Mod 4_23_Espectros de Respuestas

Esta es una vista previa del archivo. Inicie sesión para ver el archivo original

ANALISIS Y DISEÑO EN
ACERO ESTRUCTURAL
SEGÚN AISC 360
MODULO IV: 
MODELADO, ANÁLISIS Y DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO ESTRUCTURAL SMF BAJO 
NORMATIVA AISC-360, AISC-341 Y AISC-358
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Fuerzas Sísmicas y Espectros 
de Respuesta
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Generalidades.
Lo s t e r r emo to s s o n mov im i e n t o s de t i e r r a v i b ra t o r i o s de banda ancha d e
o r i gen na t u r a l , deb ido a num e ro sa s ca u sa , do nd e la s ma s i mpo r t a n t e s s o n
cau sado s po r l a f r a c t u r a y d e s l i zam i e n t o de roca s a l o l a rgo de la s fa l l a s
de la p la ca s t ec t ó n i ca s den t r o l a co r t e za t e r r e s t r e , l i b e rando a s í e no r m e s
can t i dade s de ene rg ía a lma cenada en la s r oca s . La ene rg ía s e l i be ra
p r i nc i pa l men t e en fo r ma d e onda s v i b ra t o r i a s que se p ro pagan a g rande s
d i s t a nc i a s a t r avé s de la roca de la co r t e za .
E s t a s v i b rac i o ne s d e la co r t e za t e r r e s t r e ponen en pe l i g r o l a s ed i f i cac i o ne s
que se a poyan sob r e d i c ho t e r r e no , de m ane r a que son so l i c i t ada s po r e l
mov i m i e n t o en s u ba se . E s t o s de sp la za m i en t o s e t r aducen en a ce l e r ac i o ne s
i nduc i da s en l a s e s t r u c t u r a s , de mane ra ta l que exc i t a n l a s ma sa s de la s
m i sma s , gene rando f ue r za s i n e r c i a l e s q ue i nd ucen t en s i o ne s i mpo r t an t e s en
l o s m i emb ro s , p ud i e ndo conduc i r l o s a l a fa l l a .
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Casos de Estudios y Diferencias.
Ca rga s e s t á t i ca s :
D ebemo s r eco rda r de la mecán i ca c lá s i ca que :
𝑭 = 𝒎 . 𝒂
Po r l o t a n t o , c uand o la ace l e r a c i ó n pe r manece s i n va r i ac i o ne s i mpo r t a n t e
de mane ra ta l q ue pueda a s um i r s e con s t a n t e :
𝑳
A B
𝑭 = 𝟒𝟗𝟎 , 𝟓 𝑵 = 𝟓𝟎 𝒌𝒈𝒇
𝑳
A B
𝒈 = 𝟗 , 𝟖 𝟏 ൗ𝒎 𝒔 𝟐
𝒎 = 𝟓𝟎 𝒌𝒈
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Casos de Estudios y Diferencias.
Ca rga s d i nám i ca :
Debemo s r eco rda r de la mecán i ca c lá s i ca que :
𝑭 = 𝒎 . 𝒂
Po r l o t a n t o , c uando la ace l e r a c i ó n va r i a e n f u nc i ó n de l t i empo , l a
r e spue s t a de l s i s t ema va r i a r a n un f u nc i ó n de la m i sma :
𝑳
A B
𝑭 = 𝒎 . 𝒂 ( 𝒕 )
𝑳
A B
𝒂 ( 𝒕 )
𝒎 = 𝟓𝟎 𝒌𝒈
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Teo r í a de p laca s t ec t ó n i ca s :
La h i pó t e s i s bá s i ca de l a s p laca s t ec t ó n i ca s e s que la s upe r f i c i e de l a
t i e r r a con s i s t e en u n g ran nume ro de b loque s i n t ac t o s y eno r m e s l l ama do s
p laca s , y e s t a s p laca s s e mueven en t r e e l l a s . La co r t e za t e r r e s t r e e s t a
d i v i d i da en 6 p la ca s con t i n en ta l e s ( A f r i cana , Ame r i ca na , Au s t r a l i a na ,
Eu roa s i á t i ca , A n tá r t i da y Pa c i f i ca ) y 14 p la ca s s ubcon t i nen ta l e s (Ca r i be ,
Coco s , Nazca , F i l i p i na s , J uan de Fuca , Á rabe, E s coce sa , e t c . )
El Sismo.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Teo r í a de p laca s t ec t ó n i ca s :
El Sismo.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Cau sa de l o s t e r r emo to s :
La exp l i cac i ó n a l mov i m i e n t o de la s p laca s co n mayo r acep tac i ó n a n i ve l
mund ia l s e a poya un r eque r i m i e n t o de equ i l i b r i o t e r mo -mecán i co de l o s
ma t e r i a l e s de la t i e r r a . La po r c i ó n s upe r i o r de l m an t o e s t a en co n tac to con
co r t e za r e l a t i vamen t e f r í a ( en compa ra c i ó n a la s e l eva da s t empe r a t u ra s d e l
i n t e r i o r de l a t i e r r a ) , m i e n t r a s que l a po r c i ó n i n f e r i o r s e encuen t r a en
con tac to con la s n úc l eo ex t e r no e l c ua l po see t empe ra t u r a s muy e l evada s .
