Periodo aparente de sistemas no lineales durante excitaciones sísmicas fuertes

Abstract

La estimación del período fundamental aparente o equivalente de un sistema no-lineal ha sido estudiada extensamente a partir de metodologías orientadas al diseño o a partir de técnicas de identificación de sistemas. Siguiendo lo propuesto por Katsanos y Sextos en el 2015, es posible reflejar de manera espectral la variación esperada del período aparente en función de las variables que definen la respuesta histerética del sistema y la demanda sísmica. En la presente investigación se hace una revisión crítica de este enfoque, utilizando en lugar de identificación en espacio-frecuencia, herramientas de identificación y linealización equivalente que otorgan una efectiva representatividad en términos de ajuste de respuesta de aceleraciones relativas. Para llevar a cabo este análisis, se toma en consideración una base de datos de 300 registros sísmicos y los modelos histeréticos de un grado de libertad (modelo bilineal, multi-lineal con degradación leve y severa). Se utiliza OpenSEES para la obtención de la respuesta de los sistemas no-lineales tratados, la construcción de espectros de respuesta, y estimación de propiedades secantes. Finalmente, se comparan los resultados obtenidos a partir de metodologías de identificación en espacio-frecuencia y linealización equivalente, con los obtenidos directamente de los modelos numéricos. Se observan diversos problemas en la identificación frecuencial aplicada a sistemas de respuesta no-lineal de grandes amplitudes. Se propone una mejora para la obtención de espectros de elongación del período aparente mediante el uso de métodos de identificación basados en análisis Bayesiano para el ajuste de sistemas lineales equivalentes en el espacio del tiempo. Se comparan resultados obtenidos en modelos histeréticos que incorporan efectos de suavización emulando el comportamiento real estructural (Bouc Wen con y sin degradación). La metodología propuesta es aplicada a un set de registros sísmicos chilenos con el fin de postular espectros de elongación del periodo aparente para el contexto nacional. Finalmente se proponen modelos de espectro de elongación probable del periodo aparente, basadas en un efectivo ajuste de la respuesta en aceleraciones relativas de sistemas no-lineales, y expresadas en función del modelo histérico, factor de reducción de la respuesta elástica R y periodo elástico inicial.