Capítulo Peruano del ACI II Congreso Nacional de Estructuras y Construcción
ANALISIS TIEMPO HISTORIA NO LINEAL EN LA NORMA NTE E.030
Ing. ADOLFO GALVEZ VILLACORTA, MSc. Lima Li ma - Di Dici ciem embr bree 2000 2000
Artículo 4.3.3 NTE E.030 Dice lo siguiente: •
“El anál anális isis is tiem tiempo po hist histori oriaa se podrá podrá reali realizar zar sup supon onien iendo do comp compor ortam tamie ient nto o lineal lineal y elá elást stico ico y deberán utilizarse no menos de cinco registros de aceleraciones horizontales, correspondientes a sismos reales o artificiales. artificiales. Estos registros deberán normalizarse de manera que la aceleración máxima corresponda al valor máximo esperado en el sitio”. sitio”.
•
“Para “Para edifi edificaci cacione oness especi especialm almente ente importa importantes ntes el análi análisis sis dinámico dinámico tiempo tiempo hist historia oria se efectuará considerando considerando el comportamiento comportamiento inelástico inelástico de los elementos de la estructura”.
Se deduce lo siguiente: 1 Normal Normaliza izarr Regis Registro tross a la máxima máxima aceler aceleraci ación ón espe esperad radaa en el siti sitio o (PGA (PGA - Facto Factorr Z). Z). 2 Usar Usar Regi Regist stro ross rea reale less o ar arti tifi fici cial ales es.. 3 Usa Usar cin cinco o más Regi Regist stro ros. s.
OBJETIVOS DE LA PONENCIA 1 Mostrar que la Normalización al PGA introduce niveles altos de incertidumbre. Se plantea Normalizar al Sa[f o,%]. 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.
•MODELO MATEMATICO •CALIBRACION DE RESULTADOS •ANALISIS DINAMICO INCREMENTAL
VIVIENDA DE DOS PISOS Ensayo a Escala Natural CISMID - UNI CURVA DE CAPACIDAD 60
50
40
n T , l a s a B 30 e t n a t r o C
Laboratorio
20
10
0
20
40
60
80
100
120
Desplazamiento Techo 2, mm
140
160
180
200
VIVIENDA DE DOS PISOS Análisis Estático No Lineal "Push Over del Modelo Estructural" CURVA DE CAPACIDAD 60
50
40
n T , l a s a B 30 e t n a t r o C
Laboratorio Modelo
20
10
0
20
40
60
80
100
120
Desplazamiento Techo 2, m m
140
160
180
200
VIVIENDA DE DOS PISOS Análisis Tiempo Historia No Lineal. PGA = 0.10g ~ 1.00g Amortiguamiento 5% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 1974 60
50
40
n T , l a s a B 30 e t n a t r o C
5% Laboratorio Modelo
20
10
0
20
40
60
80
100
120
Desplazamiento Techo 2, m m
140
160
180
200
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 60
50
40
n T , l a s a B 30 e t n a t r o C
10% 5% Laboratorio Modelo
20
10
0
20
40
60
80
100
120
Desplazamiento Techo 2, m m
140
160
180
200
VIVIENDA DE DOS PISOS Capacidad vs Niveles de Riesgo Sísmico Amortiguamiento 10% 20 Registros de Sismos Peruanos 1951 - 1974 60
50
40
n T , l a s a B30 e t n a t r o C
Laboratorio 10% - 50Años 5% - 50 Años 2% - 50 Años
20
10
0 0
5
10
15
20
25
30
Desplazamiento Techo 2, m m
35
40
45
50
NORMALIZACION DE REGISTROS ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos - 5% Amortiguamiento 1.000
0.100
) g ( , a S
0.010
fo = 14 Hz
0.001 0.1
1.0
10.0
Frecuencia, (Hz)
100.0
ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos - 5% Amortiguamiento 1.000
0.100
) g ( , a S
0.010
fo = 14 Hz
0.001 0.1
1.0
10.0
Frecuencia, (Hz)
100.0
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos
16
14
12
n T , L 10 A S A B E 8 T N A T R 6 O C 4
2
0
-
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
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - VALOR MEDIO DEL DESPLAZAMIENTO 16
14
12
n T , L 10 A S A B 8 E T N A T R 6 O C 4
2
0
-
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
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - 01 DESVIACION ESTÁNDAR (64%) INTERVALO DE CONFIANZA 16
14
12
n T , L 10 A S A B E 8 T N A T R 6 O C 4
