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Normalizacion de registros

analisis tiempo historia

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Normalizacion de registros

  1. 1. ANALISIS TIEMPO HISTORIA NO LINEAL EN LA NORMA NTE E.030 Capítulo Peruano del ACI II Congreso Nacional de Estructuras y Construcción Ing. ADOLFO GALVEZ VILLACORTA, MSc. Lima - Diciembre 2000
  2. 2. Artículo 4.3.3 NTE E.030 • “El análisis tiempo historia se podrá realizar suponiendo comportamiento lineal y elástico y deberán utilizarse no menos de cinco registros de aceleraciones horizontales, correspondientes a sismos reales o artificiales. Estos registros deberán normalizarse de manera que la aceleración máxima corresponda al valor máximo esperado en el sitio”. • “Para edificaciones especialmente importantes el análisis dinámico tiempo historia se efectuará considerando el comportamiento inelástico de los elementos de la estructura”. 1 Normalizar Registros a la máxima aceleración esperada en el sitio (PGA - Factor Z). 2 Usar Registros reales o artificiales. 3 Usar cinco o más Registros. Dice lo siguiente: Se deduce lo siguiente:
  3. 3. OBJETIVOS DE LA PONENCIA 1 Mostrar que la Normalización al PGA introduce niveles altos de incertidumbre. Se plantea Normalizar al Sa[fo,%]. 2 Mostrar que el uso de registros artificiales implica errores sistemáticos que subestiman las Respuestas Estructurales basadas en desplazamientos. Se sugiere usar registros reales, adecuadamente seleccionados. 3 Mostrar que el número de registros es función del tipo de respuesta, la exactitud deseada y el método de Normalización usado. Se sugieren niveles y anchos de banda de los intervalos de confianza.
  4. 4. •MODELO MATEMATICO •CALIBRACION DE RESULTADOS •ANALISIS DINAMICO INCREMENTAL
  5. 5. VIVIENDA DE DOS PISOS Ensayo a Escala Natural CISMID - UNI CURVA DE CAPACIDAD - 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Desplazamiento Techo 2, mm CortanteBasal,Tn Laboratorio
  6. 6. VIVIENDA DE DOS PISOS Análisis Estático No Lineal "Push Over del Modelo Estructural" CURVA DE CAPACIDAD - 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Desplazamiento Techo 2, mm CortanteBasal,Tn Laboratorio Modelo
  7. 7. VIVIENDA DE DOS PISOS Análisis Tiempo Historia No Lineal. PGA = 0.10g ~ 1.00g Amortiguamiento 5% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 1974 - 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Desplazamiento Techo 2, mm CortanteBasal,Tn 5% Laboratorio Modelo
  8. 8. VIVIENDA DE DOS PISOS Análisis Tiempo Historia No Lineal. PGA = 0.10g ~ 1.00g Amortiguamiento 5% y 10% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 1974 - 10 20 30 40 50 60 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Desplazamiento Techo 2, mm CortanteBasal,Tn 10% 5% Laboratorio Modelo
  9. 9. VIVIENDA DE DOS PISOS Capacidad vs Niveles de Riesgo Sísmico Amortiguamiento 10% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 1974 0 10 20 30 40 50 60 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Desplazamiento Techo 2, mm CortanteBasal,Tn Laboratorio 10% - 50Años 5% - 50 Años 2% - 50 Años
  10. 10. ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos - 5% Amortiguamiento 0.001 0.010 0.100 1.000 0.1 1.0 10.0 100.0 Frecuencia, (Hz) Sa,(g) fo = 14 Hz NORMALIZACION DE REGISTROS
  11. 11. ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos - 5% Amortiguamiento 0.001 0.010 0.100 1.000 0.1 1.0 10.0 100.0 Frecuencia, (Hz) Sa,(g) fo = 14 Hz
  12. 12. MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos 0 2 4 6 8 10 12 14 16 - 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 MAXIMO DESPLAZAMIENTO TECHO 2, mm CORTANTEBASAL,Tn
  13. 13. MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - VALOR MEDIO DEL DESPLAZAMIENTO 0 2 4 6 8 10 12 14 16 - 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 MAXIMO DESPLAZAMIENTO TECHO 2, mm CORTANTEBASAL,Tn
  14. 14. MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - 01 DESVIACION ESTÁNDAR (64%) INTERVALO DE CONFIANZA 0 2 4 6 8 10 12 14 16 - 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 MAXIMO DESPLAZAMIENTO TECHO 2, mm CORTANTEBASAL,Tn
  15. 15. MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - 02 DESVIACION ESTÁNDAR (95%) INTERVALO DE CONFIANZA 0 2 4 6 8 10 12 14 16 - 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 MAXIMO DESPLAZAMIENTO TECHO 2, mm CORTANTEBASAL,Tn
