¿Como se obtiene el Factor Espectral Dinamico (FED) que se presenta en el CSCR02?

Para comprender de Factor Espectral Dinámico (FED), es necesario tener claro el concepto de espectro de respuesta.

En términos generales, los espectros de respuesta en desplazamiento representan las respuestas máximas de una familia de osciladores cuando son sometidos a una misma excitación o sacudida sísmica, que comúnmente corresponde a un acelerograma registrado.

A partir de este espectro es posible, mediante un proceso de derivación, obtener el espectro en pseudo velocidad y el de pseudo aceleración.

Entonces, si las amplitudes del espectro de pseudo aceleración espectral o PSA (llamado así debido a que es obtenido para un grupo amplio de frecuencias), se divide entre la pseduo aceleración espectral para una frecuencia de 40 Hz (que es muy cercana a la aceleración pico del suelo o PGA del acelerograma utilizado), se obtiene el FED para cada frecuencia y su forma igual que la del espectro de respuesta. Por lo tanto, el FED es una especie de normalización del espectro de respuesta, respecto a la aceleración pico.

Físicamente, el FED corresponde a la amplificación que experimenta una estructura (representada por cada frecuencia) respecto al suelo, debido a la excitación a la que ese grupo de estructuras es sometido. En este sentido, el FED difiere según el contenido frecuencial del sismo utilizado. Grandes valores de FED pueden significar la resonancia entre el movimiento del suelo y las estructuras cuya frecuencia fundamental de vibración experimenta una gran amplificación.

Si por ejemplo, se tiene un FED=2 para una frecuencia de 1 Hz, significa que un sistema estructural cuya frecuencia fundamental es de 1 Hz amplificará su respuesta dos veces al ser sometida al sismo específico a partir del cual se calculó ese FED.

En los códigos de diseño, es común encontrar espectros normalizados a la aceleración pico, cuyo eje X corresponde con las frecuencias y el eje Y con los FED. En vista de que un código debe aportar información para diseñar distintos grupos estructurales, los espectros de diseño que se proponen representan una especie de envolvente de muchos sismos probables, para una condición de suelo específica (4 tipos de suelo según el CSCR2002).

Así, los códigos muestran espectros de diseño (envolventes), que son adaptados a cada tipo estructural, zona sísmica, tipo de suelo y PGA estimado por estudios de amenaza sísmica, de manera que puedan ser calculadas las fuerzas sísmicas para cada modo de vibración de una estructura.

Los códigos suelen también proponer distintos valores de FED según la ductilidad del sistema estructural, entendiendo este término como la capacidad de sufrir deformaciones superiores a la del límite de proporcionalidad. Sistemas dúctiles tienen una disminución del FED debido a esa capacidad de sufrir deformaciones significativas antes de fallar, lo que es favorable al diseñar estructuras que deban soportar cargas sísmicas.

Laboratorio de Ingeniería Sísmica