2
0
-
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
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Directos - 02 DESVIACION ESTÁNDAR (95%) INTERVALO DE CONFIANZA 16
14
12
n T , L 10 A S A B E 8 T N A T R 6 O C 4
2
0
-
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
ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos Normalizados PGA Promedio - 5% Amortiguamiento 1.00
0.10
) g ( , a S
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Normalizados PGA - 64% y 95% INTERVALO DE CONFIANZA
16
0.01 14
12 n T , L 10 A S A B E 8 T N A T R 6 O C
fo = 14 Hz
0.00 0.1
1.0
10.0
Frecuencia, (Hz)
4
2
0 -
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
100.0
ESPECTROS DE RESPUESTA 06 Sismos 66 - 70 - 74 Registros Directos Normalizados Sa [14Hz,5%] 1.000
0.100
) g ( , a S
MAXIMAS RESPUESTAS 06 SISMOS PERUANOS 66 - 70 - 74 Registros Normalizados Sa - 64% y 95% INTERVALO DE CONFIANZA
0.010 16
14
12 n T , L 10 A S A B E 8 T N A T R 6 O C
fo = 14 Hz
0.001 0.1
1.0
10.0
Frecuencia, (Hz)
4
2
0 -
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
100.0
VALOR MEDIO DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL
100% 100%
99%
94%
87%
DIRECT O
86%
NORMAL IZADO Sa Desplazamiento Techo 2
NORMALIZADO PGA
62%
44% 34% 27%
DIRECTO
“NO HAY ERROR SISTEMATICO”
Cortante Basal
DISPERSION DE LA RESPUESTA EST RUCTURAL
4%
La Respuesta Media de la Normalización por PGA y Normalización por Sa , es similar a la respuesta media de los Registros Directos.
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.
4%
NORMALIZADO Sa Desplazamiento Techo 2
NORMALIZADO PGA
Cortante Basal
“MAYOR EFICIENCIA”
VARIACION DEL VALOR MEDIO CON EL ESCALAMIENTO DEL PGA
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)
120
INTENSIDAD 100
96.08
CORTANTE 80
DUCTILIDAD 60
40
20.48 20 7.93 1.00
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
0
La Normalización 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 PGA DIRECTO
NORM ALIZADO 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)
1.60
1.52 1.42
1.40
1.20
INTENSIDAD
1.00
1.08
CORTANTE
0.80
DUCTILIDAD
0.60 0.50
0.40
0.39
0.48
0.38 0.31 0.23
0.20
0.20
0.22
0.22
0.19
0.22
0.22
0.22
0.22
0.08
-
La Normalización al PGA muestra que las incertidumbres de las Respuestas basadas en desplazamientos son sensiblemente mayores que las basadas en cargas.
Registros Reales o Artificiales Dispersiónes de Demanda y Respuesta Estructural Normalizados Sa - Amortiguaniento 10% Directos Escalados
Artificiales
Los Registros artificiales dan resultados menos dispersos que los directos o los registros extranjeros seleccionados.
Extranjeros Directos
0.45 0.40 0.35 n 0.30 ó i s 0.25 r e p 0.20 s i D 0.15
0.10 0.05 -
Sa
Cortante
Ductilidad
Valores Medio de Demanda y Respuesta Estructural Normalizados Sa - Amortiguaniento 10% Directos Escalados
Artificiales
Extranjeros Directos
122% 100% 97%
100%
100% 89%
88% 64%
22%
Sa
Cortante
Ductilidad
“MAYOR EFICIENCIA”
Los Registros artificiales dan Respuestas Estructurales, basadas en desplazamientos, sensiblemente menores que los directos o los extranjeros seleccionados.
“ ERROR SISTEMATICO”
NUMERO DE REGISTROS A USAR Nivel de Confianza y Ancho de banda del Intervalo 70 65
95% ~ +/- 0.10
60 55 50 45 O 40 R T S 35 I
95% ~ +/- 0.15 64% ~ +/- 0.10 64% ~ +/- 0.15 CONFIANZA ~ ANCHO BANDA
G E R 30
25 20 15 10 5 0 0%
10%
20%
30%
40%
DISPERSION DE LA RESPUESTA ESTRUCTURAL EN ESTUDIO
50%
60%
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 [f o,%]: 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%
3
Para otros niveles de confianza o anchos de banda específicos, seleccionar del gráfico el número de registros requeridos.
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