Respuesta Histeretica

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EFECTOS DEL
COMPORTAMIENTO 
HISTERETICO
EN LA
RESPUESTA SISMICA
ELASTO PLASTICO
• No presenta deterioro de 
resistencia.
• Es la base del Principio de Igual 
Desplazamiento.
• Este principio se cumple para 
SDOF con periodos moderados a 
largos, T1>1.0 seg.
• No es aplicable para sistemas de 
periodos cortos, T1<1.0 seg.
• Los desplazamientos inelásticos 
picos se incrementan con 
respecto al elástico, cuando el 
periodo disminuye y la resistencia 
lateral disminuye
POST FLUENCIA POSITIVA
• Presenta un incremento de la resistencia, 
luego de la fluencia.
• Esto también se conoce como 
endurecimiento por deformación.
• Esto ocurre cuando se va plastificando una 
sección, hasta llegar a comprometer el total 
de la misma.
• Ocurre también cuando se van plastificando 
consecutivamente los miembros, como en el 
caso de redistribución de esfuerzos.
• Para estructuras de periodo moderado a 
largo, se presenta una reducción leve (5%) 
en el desplazamiento inelástico.
• Para estructuras de periodo corto, la 
reducción es mas significativa.
• Incrementos en la rigidez positiva post 
fluencia, reducen los drifts residuales, en 
todo el rango de periodos.
DEGRADACION DE RIGIDEZ
•Sistemas con T1>1.0 seg. presentan desplazamientos picos, inelásticos, 
similares a sistemas elasto - plásticos o con rigidez post fluencia positiva.
•En el caso de T1<1.0 seg. Los desplazamientos son mayores, en 
promedio.
•Este tipo de histéresis en estructuras de periodos T1<1.0 seg. en suelo 
blando, con T1<Tp, presenta respuestas de desplazamientos pico, 
sustancialmente mayores que los sistemas elasto-plásticos o con 
endurecimiento por deformación
ANGOSTAMIENTO (PINCHING)
•Se caracteriza por perdida de rigidez, en las reposiciones de carga, luego de las descargas, 
con recuperación de la rigidez, cuando se desplaza en sentido inverso.
•En Concreto Armado, se presenta en la apertura y cierre de grietas causadas por cargas 
cíclicas.
•En estructuras de madera, se produce por la apertura y cierre de brechas, debido a la 
extracción de los clavos que brindan integridad a las conexiones.
•En albañilería confinada, por la apertura y cierre de grietas entre la albañilería y los elementos 
de confinamiento.
•Para sistemas con T1>1.0 seg., mientras haya rigidez post fluencia positiva, la respuesta 
inelástica de desplazamiento no se afecta.
•Para sistemas con T1<1.0 seg., la respuesta se incrementa, en mayor proporción cuando 
disminuye el periodo o la resistencia.
DEGRADACION CICLICA DE RESISTENCIA
•Se presenta cuando componentes o sistemas presentan una reducción en la 
resistencia lateral, como una consecuencia de ciclos de cargas revertidas.
•Se observa después de la reversión de la carga o en ciclos subsiguientes.
•Para sistemas con T1>1.0 seg., la incidencia en el desplazamiento pico, inelástico, 
es despreciable, comparado con histéresis elasto plástica o de endurecimiento por 
deformación.
•Por el contrario, en sistemas de periodos cortos, T1<1.0 seg., la incidencia en el 
desplazamiento pico, puede ser muy significativa.
•Las demandas estructurales, en forma de desplazamientos inelásticos extremos, 
son muy sensibles a los cambios en la resistencia a la fluencia, Fy.
DEGRADACION DE RIGIDEZ 
DETERIORO DE RESITENCIA
COMBINADOS
•MSD: Sistemas con moderada degradación de resistencia y rigidez.
•SSD: Sistemas con severa degradación de resistencia y rigidez.
•La reducción en la resistencia lateral se debe a la demanda de los desplazamientos 
inelásticos y la demanda de la energía histeretica.
•En sistemas de periodos T1>1.0 seg., la incidencia en el desplazamiento inelastico
pico, es similar a los elasto plásticos.
•Por el contrario, en sistemas de periodos cortos, T1<1.0 seg., la incidencia en el 
desplazamiento pico, puede ser significativamente mayor.
DEGRADACION DE 
RESISTENCIA EN EL CICLO
• Debida a No Linalidad Geométrica, 
al efecto P-, a la no linealidad de 
material o una combinación de 
estas.
• En Concreto armado: 
Aplastamiento del concreto, fallas 
por corte, pandeo o fractura del 
refuerzo longitudinal, deslizamiento 
en traslapes.
• En acero estructural: Pandeo de 
arriostres, pandeo local en alas de 
columnas o vigas, fractura de 
pernos, fractura de soldaduras o del 
material base.
• Este tipo de comportamiento podría 
tener efectos muy nocivos y difíciles 
de modelar, dependiendo de la 
redundancia estructural.
