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En ocasiones el procedimiento de diseño no incluye una revisión de la seguridad ante el colapso, solo se supone que al obedecer ciertos requisitos de ductilidad, la estructura tendrá la capacidad de disipación inelástica de energía para así evitar el colapso.

Existe un procedimiento de diseño sísmico originado en Nueva Zelanda llamado diseño por capacidad, el cual pretende revisar las condiciones que se presentan en la estructura en su comportamiento no lineal y garantizar que ésta tenga la capacidad de disipación inelástica de energía.

En forma simplificada, se elige un mecanismo de comportamiento inelástico de la estructura que garantice la ductilidad deseada y se diseñan las secciones críticas de dicho mecanismo (aquellas donde se desea aparezcan articulaciones plásticas) para las fuerzas que se generan en ellas según el sismo de diseño. Después se revisa las diferentes secciones para los distintos estados límite, con las fuerzas que aparecen en ellas al formarse el mecanismo y aplicar un factor de seguridad para garantizar que no alcancen su capacidad cuando se forme el mecanismo.

Se debe conocer las fuerzas y momentos debidos a las cargas permanentes que afectan previamente a la estructura misma (cargas vivas y muertas); antes de determinar los efectos de las cargas laterales. La resistencia de los elementos estructurales deben ser mayores que las demandas provenientes de dichas cargas, en

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el paso inicial del análisis se considera que el edificio se encuentra dentro de su comportamiento elástico, posteriormente se aplican incrementalmente las fuerzas laterales que representan al sismo hasta que alguna sección crítica de algún elemento alcanza su máxima resistencia y ocurre una falla local (fluencia o agrietamiento), lo cual modifica su rigidez ante cargas adicionales. Con estas rigideces modificadas se continúan aplicando las cargas laterales hasta que ocurre otra falla local y se procede hasta que la estructura colapsa.

2.4.1 Respuesta No lineal de sistemas estructurales.

La respuesta inelástica de toda una estructura depende de las propiedades de los elementos estructurales que la componen y éstos a su vez del comportamiento de las secciones transversales y de los materiales que las conforman, también depende del número de secciones que incursionen en el rango inelástico y de la secuencia del mecanismo de falla.

El mecanismo de comportamiento no lineal de la estructura depende del tipo y número de secciones que sobrepasen la etapa lineal, mientras más sean las secciones que participen en la deformación no lineal y mientras más dúctil sea su comportamiento, la estructura en conjunto tendrá mayor ductilidad, por lo que es importante aplicar el diseño por capacidad el cual consiste en dar a las diferentes partes de la estructura resistencia tal que cuando actué en conjunto como un sistema se desarrollé la máxima ductilidad posible.

2.4.2 Respuesta No lineal de elementos estructurales.

El comportamiento no lineal de los materiales se representa por medio de rotulas plásticas que se generan en zonas específicas a lo largo de la longitud del elemento.

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Una rotula plástica es aquel punto en la sección que no es capaz de absorber mayor momento a flexión y empieza únicamente a rotar, la cual se genera a una longitud que varía de acuerdo al tipo de conexión.

La degradación de la rigidez calculada es la que genera la formación de rótulas plásticas en los elementos estructurales, sean vigas, columnas, paredes de corte; específicamente en las partes rígidas cerca de las uniones vigas-columnas o en los empotramientos; sin embargo en partes flexibles que poseen la ductilidad necesaria para disipar la energía inducida no se formarán las rótulas. La longitud rígida para la formación de rótulas, dependerá del elemento estructural que se analice y de las condiciones de apoyo. No será la misma para una pared estructural que para una viga o una columna, ya que la rotación del extremo rígido será diferente para cada uno de ellos. De manera general, se establece que la rótula plástica se formará en la unión de la parte rígida con la flexible en el instante que el acero a tensión en un elemento alcance la fluencia, se considera que en ese punto la sección del elemento no será capaz de soportar las acciones impuestas.

Es deseable distribuir las rótulas plásticas a través de una estructura seleccionando el mecanismo total del colapso (diseño de columna fuerte-viga débil). La formación de rótulas plásticas en las columnas, normalmente sujetadas a altas fuerzas axiales, no es deseable porque la capacidad de la deformación de columnas bajo alta fuerza axial es pequeña. Es más deseable forzar el rendimiento por flexión en los extremos de vigas donde es fácil desarrollar una gran deformación plástica por la flexión. Sin embargo, el rendimiento del nivel de la azotea no es deseable porque el agrietarse asociado a la fluencia por flexión puede causar su falla de funcionamiento. Es necesario formar la bisagra plástica en el fondo de las columnas del primer nivel para la formación del mecanismo plástico total, pero la formación de rótulas plásticas en las columnas del primer nivel, sujetada a la alta fuerza axial, debe ser retrasada

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tanto cuanto sea posible proporcionando una resistencia a la flexión extraordinariamente más alta.

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