Download - Analisis Tiempo Historia No Lineal
Captulo Peruano del ACI II Congreso Nacional de Estructuras y Construccin
ANALISIS TIEMPO HISTORIA NO LINEAL EN LA NORMA NTE E.030
Ing. ADOLFO GALVEZ VILLACORTA, MSc. Lima - Diciembre 2000
Artculo 4.3.3 NTE E.030Dice lo siguiente: El anlisis tiempo historia se podr realizar suponiendo comportamiento lineal y elstico y debern utilizarse no menos de cinco registros de aceleraciones horizontales, correspondientes a sismos reales o artificiales. Estos registros debern normalizarse de manera que la aceleracin mxima corresponda al valor mximo esperado en el sitio. Para edificaciones especialmente importantes el anlisis dinmico tiempo historia se efectuar considerando el comportamiento inelstico de los elementos de la estructura.
Se deduce lo siguiente: 1 Normalizar Registros a la mxima aceleracin esperada en el sitio (PGA - Factor Z). 2 Usar Registros reales o artificiales. 3 Usar cinco o ms Registros.
OBJETIVOS DE LA PONENCIA1 Mostrar que la Normalizacin al PGA introduce niveles altos de incertidumbre. Se plantea Normalizar al Sa[fo,%]. 2 Mostrar que el uso de registros artificiales implica errores sistemticos que subestiman las Respuestas Estructurales basadas en desplazamientos. Se sugiere usar registros reales, adecuadamente seleccionados. 3 Mostrar que el nmero de registros es funcin del tipo de respuesta, la exactitud deseada y el mtodo de Normalizacin usado. Se sugieren niveles y anchos de banda de los intervalos de confianza.
MODELO MATEMATICO CALIBRACION DE RESULTADOS ANALISIS DINAMICO INCREMENTAL
VIVIENDA DE DOS PISOS Ensayo a Escala Natural CISMID - UNI CURVA DE CAPACIDAD60
50
Cortante Basal, Tn
40
30
Laboratorio
20
10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Desplazamiento Techo 2, mm
VIVIENDA DE DOS PISOS Anlisis Esttico No Lineal "Push Over del Modelo Estructural" CURVA DE CAPACIDAD60
50
Cortante Basal, Tn
40
30
Laboratorio Modelo
20
10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Desplazamiento Techo 2, mm
VIVIENDA DE DOS PISOS Anlisis Tiempo Historia No Lineal. PGA = 0.10g ~ 1.00g Amortiguamiento 5% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 197460
50
Cortante Basal, Tn
40
5%
30
Laboratorio Modelo
20
10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Desplazamiento Techo 2, mm
VIVIENDA DE DOS PISOS Anlisis Tiempo Historia No Lineal. PGA = 0.10g ~ 1.00g Amortiguamiento 5% y 10% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 197460
50
Cortante Basal, Tn
40
10%
30
5% Laboratorio Modelo
20
10
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Desplazamiento Techo 2, mm
VIVIENDA DE DOS PISOS Capacidad vs Niveles de Riesgo Ssmico Amortiguamiento 10% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 197460
50
Cortante Basal, Tn
40
Laboratorio
30
10% - 50Aos 5% - 50 Aos 2% - 50 Aos
20
10
0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Desplazamiento Techo 2, mm
NORMALIZACION DE REGISTROSESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos - 5% Amortiguamiento1.000
0.100
Sa, (g)0.010
0.001 0.1 1.0 10.0
fo = 14 Hz100.0
Frecuencia, (Hz)
ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos - 5% Amortiguamiento
1.000
0.100
Sa, (g)0.010
0.001 0.1 1.0 10.0
fo = 14 Hz100.0
Frecuencia, (Hz)
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos
16
14
12
CORTANTE BASAL, Tn
10
8
6
4
2
00.05 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
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - VALOR MEDIO DEL DESPLAZAMIENTO16
14
12
CORTANTE BASAL, Tn
10
8
6
4
2
00.05 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
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - 01 DESVIACION ESTNDAR (64%) INTERVALO DE CONFIANZA16
14
12
CORTANTE BASAL, Tn
10
8
6
4
2
00.05 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
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - 02 DESVIACION ESTNDAR (95%) INTERVALO DE CONFIANZA16