La va r i ac i ó n d e la den s i dad de l man t o deb ido a la t empe r a t u r a p roduce u n
s i t uac i ó n de i ne s t a b i l i dad de l m a t e r i a l ma s den so ( e l f r i o ) r epo sando po r
enc i ma de l m a t e r i a l meno s den so ( e l ca l i e n t e ) . E ven t ua l men t e e l ma t e r i a l
mas den so , emp i eza a s um e rg i r s e ba jo l a acc i ó n d e la g raveda d y en
ma te r i a l m eno s d en s o emp i eza a s ub i r . D i c ho p roce so s e r ep i t e u na vez e l
ma t e r i a l ma s den s o ub i cado aho ra en l a pa r t e i n f e r i o r s e em p i e za a
ca l en ta r, m i e n t r a s que e l m eno s d en s o ub i cado en l a pa r t e s up e r i o r s e
emp i e za a en f r i a r . E s t e p roce so s e l e conoce como convecc i ó n .
El Sismo.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E l s i s mo - Cau sa de l o s t e r r emo to s :
El Sismo.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Fa l l a s :
Loca lmen t e e l mov i m i e n t o en t r e 2 po r c i o ne s d e co r t e za s p roduc i r á n u na
nueva o ya ex i s t e n t e de s v i ac i ó n , de s l i zam i e n t o o sepa rac i ó n en l a
e s t r u c t u r a geo l óg i ca de la co r t e za . E l camb i o f í s i co gene rado se l e cono ce
como fa l l a , y s e c la s i f i can en f u nc i ó n de la geome t r í a y l a d i r ecc i ó n
r e l a t i va de l mov i m i e n t o .
El Sismo.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
C la s i f i cac i ó n de la s fa l l a s :
El Sismo.
Fa l l a No r ma l
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
C la s i f i cac i ó n de la s fa l l a s :
El Sismo.
Fa l l a I nve r sa
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
C la s i f i cac i ó n de la s fa l l a s :
El Sismo.
Fa l l a La t e ra l
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Teo r í a de l r ebo t e e lá s t i co :
A med ida que ocu r r e e l mov i m i e n t o r e l a t i vo en t r e l a s p l aca s , e ne rg ía d e
de fo r mac i ó n e lá s t i ca s e s a lm acenada s en l o s m a t e r i a l e s ce r ca d e l o s bo rde s
m i e n t r a s l a s t e n s i o ne s de co r t e va n aum en tando en e l p l a no de la fa l l a que
s epa ra la s p laca s . Cuando la s t en s i o ne s de co r t e a l ca nzan la r e s i s t enc i a a l
co r t a n t e a l o l a r go de la fa l l a , l a r oca fa l l a y e ne r g ía de d e fo r m ac i ó n e s
l i b e rada . E l e f e c t o de la fa l l a dep end e d e la na t u r a l e za de la ro ca a l o
l a rgo d e la fa l l a . S i s e t r a ta de una roca d éb i l y dúc t i l , l a ene rg ía d e
de fo r mac i ó n que p ud i e ra s e r a lmacenada se r i a l i be rada de mane ra muy
l e n ta y e l mov i m i e n t o que o cu r r i r í a s e r i a a s í s m i ca men t e . Po r o t r a pa r t e , s i s e
t r a ta ra de roca s muy f ue r t e y f r ág i l , l a fa l l a ocu r r i r í a de ma ne ra muy
r áp i da . La r up t u r a de la roca l i be ra r a l a ene r g ía a lma cenada d e mane ra
exp l o s i va , pa r t e en fo r ma de ca lo r y pa r t e en fo r ma de onda s t en s i o na l e s .