  16. 16. ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos Normalizados PGA Promedio - 5% Amortiguamiento 0.00 0.01 0.10 1.00 0.1 1.0 10.0 100.0 Frecuencia, (Hz) Sa,(g) fo = 14 Hz MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Normalizados PGA - 64% y 95% INTERVALO DE CONFIANZA 0 2 4 6 8 10 12 14 16 - 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 DESPLAZAMIENTO MAXIMO TECHO 2, mm CORTANTEBASAL,Tn
  17. 17. ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos Normalizados Sa [14Hz,5%] 0.001 0.010 0.100 1.000 0.1 1.0 10.0 100.0 Frecuencia, (Hz) Sa,(g) fo = 14 Hz MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Normalizados Sa - 64% y 95% INTERVALO DE CONFIANZA 0 2 4 6 8 10 12 14 16 - 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40 1.45 1.50 1.55 1.60 MAXIMO DESPLAZAMIENTO TECHO 2, mm CORTANTEBASAL,Tn
  18. 18. DISPERSION DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL 62% 4% 34% 44% 4% 27% DIRECTO NORMALIZADO Sa NORMALIZADO PGA Desplazamiento Techo 2 Cortante Basal VALOR MEDIO DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL 100% 87% 86% 100% 99% 94% DIRECTO NORMALIZADO Sa NORMALIZADO PGA Desplazamiento Techo 2 Cortante Basal La Respuesta Media de la Normalización por PGA y Normalización por Sa , es similar a la respuesta media de los Registros Directos. “NO HAY ERROR SISTEMATICO” La dispersión de la Respuesta Media Normalizada por PGA es Menor a la de los Registros Directos. Cuando se Normaliza al Sa es menor que las anteriores. “MAYOR EFICIENCIA”
  19. 19. VARIACION DEL VALOR MEDIO CON EL ESCALAMIENTO DEL PGA 1.00 1.04 1.23 2.31 2.95 4.04 1.00 1.05 1.23 2.89 3.95 5.78 1.00 1.00 1.18 7.93 20.48 96.08 0 20 40 60 80 100 120 DIRECTO NORMALIZADO PGA 50% - 50 años (PGA=0.21G) 10% - 50 años (PGA=0.40G) 5% - 50 años (PGA=0.51G) 2% - 50 años (PGA=0.70G) INTENSIDAD CORTANTE DUCTILIDAD La Normalización al PGA muestra que las Respuestas medias, basadas en desplazamientos son mas sensibles que las basadas en cargas.
  20. 20. VARIACION DE LA DISPERSION CON EL ESCALAMIENTO DEL PGA 0.39 0.23 0.22 0.22 0.22 0.22 0.38 0.20 0.19 0.48 0.31 0.08 0.50 0.22 0.22 1.42 1.08 1.52 - 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 DIRECTO NORMALIZADO PGA 50% - 50 años (PGA=0.21G) 10% - 50 años (PGA=0.40G) 5% - 50 años (PGA=0.51G) 2% - 50 años (PGA=0.70G) INTENSIDAD CORTANTE DUCTILIDAD La Normalización al PGA muestra que las incertidumbres de las Respuestas basadas en desplazamientos son sensiblemente mayores que las basadas en cargas.
  21. 21. Dispersiónes de Demanda y Respuesta Estructural Normalizados Sa - Amortiguaniento 10% - 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 Sa Cortante Ductilidad Dispersión Directos Escalados Artificiales Extranjeros Directos Valores Medio de Demanda y Respuesta Estructural Normalizados Sa - Amortiguaniento 10% 100% 100% 100%97% 64% 22% 122% 88% 89% Sa Cortante Ductilidad Directos Escalados Artificiales Extranjeros Directos Registros Reales o Artificiales Los Registros artificiales dan resultados menos dispersos que los directos o los registros extranjeros seleccionados. “MAYOR EFICIENCIA” Los Registros artificiales dan Respuestas Estructurales, basadas en desplazamientos, sensiblemente menores que los directos o los extranjeros seleccionados. “ ERROR SISTEMATICO”
  22. 22. NUMERO DE REGISTROS AUSAR Nivel de Confianza y Ancho de banda del Intervalo 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% DISPERSION DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL EN ESTUDIO REGISTROS 95% ~ +/- 0.10 95% ~ +/- 0.15 64% ~ +/- 0.10 64% ~ +/- 0.15 CONFIANZA~ ANCHO BANDA
  23. 23. Artículo 4.3.3 de la NTE E.030 ESTRATEGIA DE APLICACION 1 Seleccionar 06 Registros DIRECTOS y REALES, que sean adecuados al Riesgo Sísmico considerado. La selección deben realizarla especialistas en sismología. 2 Normalizar los Registros a Sa [fo,%]: es decir a la ordenada, en la frecuencia fundamental de la estructura, del espectro promedio de respuesta de pseudoaceleraciones al nivel de amortiguamiento esperado en el comportamiento estructural. 3 Proceder con los ATHNL respectivos. Según la dispersión de la respuesta en estudio, se sugiere considerar el siguiente número de análisis requeridos: 00%<Dispersión< 20% Usar 06 Registros. 20%<Dispersión< 30% Usar 13 Registros 30%<Dispersión< 40% Usar 24 Registros 40%<Dispersión< 50% Usar 38 Registros 3 Para otros niveles de confianza o anchos de banda específicos, seleccionar del gráfico el número de registros requeridos.
  24. 24. SI USTED DESEA MAYOR INFORMACION O DESEA OBTENER GRATUITAMENTE LOS ACELEROGRAMAS PERUANOS Y EXTRANJEROS UTILIZADOS EN ESTE TRABAJO SIRVASE ESCRIBIR A: agv@amauta.rcp.net.pe

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