El Método del Espectro de Capacidad (MEC) fue presentado por el ATC-40 (1996) y mejorado posteriormente en el FEMA 440 (2005). Se fundamenta en una representación aproximada de las características globales no lineales de la estructura, obtenida mediante el reemplazo del sistema nolineal por un sistema lineal equivalente, usando como base los procedimientos del análisis modal. Consiste en comparar el espectro de capacidad de la estructura con el espectro de la demanda sísmica, para identificar el desplazamiento máximo o punto de desempeño, donde la capacidad y la demanda se igualan, permitiendo estimar la respuesta máxima de la edificación, la cual servirá de base para compararla con el nivel de desempeño esperado.
Figura 1. Documento ATC-40 y FEMA 440
La capacidad de una edificación y la demanda impuesta por un sismo no son independientes. Cuando se incrementa la demanda, la estructura eventualmente entra en cedencia, la rigidez disminuye y los períodos de vibración se alargan. Adicionalmente, aumenta la energía disipada por ciclo, debido a la degradación de resistencia y rigidez, sobre todo cuando la edificación está en capacidad de experimentar ciclos histeréticos grandes y estables, incidiendo directamente en el amortiguamiento efectivo.
La determinación del desplazamiento donde la capacidad y la demanda se igualan, exige un proceso iterativo en el cual, inicialmente se compara el espectro de capacidad con el espectro de demanda, descrito a través del espectro de respuesta elástico usando 5% de amortiguamiento, que será sucesivamente ajustado por un factor de reducción, que tome en cuenta de manera compatible, la disipación histerética de energía o amortiguamiento efectivo asociado al punto de desplazamiento obtenido en cada fase.
Una vez identificado el punto de desempeño de la edificación ante un determinado movimiento sísmico, se podrá decidir en función del nivel de desempeño esperado, la aceptabilidad o necesidad de adecuación de la misma, tomando en cuenta rangos y límites de trabajo, tal como se muestra en la siguiente imagen:
Figura 2. Representación gráfica del Método del Espectro de Capacidad
¿Cómo se aplica el Método del Espectro de Capacidad?
Tomando en cuenta que el espectro de respuesta se establece cómo una gráfica de períodos versus aceleraciones espectrales y que la curva de capacidad de la estructura se define como una gráfica desplazamiento del tope versus el cortante basal, es necesario establecer una gráfica en formato ADRS “Acceleration-Displacement Response Spectrum”, donde se pueda convertir la demanda y la capacidad en términos de aceleraciones y desplazamientos espectrales (Sa vs Sd), y de esa forma trabajar con los mismos parámetros de medición para encontrar el punto de desempeño.
Procedimiento para la determinación del punto de desempeño con el MEC, aplicando el método mejorado del FEMA 440.
El ingeniero Eliud Hernández ha preparado un documento con el detalle del procedimiento para la determinación del punto de desempeño con el MEC, aplicando el método mejorado del FEMA 440.
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