El Sismo.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Teo r í a de l r ebo t e e lá s t i co :
El Sismo.
De fo r mac i ó n de r oca dúc t i l
f r a c t u r a de r oca f r ág i l
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO
DAVID VALLE PEÑALVER
No tac i ó n geomé t r i ca :
Lo s t e r r em o to s s o n e l r e s u l t a do de la r up t u r a d e la ro ca a l o l a r go de una
fa l l a , y a unque l a r up t u r a p ued e i nvo l u c ra r m i l e s de k i l ó me t r o s cuad rado s
de s upe r f i c i e de l p l a no de fa l l a , debe comenza r en a lgún l uga r.
El Sismo.
S upe r f i c i e
Ep i cen t r o
Foco o 
H i pocen t r o
Obse r vado r
D i s t a nc i a 
h i pocen t r a l
D i s t a nc i a 
epocen t r a l• H i pocen t r o : p un t o en e l
c ua l com i enza la r up t u r a
de roca y se o r i g i na l a
p r i me ra onda s í s m i ca .
• Ep i cen t r o : e l p un t o de la
s upe r f i c i e que e s ta
d i r ec tamen t e po r enc i ma
de l h i pocen t r o .
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Med i c i ó n de mov im i e n t o s f u e r t e s :
La i den t i f i ca c i ó n y eva l uac i ó n d e l o s p a ráme t r o s de l mov i m i e n t o de l t e r r e no
r equ i e r e de acce so a la s med i c i o ne s de mov im i e n t o de t e r r e no pa ra
t e r r emo to s ac t ua l e s . La med i c i ó n p r ec i s a de f u e r t e s mov im i e n t o s de t i e r r a e s
c r i t i ca tan t o pa ra la rama de la s i s mo l og ía como la i ngen i e r í a s í s m i ca .
E x i s t e n va r i o s i n s t r umen t o s pa ra l a med i c i ó n de m ov im i e n t o s de t e r r e no s . Lo s
s i s móg ra fo s s o n u sado s pa ra med i r mov i m i e n t o s de t e r r e no s r e l a t i vamen t e
déb i l e s , e l r eg i s t r o que p roducen s e l e conoce como s i s mog rama s . Lo s
mov im i e n t o s de t e r r e no s f ue r t e s s o n med i do s u s ua lmen t e m ed ian t e
ace l e r óg ra fo s y s e exp r e san en fo r ma to de ace l e rog rama s .
Respuesta del terreno.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Med i c i ó n de mov im i e n t o s f u e r t e s – P r i n c i p i o d i nám i co de la med i c i ó n :
Lo s i n s t r umen t o s de med i c i ó n pa ra mov im i e n t o s de t e r r e no s s e ba san en
s i s t ema s de un g rado de l i be r t ad amo r t i g uado s f o r zado s :
Respuesta del terreno.
𝒎
𝒌
𝒖(𝒕)
𝒄
𝒖𝒈(𝒕)
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Med i c i ó n de mov im i e n t o s f u e r t e s – P r i n c i p i o d i nám i co de la med i c i ó n :
Respuesta del terreno.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Med i c i ó n de mov im i e n t o s f u e r t e s – P r i n c i p i o d i nám i co de la med i c i ó n :
Respuesta del terreno.
P e r i o d o c o r t o
P e r i o d o 
i n t e r m e d i o
P e r i o d o s l a r g o s
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
Med i c i ó n de mov im i e n t o s f u e r t e s – P r i n c i p i o d i nám i co de la med i c i ó n :
Respuesta del terreno.