DIFERENCIAS ENTRE 
DEGRADACION CICLICA Y DEGRADACION EN EL CICLO
Respuesta ACEPTABLE
ante incrementos moderados 
en la demanda pico de 
desplazamientos
DIFERENCIAS ENTRE 
DEGRADACION CICLICA Y DEGRADACION EN EL CICLO
• Cuando la demanda pico del 
desplazamiento inelástico es 
grande, el comportamiento 
con degradación en el ciclo 
presenta inestabilidad en los 
lazos histeréticos.
• La perdida de resistencia es 
muy sensible al incremento 
del drift.
• El modelo deviene en 
inestable rápidamente.
DIFERENCIAS ENTRE 
DEGRADACION CICLICA Y DEGRADACION EN EL CICLO
• Modelo con degradación 
cíclica presenta un pico 
inelástico, luego queda una 
deformación residual y 
permanece estable durante el 
resto del registro.
• Modelo con degradación en el 
ciclo, presenta una demanda 
pico por desplazamiento, 
similar, pero luego deviene en 
inestabilidad lateral dinámica
CORRECTED ACCELEROGRAM 22170-S1612-92180.04 CHAN 3: 0 DEG 
FROM
UNCORRECTED ACCELEROGRAM DATA PROCESSED: 10/13/92, CDMG
QL92A170 
LANDERS EARTHQUAKE (PRELIM. PROCESSING) 
JUNE 28, 1992 04:58 PDT
FEMA 273-274: BACKBONE CURVE
FEMA 273-274: BACKBONE CURVE
• Diferentes Aplicaciones:
– Para describir limitaciones en la relación fuerza – deformación de componentes 
estructurales.
– Gráficos fuerza – desplazamiento de análisis estático no lineal (pushover) de 
sistemas estructurales.
– Envolvente de ensayos cíclicos de respuesta fuerza – desplazamiento de 
componentes estructurales.
– Curvas de respuesta fuerza – desplazamiento por ensayos monotónicos de 
componentes estructurales y sistemas estructurales.
• En el modelamiento de componentes, los parámetros de respuesta 
obtenidos de una aplicación NO SON intercambiables ni comparables con 
los de las otras aplicaciones, el uso incorrecto de los mismos puede incidir 
significativamente en las respuestas pico inelásticas de los sistemas 
estructurales.
FRONTERA DE CAPACIDAD
FUERZA - DESPLAZAMIENTO
• Los diferentes ensayos de comportamientos 
histereticos en componentes estructurales tienen 
en comun que definen la máxima resistencia que 
se puede desarrollara a un cierto nivel de 
deformación.
• Esto produce la relimitación de una “borde”, o una 
“frontera”, en el espacio fuerza – desplazamiento, 
que se manifiesta en una curva que se denomina: 
“Frontera de Capacidad Fuerza – Desplazamiento”
FRONTERA DE CAPACIDAD
FUERZA - DESPLAZAMIENTO
• La curva de un ensayo cíclico, 
no puede cruzar la frontera de 
capacidad, si llega a ella, la 
resistencia no se incrementa y 
el trazo sigue la curva frontera.
• Si esto ocurre en un ciclo dado 
y la resistencia disminuye, se 
presenta un deterioro en el 
ciclo.
• La degradación en el ciclo 
solamente ocurre en las 
porciones de la curva frontera 
con pendiente negativa.
FRONTERA DE CAPACIDAD
FUERZA - DESPLAZAMIENTO
• La curva frontera no es estática, 
se mueve hacia adentro con la 
degradación cíclica y también 
puede hacerlo hacia fuera con el 
endurecimiento por deformación.
• El tramo inicial de la curva 
frontera es determinado por 
ensayos monotónicos.
• Para determinar los otros tramos 
debe de desarrollarse ensayos 
cíclicos, con distintos patrones 
de desplazamiento, para 
especimenes idénticos.
ENVOLVENTE CICLICA
• La Envolvente Cíclica es una curva 
esfuerzo - deformación, que rodea 
los lazos Histeréticos de un 
componente o un ensamble de 
componentes, que se somete a un 
ensayo cíclico.
• Se obtiene uniendo los valores 
picos de la fuerza a distintos niveles 
de desplazamiento.
• Varia según el protocolode ensayo, 
por ello los parámetros de 
respuesta inelástica no pueden 
compararse si no son originados 
por los mismos patrones de ensayo.
ENVOLVENTE CICLICA
PATRONES DE ENSAYO
ENVOLVENTE CICLICA
PATRONES DE ENSAYO
ENVOLVENTE CICLICA
PATRONES DE ENSAYO
ENVOLVENTE CICLICA
PATRONES DE ENSAYO
ENVOLVENTE CICLICA
CURVA FRONTERA
ENVOLVENTE CICLICA
CURVA FRONTERA
PATRONES CISMID – PUCP: Albañilería
-25
-15
-5
5
15
25
0 100 200 300 400 500 600 700
Paso Normalizado
D
, m
m
PUCP
PATRONES CISMID – PUCP: Albañilería
-25
-15
-5
5
15
25
0 100 200 300 400 500 600 700
Paso
D
, m
m
CISMID
PATRONES CISMID – PUCP: Albañilería
Son Iguales?
Son Similares?
Son Comparables los Parámetros de Respuesta Inelástica?
PATRONES CISMID – PUCP: SMDL
Son Iguales?
Son Similares?
Son Comparables los Parámetros de Respuesta Inelástica?