Espectro de Diseño Sísmico NCh433

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¿Qué es un espectro de diseño sísmico?

El espectro de diseño sísmico es una herramienta fundamental en la ingeniería estructural que representa la respuesta máxima esperada de un sistema estructural lineal de un grado de libertad (SDOF) sometido a un movimiento sísmico, para distintos periodos de vibración.

Se utiliza principalmente para determinar la demanda sísmica sobre estructuras y diseñarlas con suficiente capacidad para resistir los efectos de un terremoto, sin colapsar.

¿Qué representa el espectro?

En general, el espectro muestra cómo varía la aceleración máxima esperada (o pseudoaceleración) en función del periodo natural de vibración de una estructura.

Eje X (horizontal): Periodo T (en segundos), que representa la flexibilidad de la estructura (mayor T → estructura más flexible).
Eje Y (vertical): Aceleración espectral Sa, generalmente expresada en términos de aceleración gravitacional g

Tipos de espectros sísmicos

1. Espectro elástico:

Representa la respuesta máxima sin considerar la disipación de energía no lineal.
Se utiliza como base para derivar el espectro de diseño.

2. Espectro de Diseño:

Se obtiene reduciendo el espectro elástico mediante un factor de reducción (o coeficiente de comportamiento R), que representa la capacidad de disipación de energía del sistema estructural.
También se le incorpora un factor de modificación por sitio, que incluye:
- Tipo de suelo
- Zona sísmica
- Factor de importancia
- Amplificación local

Factores que afectan el espectro de diseño

1. Zona sísmica o amenaza sísmica

Determina la aceleración sísmica de referencia.

2. Tipo de suelo

Suelos blandos amplifican más que suelos duros. Cada tipo modifica la forma del espectro.

3. Uso e importancia de la estructura

Edificios críticos (hospitales, escuelas) tienen factores de importancia mayores → espectros más exigentes.

4. Normativa sísmica vigente

Cada país o región adapta su espectro con base en estudios geotécnicos y sismos históricos.

Aplicación práctica del espectro

Para el diseño estructural, el espectro se utiliza para:

Estimar las fuerzas sísmicas sobre cada nivel de una estructura.
Calcular la base shear (fuerza cortante total).
Determinar la distribución de fuerzas usando métodos como el estático equivalente o modal espectral.
Comparar la demanda sísmica vs capacidad estructural (diseño por desempeño).