A
c
e
l
e
r
a
c
i
ó
n
V
e
l
o
c
i
d
a
d
D
e
s
p
l
a
z
a
m
i
e
n
t
o
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
D u ra n t e u n even t o s í s m i co s e pued en ob t ene r e l r eg i s t r o de a ce l e r ac i o ne s
de l t e r r e no med ian t e ace l e rog rama s de ta l f o r ma que :
Espectros de Respuesta.
𝒎
𝒌
𝒖(𝒕)
𝒄
𝒖𝒈(𝒕)
𝑷
𝒔
𝒂
(
𝒄
𝒎 𝒔
𝟐
)
𝒕 ( 𝒔 )
Re g i s t r o d e 
a c e l e r a c i o n e s 
d e l m o v i m i e n t o 
𝒖 𝒈 ( 𝒕 )
( a c e l e r o g r a m a )
𝑷𝑮𝑨 = 𝑷𝒆𝒂𝒌 𝑮𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅 𝑨𝒄 𝒄 𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒕 𝒊 𝒐𝒏
𝑷𝑮𝑨
A c e l e r ó g r a f o
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
𝒌
𝒎
ζ = 5 % 
( f r a c c i ó n d e a m o r t i g u a m i e n t o c r i t i c o )
T n = Pe r i o d o 
n a t u r a l
𝒖𝒈(𝒕)
𝑷
𝒔
𝒂
(
𝒄
𝒎 𝒔
𝟐
)
𝒕 ( 𝒔 )
Re g i s t r o d e 
a c e l e r a c i o n e s 
d e l m o v i m i e n t o 
𝒖 𝒈 ( 𝒕 )
( a c e l e r o g r a m a )
𝑷𝑮𝑨 = 𝑷𝒆𝒂𝒌 𝑮𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅 𝑨𝒄 𝒄 𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒕 𝒊 𝒐𝒏
𝑷𝑮𝑨
Some to a u na 
e s t r u c t u r a de 
1GDL a d i c ha s 
ace l e r ac i o ne s
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
𝒌
𝒎
ζ = 5 % 
( f r a c c i ó n d e a m o r t i g u a m i e n t o c r i t i c o )
T n = Pe r i o d o n a t u r a l
𝒖𝒈(𝒕)
𝑷
𝒔
𝒂
(
𝒄
𝒎 𝒔
𝟐
)
𝒕 ( 𝒔 )
Re s p u e s t a d e l 
s i s t e m a a n t e l a 
e x c i t a c i ó n
𝑴𝑨𝑿
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
𝒎
ζ = 5 % 
( f r a c c i ó n d e a m o r t i g u a m i e n t o c r i t i c o )
T n 1 = Pe r i o d o 
n a t u r a l
𝒖𝒈(𝒕)
𝒎
T n 2 = Pe r i o d o 
n a t u r a l
𝒎
T n 3 = Pe r i o d o 
n a t u r a l
𝒌3𝒌2𝒌1
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
𝑴𝒂𝒙 𝑴𝒂𝒙
𝑴𝒂𝒙
𝑷𝒔𝒂 (
𝒄𝒎
𝒔 𝟐
)
𝒕 ( 𝒔 ) 𝒕 ( 𝒔 ) 𝒕 ( 𝒔 )
𝑷𝒔𝒂 (
𝒄𝒎
𝒔 𝟐
) 𝑷 𝒔𝒂 (
𝒄𝒎
𝒔 𝟐
)
R e s p u e s t a d e l 
s i s t e m a 1 a n t e 
l a e x c i t a c i ó n
R e s p u e s t a d e l 
s i s t e m a 2 a n t e 
l a e x c i t a c i ó n
R e s p u e s t a d e l 
s i s t e m a 3 a n t e 
l a e x c i t a c i ó n
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
𝑨𝒄𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒄 𝒊 ó𝒏
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
𝑷𝑮𝑨
𝑨𝒄𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒄 𝒊 ó𝒏
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
T n 1
𝑴𝒂𝒙
𝑷𝑮𝑨
𝑨𝒄𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒄 𝒊 ó𝒏
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
T n 2
T n 1
𝑴𝒂𝒙
𝑴𝒂𝒙
𝑷𝑮𝑨
𝑨𝒄𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒄 𝒊 ó𝒏
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
T n 2
T n 1
T n 3
𝑴𝒂𝒙
𝑴𝒂𝒙
𝑴𝒂𝒙
𝑷𝑮𝑨
𝑨𝒄𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒄 𝒊 ó𝒏
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
P r i n c i p i o pa ra s u con s t r u cc i ó n :
Espectros de Respuesta.
