Este post es de un tema muy específico de diseño estructural, pero del que tengo pendiente poder compartir algo, no es que sea algo complicado, pero sé por experiencia propia (de lo que aprendí en la universidad) que no se toma muy en cuenta lo que este espectro de diseño significa para el cálculo estructural.
Mi objetivo en este post es dar una idea en unas pocas líneas de lo que es un Espectro de Diseño Elástico, y más específicamente lo que se propone en el CHOC-08 en cuanto a este tema. En pocas palabras puedo decir que sirve para poder regular la respuesta de una estructura que está sometida a cargas dinámicas. Existe también un Espectro de Respuesta, que como su nombre lo dice, es con el que se estima la respuesta de una estructura sometida a cargas dinámicas. Con respuesta de una estructura me refiero a la aceleración, velocidad o desplazamiento (horizontal) de la estructura.
Esta respuesta es la que tenemos que tratar de estimar para minimizar daños y evitar el colapso de la estructura, y allí es donde entran en juego los espectros de diseño, que nos ayudan a darnos una buena estimación de las fuerzas (horizontales) provocadas por un sismo. El CHOC-08 hace referencia al espectro (página 1-36), y allí especifica cómo poder calcularlo para cada una de las condiciones de suelo, zona sísmica y otras propiedades físicas de cada estructura en particular. Podemos decir por ejemplo que un edificio en Tegucigalpa debería tener un diseño sísmico diferente en San Pedro Sula, porque las propiedades del suelo y zona sísmica son distintas.
Para terminar voy a hacer una breve descripción (gráfica) del espectro que se propone en el CHOC-08:
- Eje horizontal: Período de oscilación de la estructura (en segundos). Para refrescar lo que esto significa nos tenemos que remontar a los laboratorios de física que recibimos en la universidad y recordar el péndulo de oscilación, en el que se mide cuánto tiempo tarda en hacer el recorrido hasta volver a su punto inicial. Si aplicamos ese mismo concepto para cualquier estructura podríamos imaginar que un edificio, casa, torre telefónica, etc, es un péndulo invertido que se mueve debido a cargas horizontales (Cargas Sísmicas) que lo provocan.
- Eje vertical: aceleración, expresada en términos de g (aceleración de la gravedad), con la que sabiendo la masa de la estructura se puede calcular la fuerza horizontal que actúa en la estructura ya que sabemos que Fuerza = masa x aceleración.
El CHOC-08 permite escalar el espectro para efectos de diseño y el parámetro de escala es el cortante basal por el método estático; el apartado 1.3.6.5.3 básicamente dice que si el cortante basal (junto con todos los parámetros de respuesta de la estructura) es más grande que por el método estático se debe reducir hasta el valor del método estático, y si es menor se debe aumentar. Todo esto con la premisa de que al final vamos a cbtener diseños dúctiles.
En la web pueden encontrar más documentos específicos y técnicos de lo que es un espectro de diseño y de respuesta, ya que la idea del post es dar una idea muy a grandes rasgos de lo que esto significa, si gustan también me pueden escribir y con gusto les puedo mandar más información al respecto.
Acá les dejo un archivo excel donde construí un espectro de respuesta según lo que propone el CHOC-08 para que lo puedan revisar y completar aún más.