¿Qué es un análisis de Respuesta Sísmica de Sitio?
Un análisis de respuesta de sitio se realiza con la finalidad de predecir los movimientos en la superficie del terreno para la construcción de espectros de respuesta utilizados en el diseño sismorresistente de estructuras.
Este tipo de análisis abarca la evaluación de esfuerzos y deformaciones de naturaleza dinámica y se realiza con la finalidad de determinar las fuerzas inducidas por el sismo que puedan conducir a un estado de inestabilidad del suelo y de las estructuras de cimentación o contención.
Respuesta Sísmica de Sitio para Edificios y Puentes
En este artículo compartimos un seminario especializado impartido por el Prof. Edinson Guanchez (PhD, MSc.), consultor en ingeniería estructural y geotécnica y profesor de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).
En esta sesión profundizamos en los criterios normativos más recientes (ASCE 7-22, AASHTO 2024, ASCE 41-23) y los resultados esperados de un análisis de respuesta sísmica de sitio, así como en los métodos y herramientas aplicables.
Fundamentos y normativas aplicables
El seminario inicia con los principios básicos de la respuesta sísmica de sitio, diferenciando entre amenaza sísmica y espectros de diseño, así como su representación en los códigos internacionales.
Se revisan las principales actualizaciones introducidas en ASCE 7-22, incluyendo:
- El espectro de diseño multiperiodo.
- La incorporación de nuevas clases de sitio.
- El análisis específico de sitio como herramienta normativa.
También se presentan los enfoques de AASHTO-2024, ASCE 41-23 y FEMA P-2091, que constituyen referencias esenciales en proyectos internacionales.
Métodos de análisis dinámico
Uno de los ejes centrales es la comparación entre los métodos de Análisis Lineal Equivalente (EL) y Análisis No Lineal (NL).
Análisis de Respuesta Sísmica de Sitio: Lineal Equivalente (EL) vs No Lineal (NL)
En ingeniería sismo-geotécnica, la elección entre un análisis Equivalente-Lineal (EL) y un análisis No Lineal (NL) depende de las condiciones del suelo, los objetivos del estudio y el nivel de detalle requerido. Se comparan sus principales características:
- Tipo de análisis: EL se limita a esfuerzos totales; NL permite esfuerzos totales o efectivos.
- Dominio de solución: EL trabaja en el dominio de la frecuencia; NL en el dominio del tiempo, con integración paso a paso.
- Comportamiento del suelo: EL asume módulos constantes en cada iteración; NL considera curvas realistas y reglas de recarga/descarga.
- Presión de poro: EL no la modela (no aplica para licuación); NL puede incluir su generación y disipación.
- Aplicabilidad: EL se recomienda para suelos firmes sin licuación; NL para suelos blandos, débiles o licuables.
- Complejidad: EL es rápido y sencillo; NL más exigente, pero con resultados más realistas.
Ambos métodos se ejemplifican mediante softwares especializados como DeepSoil / RSSeismic, y Cyclic 1D.
Selección y escalado de registros sísmicos
Otro aspecto clave abordado es el proceso de selección de terremotos y procesos de escalatoria para análisis de respuesta sísmica de sitio:
- Criterios de régimen tectónico, magnitud y distancia, condiciones de sitio (Vs30) y frecuencia utilizable del terremoto.
- Recomendaciones del ASCE7 (mínimo 11 registros) y Caltrans (mínimo 7 registros) para lograr confiabilidad.
- Descarga de registros sísmicos del tipo “Shallow Crustal Earthquakes” (PEER Ground Motion Database).
- Descarga de registros sísmicos de característicos de terremotos de subducción (NGA-Subduction Portal).
- Acople (matching) de registros sísmicos con un determinado espectro target.
Herramientas de apoyo como SeismoSignal, SeismoMatch y SeismoArtif para procesar, ajustar y generar registros compatibles con los espectros objetivo.
Aplicaciones prácticas
El seminario concluye con aplicaciones en distintos escenarios:
- Análisis de respuesta sísmica de sitio lineales (EL) con DeepSoil / RSSeismic.
- Análisis de Respuesta sísmica de sitio no lineales (NL) con DeepSoil / RSSeismic.
- Análisis de licuación con LiqSVs.
- Análisis de respuesta sísmica de sitio no lineales (NL) con Cyclic-1D.
- Tratamiento de registros sísmicos mediante SeismoSignal.
- Construcción de sismos artificiales mediante SeismoArtif.
Conclusión
La adecuada evaluación de la respuesta sísmica de sitio permite obtener espectros de diseño más realistas y ajustados a las condiciones locales. Esto se traduce en diseños estructurales más seguros, optimizados y alineados con la normativa internacional.
Este seminario constituye un recurso de apoyo para ingenieros que buscan profundizar en la materia y aplicar los métodos más actualizados en sus proyectos.
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