T n 2
T n 1
T n 3
𝑴𝒂𝒙
𝑴𝒂𝒙
𝑴𝒂𝒙
𝑷𝑮𝑨
𝑨𝒄𝒆 𝒍 𝒆 𝒓𝒂 𝒄 𝒊 ó𝒏
𝑬𝒔𝒑𝒆 𝒄 𝒕 𝒓 𝒐 𝒅𝒆 𝒓 𝒆 𝒔𝒑𝒖𝒆 𝒔 𝒕 𝒂
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
De f i n i c i ó n :
Lo s e spec t r o s de r e spue s t a s r ep r e s e n tan l a máx i ma r e spue s t a de o sc i l ado r e s
amo r t i g uado s de u n so l o g r ado d e l i be r t ad a d i s t i n t a s f r e cuenc i a s o
pe r i odo s some t i do s a una exc i t ac i ó n . D i c ho s e spec t r o s pued en s e r
r ep r e s e n tado s en d i s t i n t o s fo r ma to s en f u nc i ó n d e l a va r i a b l e que se d e see
emp l ea r, ya s ea de s p la zam i en t o , ve l oc i dad o ace l e r a c i ó n . E s t o s e spec t r o s
s o n ún i co s pa ra cada reg i s t r o de mov i m i e n t o y en f u nc i ó n de l
amo r t i g uam i en t o c r i t i co ana l i zado pa ra l o s s i s t ema s de 1GDL .
Espectros de Respuesta.
A c e l e r a c i ó nV e l o c i
d a dD e s p l a z a m i e n t o
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
De f i n i c i ó n :
Espectros de Respuesta.
Se va r i a l a 
f r a cc i ó n de 
amo r t i g uam i en t o 
c r i t i ca
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño e lá s t i co :
Como ya se menc i o no an t e r i o r men t e , l o s e spec t r o s de r e spue s t a s s on ún i co s
y ca ra c t e r í s t i co s de cada m ov im i e n t o de t e r r e no oca s i o nado po r u n s i s mo
cua lqu i e r a , po r l o que e s i nco r r e c t o e l u s o de un ún i co e sp ec t r o de
r e spue s ta pa ra eva l ua r l a r e spue s ta de una e s t r uc t u r a an t e d i c ho
mov im i e n t o , deb ido a que n i ngún mov im i e n t o de t e r r e no e s e xac tamen t e
i gua l a l a an t e r i o r ya que n i ngún s i s mo e s i g ua l a o t r o po r s e r even t o s
a l ea to r i o s . Po r l o t a n t o , l o s e spec t r o s de d i s e ño , a l i g ua l q ue l o s e spec t r o s
de r e spue s t a , r ep r e s en tan l a máx i ma r e spue s t a de o sc i l ad o r e s amo r t i g uado s
de un so l o g rado de l i be r t ad a d i s t i n t a s f r ecuenc i a s o pe r i odo s some t i do s a
una exc i tac i ó n , co n l a d i f e r e nc i a que e s t o s r ep r e s en tan una envo l ven t e d e
e spec t r o s de r e spue s t a s pa ra cond i c i o ne s s i m i l a r e s de s i t i o y amena za
s í s m i ca , e n t r e o t r o s fac t o r e s nece sa r i o s pa ra e l d i s e ño . Lo s e spec t r o s de
d i s e ño i nvo l u c ran fac t o r e s como la cond i c i ó n de s i t i o ( t i po de s ue l o ) ,
amena za s í s m i ca d e l s i t i o , i mpo r t a nc i a de l a ed i f i cac i ó n , t i po de e s t r u c t u r a ,
en t r e o t r o s .
