Evaluación del comportamiento sísmico
Los ingenieros necesitan conocer el nivel cuantificado del comportamiento sísmico real o previsto asociado con el daño directo a un edificio individual sometido a una sacudida del terreno especificada.
Esta evaluación puede realizarse de forma experimental o analítica.
Las evaluaciones experimentales son pruebas costosas que suelen realizarse colocando un modelo (a escala) de la estructura en una mesa vibratoria que simula las sacudidas de la tierra y observando su comportamiento.[4] Este tipo de experimentos se realizaron por primera vez hace más de un siglo.[5] Sólo recientemente ha sido posible realizar pruebas a escala 1:1 en estructuras completas.
Debido a la naturaleza costosa de estas pruebas, tienden a utilizarse principalmente para comprender el comportamiento sísmico de las estructuras, validar modelos y verificar métodos de análisis. Así pues, una vez validados adecuadamente, los modelos computacionales y los procedimientos numéricos tienden a soportar la mayor parte de la carga para la evaluación del comportamiento sísmico de las estructuras.
El análisis sísmico estructural es una poderosa herramienta de la ingeniería sísmica que utiliza el modelado detallado de la estructura junto con métodos de análisis estructural para obtener una mejor comprensión del comportamiento sísmico de las estructuras de edificios y estructuras no edificadas"). La técnica como concepto formal es un desarrollo relativamente reciente.
En general, el análisis estructural sísmico se basa en los métodos de dinámica estructural.[6] Durante décadas, el instrumento más destacado de análisis sísmico ha sido el método del espectro de respuesta ante terremotos, que también contribuyó al concepto de código de construcción propuesto en la actualidad.[7].
Sin embargo, tales métodos sólo son buenos para sistemas elásticos lineales, siendo en gran medida incapaces de modelar el comportamiento estructural cuando aparecen daños (es decir, no linealidad). La integración paso a paso numérica demostró ser un método de análisis más efectivo para sistemas estructurales") de múltiples grados de libertad con no linealidad significativa bajo un proceso transitorio&action=edit&redlink=1 "Transitorio (oscilación) (aún no redactado)") de excitación movimiento del terreno").[8] El uso del método de los elementos finitos es uno de los enfoques más comunes para analizar modelos informáticos de interacción suelo-estructura") no lineales.
Básicamente, el análisis numérico se lleva a cabo con el fin de evaluar el comportamiento sísmico de los edificios. Las evaluaciones del comportamiento se llevan a cabo generalmente mediante el análisis estático no lineal pushover o el análisis no lineal tiempo-historia. En dichos análisis, es esencial conseguir un modelado no lineal preciso de los componentes estructurales, como vigas, pilares, uniones viga-columna, muros de cortante, etc. Así pues, los resultados experimentales desempeñan un papel importante en la determinación de los parámetros de modelización de los componentes individuales, especialmente aquellos que están sujetos a deformaciones no lineales significativas. A continuación, los componentes individuales se ensamblan para crear un modelo no lineal completo de la estructura. Los modelos así creados se analizan para evaluar el comportamiento de los edificios.
Las capacidades del software de análisis estructural son una consideración importante en el proceso anterior, ya que restringen los posibles modelos de componentes, los métodos de análisis disponibles y, lo que es más importante, la robustez numérica. Esta última se convierte en una consideración importante para las estructuras que se aventuran en el rango no lineal y se acercan al colapso global o local, ya que la solución numérica se vuelve cada vez más inestable y, por tanto, difícil de alcanzar. Existen varios programas informáticos comerciales de análisis por elementos finitos, como CSI-SAP2000 y CSI-PERFORM-3D, MTR/SASSI, Scia Engineer-ECtools, ABAQUS") y Ansys, que pueden utilizarse para evaluar el comportamiento sísmico de los edificios. Además, existen plataformas de análisis de elementos finitos basadas en la investigación, como OpenSees"), MASTODON, que se basa en MOOSE Framework&action=edit&redlink=1 "MOOSE (software) (aún no redactado)"), RUAUMOKO y las antiguas DRAIN-2D/3D, varias de las cuales son ahora de código abierto.