¿Cuál es el espectro de respuesta en ingeniería estructural?

El espectro de respuesta en dinámica estructural es un gráfico que muestra la relación entre el período natural de un sistema de un solo grado de libertad (SDOF) y su respuesta máxima (aceleración, velocidad o desplazamiento) experimentada por el sistema SDOF cuando se somete a un historial de tiempo de excitación conocido como como aceleración de soporte debido a un terremoto. Se dibujan varias curvas para diferentes valores de la relación de amortiguamiento.

Una vez construido, se puede usar un espectro de respuesta para determinar (sin llevar a cabo un análisis de historial de tiempo), la respuesta máxima de un sistema SDOF siempre que:

  1. Período natural del sistema cuya respuesta máxima que desea determinar se encuentra dentro del rango de períodos naturales representados en el espectro de respuesta
  2. Tiene una relación de amortiguamiento que coincide con una de las curvas en el espectro de respuesta
  3. Se somete a la misma (o similar) excitación que se utilizó para construir el espectro de respuesta.

Sin embargo, hay algunos inconvenientes:

  1. Si necesita saber el momento instantáneo en el que se produce el valor máximo, esa información no está disponible
  2. Si la excitación a la que está sometido su SDOF es muy diferente a la que se utilizó para construir el espectro de respuesta, el espectro no es aplicable a tal caso
  3. Si su sistema es un sistema de múltiples grados de libertad (MDOF), el espectro de respuesta no es aplicable

Hay varios enfoques utilizados para superar algunos de los inconvenientes anteriores:

  1. El espectro de respuesta promedio se puede construir promediando un conjunto de registros de excitación con la esperanza de que esto funcione para una amplia gama de registros de excitación. Esta es la técnica utilizada en la mayoría de los códigos de construcción que especifican un espectro de diseño promedio.
  2. Las reglas de combinación modal están disponibles para aplicar la técnica del espectro de respuesta al sistema MDOF. Existen varios: Suma de valores absolutos, Raíz cuadrada de Suma de cuadrados, Combinación cuadrática completa. La elección de una combinación específica depende de si los períodos naturales están ampliamente separados o muy separados.