Espectros de Diseño.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño e lá s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑨
𝒄
𝒆
𝒍
𝒆
𝒓
𝒂
𝒄
𝒊
ó
𝒏
𝑻 𝒊 𝒆𝒎𝒑𝒐
E spec t r o s de r e spue s t a s 
pa ra d i s t i n t o s mov i m i e n t o s 
de t e r r e no pe ro pa ra 
cond i c i o ne s s i m i l a r e s 
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño e lá s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑨
𝒄
𝒆
𝒍
𝒆
𝒓
𝒂
𝒄
𝒊
ó
𝒏
𝑻 𝒊 𝒆𝒎𝒑𝒐
E spec t r o s uav i zada med ian t e 
p roced im i e n t o s e s t ocá s t i co s 
( p robab i l í s t i co s )
E spec t r o de D i s e ño E l á s t i co
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño e lá s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑨
𝒄
𝒆
𝒍
𝒆
𝒓
𝒂
𝒄
𝒊
ó
𝒏
𝑻 𝒊 𝒆𝒎𝒑𝒐
E spec t r o s de d i s e ño e l á s t i co s pa ra 
d i s t i n t a s i n t e n s i dade s s í s m i ca s y 
cond i c i o ne s de s ue l o s s i m i l a r e s
Zona s í s m i ca = 6
Zona s í s m i ca = 5
Zona s í s m i ca = 4
Zona s í s m i ca = 3
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño e lá s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑨
𝒄
𝒆
𝒍
𝒆
𝒓
𝒂
𝒄
𝒊
ó
𝒏
𝑻 𝒊 𝒆𝒎𝒑𝒐
E spec t r o s de d i s e ño e l á s t i co s pa ra 
d i s t i n t a s cond i c i o ne s de s i t i o e 
i n t e n s i dad s í s m i ca s i m i l a r e s
S ue l o muy s uave
S ue l o s uave
S ue l o den so
S ue l o muy den so
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Lo s e spec t r o s de d i s e ño e lá s t i co s p ropo r c i o na una ba se pa ra ca l cu l a r l a
f ue r za y l a de fo r ma c i ó n de d i s e ño pa ra l o s s i s t ema s de 1GDL que deben
d i s e ña r s e pa ra pe r m anece r e l á s t i co s , e s dec i r, d i c ho s s i s t ema s no d i s i pan l a
ene rg ía adqu i r i da po r e l mov i m i e n t o o ace l e ra c i ó n i nduc i da a e s t o s ,
t r aduc i é ndo la en e l evada ene rg ía de de fo r mac i ó n l a cua l debe se r
r e s i s t i da en s u t o ta l i dad p o r e l s i s t ema , l o cua l p ud i é r amo s d ec i r l o s
d i s t i n t o s ma t e r i a l e s que con fo r man e l s i s t ema no de sa r r o l l a n com p l e tamen t e
s u r e s i s t e nc i a . E s t e t i po de d i s e ño e s an t i económ i co aunque en c i e r t a s
c i r c u n s t a nc i a nece sa r i o en f u nc i ó n de l pa pe l que de senv ue l va la e s t r u c t u r a ,
s i n emba rgo , s e ha demo s t r ado que d i cha ene rg ía po r d e fo r mac i ó n pued e
s e r l i b e rada med ia n t e c i e r t o s mecan i smo s de fa l l a s “ s egu ro s ” , l o s c ua l e s
obv i amen t e so l o s e a l can za med ian t e l a i ncu r s i ó n i ne l á s t i ca de l o s
ma t e r i a l e s de l s i s t ema .
Espectros de Diseño.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑬
𝟏
𝑭𝒚
𝝐𝒚 𝝐
𝑓
Diagrama idealizado tensión-deformación para el acero:
𝑭𝒚
𝝐𝒚
𝑬
𝟏
𝝐
𝑓
𝝐𝒖
𝑭𝒖
Ene rg ía
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑭(+)
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑭(−)
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑭(+)
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑭(−)
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑭(+)
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑭(−)
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑭(+)
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
Ene rg ía acumu lada o d i s i pada
Lazo s de h i s t é r e s i s
𝝐
𝑓
−𝝐
−𝑓
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
Dúc t i l
“ F r ág i l ”
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
La duc t i l i dad se d e f i n e com o la ca p ac idad d e un m a te r i a l o m i emb ro de
i ncu r s i o na r en d e fo r mac i o ne s i ne l á s t i ca s s i n pe rd i da a p r ec i ab l e de s u
ca pac idad r e s i s t e n t e .
