismorresistente es uno de los factores que más afectan el diseño sismorresistente de las estructuras. Incluye tres aspectos principales relacionados con la geometría. Forma y tamaño del edificio, ubicación y tamaño de los elementos estructurales, ubicación y tamaño de los elementos críticos no estructurales.
Es preferible un edificio simple a uno complejo. Por ejemplo, un edificio de planta rectangular y altura recta tendrá una trayectoria de carga directa para transferir las fuerzas de inercia inducidas por la sacudida del terremoto a los cimientos, respondiendo a la sacudida del suelo en todas las direcciones. Por lo tanto, tal configuración funcionará bien durante un terremoto.
Sin embargo, los edificios con retranqueos y aberturas centrales imponen restricciones geométricas sobre el flujo de fuerzas de inercia. En estos edificios, el suelo se balancea a lo largo de una dirección particular, lo que requiere que la ruta de la carga se doble, y las tensiones se concentran en todos los puntos donde la ruta de la carga se dobla.
2. Rigidez estructural
El grado de rigidez requerido para una estructura determinada se logra mediante la distribución adecuada de los tamaños y materiales de los elementos estructurales. La rigidez lateral es la rigidez inicial del edificio, mientras que la rigidez del edificio disminuye con el aumento del daño.
2. Resistencia estructural
La resistencia estructural está controlada por las dimensiones y las propiedades materiales de los elementos estructurales. Por lo tanto, el tamaño y el material de los elementos deben distribuirse adecuadamente para proporcionar cierta resistencia. La resistencia transversal es la resistencia máxima que ofrece un edificio durante toda su historia de resistencia a la deformación relativa.
4. Ductilidad estructural
La ductilidad es la capacidad de un edificio para soportar demandas de grandes desplazamientos debido a daños estructurales sin colapsar ni perder indebidamente la resistencia. Lograr una ductilidad suficiente requiere pruebas de laboratorio exhaustivas en especímenes a escala real para identificar los métodos preferidos de refinamiento. En conclusión, la rigidez lateral, la resistencia lateral y la ductilidad de un edificio pueden garantizarse mediante el cumplimiento estricto de la mayoría de los códigos de diseño sísmico.