14
12
CORTANTE BASAL, Tn
10
8
6
4
2
00.05 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
ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos Normalizados PGA Promedio - 5% Amortiguamiento1.00
0.10
Sa, (g)
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Normalizados PGA - 64% y 95% INTERVALO DE CONFIANZA16
0.0114
12
CORTANTE BASAL, Tn
10
8
0.006
fo = 14 Hz0.1 1.0 10.0 100.0
Frecuencia, (Hz)4
2
00.05 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
ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos Normalizados Sa [14Hz,5%]1.000
0.100
Sa, (g)
0.01016
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Normalizados Sa - 64% y 95% INTERVALO DE CONFIANZA
14
12
CORTANTE BASAL, Tn
10
0.0018
fo = 14 Hz0.1 1.0 10.0 100.0
6
Frecuencia, (Hz)
4
2
00.05 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
VALOR MEDIO DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL
100% 100% 87%
99% 86%
94%
La Respuesta Media de la Normalizacin por PGA y Normalizacin por Sa , es similar a la respuesta media de los Registros Directos.NO HAY ERROR SISTEMATICO
DIRECTO
NORMALIZADO SaDesplazamiento Techo 2
NORMALIZADO PGA
Cortante Basal
DISPERSION DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL
62%
44% 34% 27%
4%DIRECTO
La dispersin 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
4%NORMALIZADO PGA
NORMALIZADO Sa Desplazamiento Techo 2 Cortante Basal
VARIACION DEL VALOR MEDIO CON EL ESCALAMIENTO DEL PGA50% - 50 aos (PGA=0.21G) 10% - 50 aos (PGA=0.40G) 5% - 50 aos (PGA=0.51G) 2% - 50 aos (PGA=0.70G)
DIRECTO120
NORMALIZADO PGA
INTENSIDAD100 96.08
CORTANTE80
DUCTILIDAD60
40
20.48 20 7.93 1.00 0 1.00 1.00 1.04 1.05 1.00 1.23 1.23 1.18 2.31 2.89 2.95 3.95 4.04
5.78
La Normalizacin al PGA muestra que las Respuestas medias, basadas en desplazamientos son mas sensibles que las basadas en cargas.
VARIACION DE LA DISPERSION CON EL ESCALAMIENTO DEL PGADIRECTO1.60 1.52 1.42 1.40
NORMALIZADO PGA
50% - 50 aos (PGA=0.21G)
10% - 50 aos (PGA=0.40G)
5% - 50 aos (PGA=0.51G)
2% - 50 aos (PGA=0.70G)
1.20
INTENSIDAD CORTANTE DUCTILIDAD0.50 0.39 0.38 0.31 0.23 0.20 0.22 0.22 0.19 0.22 0.22 0.22 0.48
1.08
1.00
0.80
0.60
0.40
0.22
0.20 0.08
-
La Normalizacin al PGA muestra que las incertidumbres de las Respuestas basadas en desplazamientos son sensiblemente mayores que las basadas en cargas.
Registros Reales o ArtificialesDispersines de Demanda y Respuesta Estructural Normalizados Sa - Amortiguaniento 10%Directos Escalados0.45 0.40 0.35
Artificiales
Extranjeros Directos
Dispersin
0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 -
Los Registros artificiales dan resultados menos dispersos que los directos o los registros extranjeros seleccionados. MAYOR EFICIENCIA
Sa
Cortante
Ductilidad
Valores Medio de Demanda y Respuesta Estructural Normalizados Sa - Amortiguaniento 10% Directos Escalados 122% 100% 97% 100% 88% 64% 100% 89% Artificiales Extranjeros Directos
22%
Los Registros artificiales dan Respuestas Estructurales, basadas en desplazamientos, sensiblemente menores que los directos o los extranjeros seleccionados. ERROR SISTEMATICO
Sa
Cortante
Ductilidad
NUMERO DE REGISTROS A USAR Nivel de Confianza y Ancho de banda del Intervalo70 65 60 55 50 45 REGISTROS 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0%
95% ~ +/- 0.10 95% ~ +/- 0.15 64% ~ +/- 0.10 64% ~ +/- 0.15 CONFIANZA ~ ANCHO BANDA
10%
20%
30%
40%
50%
60%
DISPERSION DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL EN ESTUDIO
Artculo 4.3.3 de la NTE E.030 ESTRATEGIA DE APLICACION1 2 Seleccionar 06 Registros DIRECTOS y REALES, que sean adecuados al Riesgo Ssmico considerado. La seleccin deben realizarla especialistas en sismologa. 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. Segn la dispersin de la respuesta en estudio, se sugiere considerar el siguiente nmero de anlisis requeridos: 00%