El espectro de respuesta (ing. Espectro de respuesta , en las normas de la antigua URSS y la Federación Rusa, el concepto de factor dinámico espectral [1] se utilizó y continúa utilizándose para evaluar los efectos sísmicos ) es la envolvente de las respuestas máximas de muchos sistemas con un grado de libertad (SDOF) con diferentes periodos. [2] El gráfico resultante se puede utilizar para trazar la respuesta de cualquier sistema lineal dada su frecuencia natural. Una de esas aplicaciones es evaluar la respuesta máxima de los edificios a un terremoto. La ciencia puede usar algunos valores del espectro de respuesta del suelo (calculado a partir de los registros de movimiento del suelo de un sismógrafo) para correlacionarlos con el daño sísmico.
Si la entrada utilizada en el cálculo del espectro de respuesta es estacionaria, el resultado estacionario es fijo. El amortiguamiento debe estar presente , de lo contrario la respuesta será infinita. Para entradas no estacionarias (como movimiento en suelo sísmico), se informa una respuesta máxima. Por lo general, se asume algún nivel de atenuación, pero se puede obtener un valor incluso sin atenuación.
Los espectros de respuesta también se pueden usar para evaluar la respuesta de sistemas lineales con múltiples modos de oscilación (sistemas con múltiples grados de libertad), aunque solo son precisos para niveles bajos de atenuación. El análisis modal se realiza para identificar modos, y la respuesta en este modo se puede seleccionar del espectro de respuesta. Estas respuestas máximas luego se combinan para estimar la respuesta general. Un método de combinación típico es la suma de raíces de los cuadrados (SRSS) si las frecuencias modales no están cerca. El resultado suele ser diferente del resultado que se calcularía directamente a partir de la señal de entrada porque la información de fase se pierde durante la generación del espectro de respuesta.
La principal limitación en el uso de espectros de respuesta es que son universalmente aplicables a sistemas lineales. Los espectros de respuesta se pueden generar para sistemas no lineales, pero solo son aplicables a sistemas con la misma no linealidad, aunque se han realizado intentos para desarrollar espectros de diseño sísmico no lineal con aplicaciones estructurales más amplias. Los resultados de esto no se pueden combinar directamente para una respuesta multimodo.
Los espectros de respuesta son herramientas de ingeniería muy útiles para analizar el desempeño de estructuras y equipos durante terremotos, ya que muchos se comportan principalmente como simples osciladores (un grado de libertad). Por lo tanto, si puede conocer la frecuencia de la estructura, la respuesta máxima del edificio se puede estimar calculando el valor del espectro de respuesta del suelo para la frecuencia correspondiente. En la mayoría de los códigos de construcción estatales en áreas sísmicas, este valor sirve como base para calcular las fuerzas que debe soportar el edificio.
En 1941 en California, George W. Hausner comenzó a publicar cálculos de espectros de respuesta de un acelerógrafo. En su monografía Earthquake Design and Spectra de 1982, Newmark y Hall describieron cómo habían desarrollado un espectro de respuesta sísmica "idealizado" basado en el espectro de respuesta generado a partir de los registros de terremotos disponibles. Esto luego se convirtió en un espectro de respuesta de diseño para su uso en el diseño estructural, y esta forma básica (con algunas modificaciones) es ahora la base para el diseño estructural en regiones sísmicas de todo el mundo (generalmente construido con respecto al "período" estructural, el recíproco de frecuencia). Se asume una atenuación nominal (5% de la atenuación crítica).
Para los edificios bajos "ordinarios", la respuesta estructural a los terremotos se caracteriza por un modo fundamental ("ondulante" de un lado a otro), y la mayoría de los códigos de construcción permiten que las fuerzas se diseñen en función del espectro de respuesta y esta frecuencia, pero más complejo Las estructuras a menudo requieren una combinación de resultados para muchos modos (calculados mediante análisis modal). En casos extremos, donde las estructuras son demasiado irregulares, demasiado altas o valiosas para la sociedad en respuesta a desastres, el enfoque de espectro de respuesta ya no es apropiado y se requiere un análisis más complejo, como el análisis de tolerancia sísmica no lineal .
La teoría del espectro de respuesta fue desarrollada entre 1932 y 1942 por Maurice Biot [3] .
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