E s t e concep to no s i nd i ca que cada m i emb ro e s t r u c t u r a l e n f u nc i ó n de l o s
ma t e r i a l e s que l o s componen t e po seen un va l o r de d uc t i l i dad de t e r m i nado ,
l a cua l pued e va r i a en f u nc i ó n de la d i s po s i c i ó n de l o s m i smo s . Po r e j emp l o ,
l a duc t i l i dad en e s t r u c t u r a s de conc r e t o r e f o r zado se pued e me jo ra r
med ian t e e l con f i nam i en t o de
la s s ecc i o ne s po r med i o de l a r mado
t r a n s ve r sa l , ad i c i o na lmen t e con con t r o l e s d e d e ta l l o . E n e s t r u c t u r a s de
ace ro pued e m e jo ra r s e med ian t e conex i o ne s r í g i da s o i nc l u s o en l a
deb i l i t ac i ó n e n zo na s e s t r a t ég i ca s e n l a s s ecc i o ne s s egún s ea e l ca so . E s t o
t i e ne com o f i na l i dad de p ro p i c i a r mecan i smo s de fa l l a s dúc t i l e s e n l o s
m i emb ro s e s t r u c t u r a l e s .
Espectros de Diseño.
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
La s e s t r u c t u r a s po seen u na duc t i l i dad
g loba l l a cua l r ep r e s en ta s u
ca pa c ida d de d e fo r mac i ó n en e l r a ngo
i ne l á s t i co an t e ca rga a l t e r nan t e s s i n
pe rd i da a p r ec i ab l e de s u r e s i s t e nc i a y
obv iamen t e e s ta dep ende d e l
compo r t am i e n t o de cada uno de s u s
m i emb ro s .
𝝁
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
S i s e pa r t e de la h i pó t e s i s q ue l o s
componen t e s e s t r u c t u r a l e s s u f r i r á n
daño s deb ido a la s ca rga s s í s m i ca s y a
s u vez d i s i pa ran ene rg í a , podemo s
p rop i c i a r l e s u na duc t i l i dad a soc i ada a
l o s daño s e spe rado s de ma ne r a ta l que
pueda n de sa r r o l l a r d e fo r mac i o ne s
i ne l á s t i ca s s i n oca s i o na r e l co la p so
de l m i emb ro .
𝝁 𝒍
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
S i l a e s t r u c t u r a e s do tada con una
duc t i l i dad a soc i ada a un n i ve l d e
f ue r za t o ta l o de fo r mac i ó n e spe rado
an t e u n even t o s í s m i co , q u i e r e d ec i r
que la s f ue r za s nece sa r i a s pa ra que
d i cho s m i emb ro s s ob r epa sen e l r a ng o
e lá s t i co s e rán m eno r e s , po r l o t a n t o
pa r t i e ndo de e s ta s h i pó t e s i s , l a s
f u e r za s e spe rada s a r e s i s t i r e n r a ng o
e lá s t i co po r l a e s t r u c t u r a an t e s de que
i n i c i e e l p roce so de d i s i pac i ó n d e
ene rg ía , s e r á n l a s f u e r za s máx i ma s
e spe rada s en t r e u n fac t o r de
duc t i l i dad .
𝑭(𝒕)
𝝁
ANALISIS Y DISEÑO EN ACERO ESTRUCTURAL SEGÚN AISC 360
ING. SERGIO DAVID VALLE PEÑALVER
E spec t r o de d i s e ño i ne l á s t i co :
Espectros de Diseño.
𝑨
𝒄
𝒆
𝒍
𝒆
𝒓
𝒂
𝒄
𝒊
ó
𝒏
𝑻 𝒊 𝒆𝒎𝒑𝒐
E spec t r o de D i s e ño E l á s t i co
E spec t r o de D i s e ño I n e l á s t i co𝝁