Análisis dinámico incremental

El análisis dinámico incremental ( IDA ) es un método de análisis computacional de ingeniería sísmica para realizar una evaluación integral del comportamiento de las estructuras bajo cargas sísmicas. ^{[ 1 ]} Se ha desarrollado para aprovechar los resultados del análisis probabilístico de peligro sísmico con el fin de estimar el riesgo sísmico que enfrenta una estructura determinada. Puede considerarse el equivalente dinámico del análisis estático de empuje .

El análisis dinámico- instruccional (IDA) implica realizar múltiples análisis dinámicos no lineales de un modelo estructural bajo una serie de registros de movimiento del suelo , cada uno escalado a varios niveles de intensidad sísmica. Los niveles de escala se seleccionan adecuadamente para someter la estructura a todo el rango de comportamiento, desde elástico hasta inelástico y, finalmente, a inestabilidad dinámica global, donde la estructura prácticamente colapsa. Un procesamiento posterior apropiado permite presentar los resultados en términos de curvas IDA, una para cada registro de movimiento del suelo, que representan la intensidad sísmica, típicamente mediante una medida de intensidad escalar (IM), frente a la respuesta estructural, medida mediante un parámetro de demanda de ingeniería (EDP).

Las posibles opciones para el IM son cantidades escalares (o raramente vectoriales) que se relacionan con la severidad del movimiento del suelo registrado y escalan lineal o no linealmente con su amplitud. El IM se elige adecuadamente para que se puedan producir mapas de peligro apropiados (curvas de peligro) para ellos mediante análisis probabilístico de peligro sísmico. Además, el IM debe correlacionarse con la respuesta estructural de interés para disminuir la cantidad de análisis de historia de respuesta requeridos. ^{[ 2 ]} Las posibles opciones son la aceleración máxima del suelo , la velocidad máxima del suelo o la intensidad de Arias , pero la más utilizada es la aceleración espectral amortiguada al 5% en el período del primer modo de la estructura. Los resultados de estudios recientes muestran que la intensidad espectral (IE) es un IM apropiado. ^{[ 2 ]}

El EDP puede ser cualquier magnitud de respuesta estructural relacionada con daños estructurales, no estructurales o en el contenido. Las opciones típicas son la deriva máxima entre pisos (considerando todos los pisos y el tiempo), las derivas máximas individuales de cada piso y las aceleraciones máximas de cada piso.

El método IDA surgió de la práctica habitual de escalar acelerogramas multiplicándolos por un factor constante para representar movimientos sísmicos más o menos severos que los registrados en un sitio. Dado que los registros naturales disponibles nunca son suficientes para cubrir todas las necesidades posibles, el escalado es un método sencillo, aunque potencialmente problemático (si se usa incorrectamente), para "completar" las lagunas en el catálogo actual de eventos. Aun así, en la mayoría de los casos, los investigadores solo escalan un pequeño conjunto de tres a siete registros, y generalmente solo una vez, para obtener una estimación de la respuesta en el área de interés.

Tras los daños causados ​​por el terremoto de Northridge de 1994 , se puso en marcha el proyecto SAC/FEMA ^{[ 3 ]} para resolver el problema del mal desempeño de los pórticos de acero resistentes a momento debido a la fractura de las conexiones viga-columna. En el entorno creativo de la cooperación en investigación, surgió la idea de someter una estructura a un rango de escala más amplio. Inicialmente, el método se denominó Dynamic Pushover ^{[ 4 ]} y se concibió como una forma de estimar un indicador del colapso global de la estructura. Posteriormente se reconoció que dicho método también permitiría comprobar múltiples estados límite, por ejemplo, para la seguridad de las personas, como es habitual en la mayoría de los métodos de diseño sísmico, pero también para niveles de intensidad inferiores y superiores que representan diferentes niveles de amenaza, como la ocupación inmediata y la prevención del colapso. Así nació la idea del Análisis Dinámico Incremental ^{[ 1 ]} , que fue adoptado y posteriormente popularizado principalmente por investigadores del Centro de Investigación de Terremotos John A. Blume de la Universidad de Stanford . Esto ha tenido ahora un mayor reconocimiento en la comunidad de investigación sísmica y ha dado lugar a varios métodos y conceptos diferentes para estimar el comportamiento estructural.

Se ha planteado un debate sustancial sobre el posible sesgo en los resultados de IDA debido al uso de registros de movimientos del suelo escalados que no caracterizan adecuadamente el peligro sísmico del sitio considerado en diferentes niveles de intensidad sísmica. ^{[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

• C. Allin Cornell

• Informe SAC/FEMA 350
• Informe SAC/FEMA 351
• Publicaciones relacionadas con IDA de D. Vamvatsikos en la Universidad Técnica Nacional de Atenas.