La mayoría de los códigos de diseño sísmico actuales (incluida la actual edición del Código Hondureño de Construcción) emplean metodologías basadas en fuerzas para realizar diseños sismorresistentes; sin embargo, este tipo de metodologías puede generar panoramas inciertos sobre el comportamiento sísmico real de una estructura.

Frente a esta problemática, surge la ingeniería sísmica basada en desempeño la cual se basa en la selección de criterios de diseño, sistemas estructurales, geometría, detallado de una estructura y sus componentes, y el control de construcción y mantenimiento de una estructura tales que a ciertos niveles de movimientos sísmicos y con niveles de confiabilidad definidos la estructura no será dañada más allá de ciertos límites.

La ingeniería sísmica basada en desempeño sigue la siguiente metodología:

Figura 1. Metodología de Ingeniería Basada en Desempeño (ATC-58, 2003)

Los objetivos de desempeño consisten en niveles esperados de daño estructural, no estructural y contenido de las edificaciones frente a distintos niveles de excitaciones sísmicas. Una definición típica de objetivos de desempeño abarcaría la siguiente estructura:

 

 

Figura 2. Niveles de desempeño sísmico recomendados para edificios (SEAOC, 1999)

Considerando el esquema anterior, en el primer paso de la metodología se selecciona una serie de objetivos de desempeño a cumplir. Por ejemplo, se establece que una estructura con grado de importancia básica se mantenga completamente operacional ante un sismo frecuente (período de retorno de 43 años) de magnitud moderada, operacional ante un sismo ocasional (período de retorno de 72 años) de magnitud severa, garantice la seguridad de las personas ante un sismo raro (período de retorno de 475 años) de magnitud extraordinaria y prevenir el colapso de la estructura ante un sismo muy raro (período de retorno de 970 años) de magnitud excepcionalmente mayor. Una vez que se seleccionan los objetivos de desempeño, se realiza un diseño preliminar de la edificación y seguidamente una evaluación que pretende investigar si el diseño realizado cumple o no con los objetivos. Se valida el cumplimiento de tales objetivos comparando la respuesta de la estructura ante las distintas solicitaciones mencionadas contra parámetros que limitan dicha respuesta. Estos límites pueden consistir en desplazamientos laterales, rotaciones plásticas en las secciones transversales críticas de los elementos del sistema sismorresistente, índices de ductilidad e índices de daño estructural, no estructural y en el contenido de los edificios. Si no se cumple con los objetivos, se modifica el diseño y/o los objetivos, con el fin de obtener un diseño que cumpla. Si cumple, el diseño pasa por la aprobación de los responsables del proyecto y se alista para su ejecución. Para la realización del diseño, el enfoque de diseño por desplazamientos genera resultados satisfactorios de forma directa. Para realizar la evaluación del desempeño sísmico existen procedimientos lineales y no lineales. Los procedimientos no lineales generan mejores perspectivas de la respuesta de la estructura frente a los distintos niveles de excitación aplicados. Dentro de los procedimientos no lineales se encuentran los análisis estáticos y dinámicos. El análisis no lineal dinámico es una herramienta poderosa para investigar el comportamiento sísmico de la estructura, sin embargo, demanda altos recursos computacionales. Es por ello que el análisis no lineal estático es altamente atractivo para los diseñadores dado su amplio rango de uso sin necesidad de emplear grandes procesos de cálculo computacional.

El desempeño sísmico es una filosofía de tendencia mundial y su implementación en los códigos de diseño es fundamental, especialmente en zonas de alto peligro sísmico.

Fuentes y referencias:

ATC-40. (1996). Seismic evaluation and retrofit of concrete buildings. Technical report. Redwood City, California: Applied Technology Council.

ATC-58. (2003) Preliminary evaluation of methods for defining performance. Redwood City, California: Applied Technology Council.

Bertero, R., & Bertero, V. (2002). Performance-based seismic engineering: The need for a reliable conceptual comprehensive approach. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 31(3), 627-652

FEMA. (2000). Prestandard and Commentary for the Seismic Rehabilitation of Buildings. Washington. Federal Emergency Management Agency.

FEMA. (2005). Improvement Of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures. Washington. Federal Emergency Management Agency.

SEAOC. (1999). Recommended Lateral Force Requirements and Commentary (7th ed.). California. SEAOC.

Zameeruddin, M., & Sangle, K. (2016). Review on Recent developments in the performance-based seismic design of reinforced concrete structures. Structures, 6, 119-133.