Carga rotacional sísmica
La carga rotacional de un terremoto indica la excitación de las estructuras debido a los componentes de torsión y balanceo de las acciones sísmicas . Nathan M. Newmark fue el primer investigador que demostró que este tipo de carga puede provocar fallas inesperadas en las estructuras, y su influencia debe considerarse en los códigos de diseño . [1] Hay varios fenómenos que pueden conducir a la carga rotacional de estructuras sísmicas , como la propagación de ondas de cuerpo , ondas superficiales, ondas rotacionales especiales, rotación de bloques , efecto topográfico yinteracción suelo estructura . [2]
Uno de los retos de la ingeniería estructural es definir patrones de carga fiables y precisos para el diseño de estructuras resistentes a terremotos basados en todos los componentes de los movimientos sísmicos, es decir, tres componentes de traslación y tres de rotación . Desde la perspectiva de la ingeniería sísmica , generalmente se asume que los componentes rotacionales de los movimientos fuertes del suelo son inducidos debido a la variación espacial de las ondas sísmicas y, en consecuencia, estos componentes se estiman en términos de los componentes traslacionales correspondientes. [3] Cuando la sacudida del terremoto se puede especificar en un solo punto, la carga rotacional de las estructuras se puede realizar mediante la rotación puntual., que se corresponde con la pendiente de un punto sobre la superficie del terreno. La mayoría de las investigaciones sobre la carga rotacional sísmica, al considerar el efecto de la rotación puntual en el comportamiento de las estructuras, han demostrado que los componentes rotacionales basados en su contenido de frecuencia pueden cambiar severamente el comportamiento dinámico de las estructuras, que son sensibles a movimientos de alta frecuencia, como sistemas secundarios, monumentos históricos , reactores nucleares , edificios altos asimétricos o marcos irregulares, estructuras en forma de torre esbelta, puentes , estructuras verticalmente irregulares e incluso edificios ordinarios de varios pisos. [4]La contribución de los componentes rotacionales a la respuesta sísmica de estructuras apoyadas sobre cimientos rígidos puede incluso amplificarse si los efectos de la interacción cinemática y dinámica del suelo se consideran en la carga estructural y el modelado. [5] En un estudio reciente, se investigó la acción combinada de la carga rotacional y la excitación de soportes múltiples sobre el comportamiento sísmico de puentes de luces cortas. Los resultados numéricos sugirieron que dependiendo de las propiedades de la estructura y las características de excitación, los componentes rotacionales disminuyen los efectos beneficiosos de la excitación de múltiples soportes en la respuesta de la estructura. [6]
A pesar de que los componentes rotacionales pueden afectar significativamente el comportamiento sísmico de las estructuras, actualmente su influencia no se considera en la mayoría de los códigos de diseño modernos , [7] por lo que las principales razones de esta ignorancia pueden atribuirse a: (1) falta de los datos registrados sobre las aceleraciones de rotación y la dificultad para presentar una evaluación cuantitativa de los componentes de aceleración de rotación para componentes de traslación dados, y (2) la complejidad en la derivación de patrones de carga sísmica simplificados para estructuras sujetas a excitaciones de rotación. [8]Para comprender mejor los efectos de los componentes rotacionales en el comportamiento sísmico de las estructuras, recientemente se propusieron nuevos parámetros de intensidad sísmica para evaluar la contribución de los componentes rotacionales a la respuesta estructural. [9]
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