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Magíster En Ingeniería Estructural Geotécnica
CURSO: INGENIERIA GEOTECNICA SISMICA
Fecha de entrega:
Estructural Geotécnica
TAREA Nº 1
SIGLA: IEG 3660
INGENIERIA GEOTECNICA SISMICA
ALUMNOS: ALDO CAMPOS
PROFESOR: ESTEBAN SAEZ
Fecha de entrega: 30 de agosto de 2012
BIMESTRE 3
2012
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INGENIERIA GEOTECNICA SISMICA
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ENUNCIADO DE TAREA 1
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Desarrollo
a) Construcción de modelo DeepSoil bajo hipótesis de Elasticidad Lineal, usando analisis
lineal espectral.
Para esto se considera un modelo DeepSoil configurado en el modo por método de análisis
lineal espectral
Se ingresan los valores de cada estrato de acuerdo a la tabla indicada en enunciado de la
tarea. Se considera que la tabla prevalece sobre dibujo, en el estrato inferior, la altura
utilizada es de 27m.
Datos de estratigrafía sector sector El Almendral
Luego se considera modelar un semiespacio elástico con las propiedades de roca indicadas
en el enunciado.
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En el siguiente paso se utiliza la FFT como metodo de transformada y un modulo de rigidez
de corte complejo, incorporando el amortiguamiento de la forma G = G (1 + 2 i ζ).
Realizamos una análisis para las componentes L y T del registro de afloramiento de la Universidad
FSM, y lo comparamos con los registros reales en el sector El Almendral
El sismo de entrada (Input) corresponde al Sismo L (longitudinal) en la zona de UFSM. A
continuación se muestran los registros de aceleración, velocidad y desplazamiento.
Además se muestra el espectro de respuesta elástico para una amortiguamiento del 5% del Cc.
El resultado con la hipotesis de elasticidad lineal para la aceleracion Longitudinal, en El Almendral
lo muestra la siguiente figura.
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Comparativamente, ponemos el registro longitudinal correspondiente al sector del Almendral
Amplificación espectral (Amplitud de Fourier sup/ Amplitud de Fourier basal).
Espectro de Pseudoaceleracion PSa longitudinal, calculado por método lineal espectral, para El
Almendral
Comparativamente, ponemos el Espectro de Pseudoaceleracion PSa Longitudinal @5% de
amortiguamiento critico (en adelante Cc) correspondiente al sector del Almendral efectivamente
registrado.
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El segundo sismo de entrada (Input) corresponde al Sismo T (Transversal) en la zona de UFSM. A
continuación se muestran los registros de aceleración, velocidad y desplazamiento.
Además se muestra el espectro de respuesta elástico para una amortiguamiento del 5% del Cc.
El resultado con la hipotesis de elasticidad lineal para la aceleracion Transversal, en El Almendral
lo muestra la siguiente figura.
Comparativamente, ponemos el registro Transversal correspondiente al sector del Almendral
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Espectro de Pseudoaceleracion PSa @5% de Cc, Transversal, calculado por método lineal
espectral, para El Almendral
Comparativamente, ponemos el Espectro de Pseudoaceleracion PSa Transversal @5% de Cc
correspondiente al sector del Almendral efectivamente registrado.
Análisis:
Se observa una significativa diferencia en los espectros de respuesta, tanto en la frecuencia de
maxima amplitud, asi como en la amplitud total, donde el cálculo por la suposición lineal alcanza a
más que duplicar el valor máximo del espectro de PSa.
La columna de suelo no atenúa entre los registros usados como basal y superficial. Los valores
máximos calculados se dan en 0.13s, mientras el registro del 27F/10 muestra un valor máximo en
0.82s.
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b) Construcción de modelo DeepSoil bajo teoría Lineal Equivalente,
Para esto se considera un modelo DeepSoil como método lineal equivalente, usando curvas
de degradación proporcionadas para este análisis.
Utilizaremos los mismo estratos usados en el ejemplo anterior, partiendo de un modelo de
lineal equivalente.
Se dividen los estratos en altura compatible para propagar una onda de 20Hz según la
velocidad de onda de corte.
Tomaremos las curvas de degradación de rigidez y curva de amortiguamiento en función de la
deformación.
1er estrato Relleno:
Se ingresa una curva de degradación para arenas, considerando la curva inferior de Seed y
Idriss.
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2do arena fina y 4to estrato arena fina y gruesa:
Se ingresa una curva de degradación para arenas, definida para este trabajo. Se ingresa un
maximo de 19 puntos igualmente espaciados de la curva original.
3er estrato - Limo:
Se ingresa una curva de degradación para Limos, definida para este trabajo. Se ingresa un
maximo de 19 puntos igualmente espaciados de la curva original.
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La subdivision de los estratos debe considerar que el análisis sea capas de representar la
propagacion de ondas de corte hasta de 20 Hz, considerando que la energia sísmica en Chile se
concentra hasta los 15 Hz. Este análisis se debe hacer solamente para los analisis tiempo historia,
pero se realiza en esta etapa y traspasado el modelo geometrico al capíitulo siguiente.
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Al realizar un análisis lineal equivalente, la deformación efectiva eficaz tiene que ser definido.
Calculada como un porcentaje de la deformación máxima, se utiliza para obtener nueva
estimaciones de módulo de corte y coeficiente de amortiguamiento. El valor recomendado es de
0,65 (65%).
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Los estratos se configuran de en el software DeepSoil como se muestra a continuacion.
El resultado con la hipotesis lineal equivalente para la aceleracion Longitudinal, en El Almendral lo
muestra la siguiente figura.
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Espectro de Pseudoaceleracion PSa @5% de Cc, Longitudinal, calculado por método lineal
equivalente, para El Almendral
Comparativamente, ponemos el Espectro de Pseudoaceleracion PSa Longitudinal @5% de Cc
correspondiente al sector del Almendral efectivamente registrado.
El resultado con la hipotesis lineal equivalente para la aceleracion Transversal, en El Almendral lo
muestra la siguiente figura.
Espectro de Pseudoaceleracion PSa @5% de Cc, Longitudinal, calculado por método lineal
equivalente, para El Almendral
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Comparativamente, ponemos el Espectro de Pseudoaceleracion PSa Transversal @5% de Cc
correspondiente al sector del Almendral efectivamente registrado.
Analisis:
Ambos espectros de respuesta calculados en superficie tienen su valor máximo en 0.13s, mientras
el espectro medido el 27F/10 muestra los valores pico en 0.82s. La frecuencia de resonacia de la
columna de suelo, tiene un periodo de 0.82 s.
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c) Construccion de un modelo No lineal (drenado).
Para la construccion del modelo no lineal drenado, usaremos el modelo no lineal de y
Dependiente de la presion MRDF (método de la UIUC – Universidad de Illinois, Urbana Champaign)
Modelo de reduccion de rigidez y amortiguamiento.
Los parámetros usados se obtuvieron partiendo como base de las curvas de degradación
entregados para este trabajo. Se utiliza el metodo MRDF-UIUC, consistente con introducir un
factor de reducción R, en funcion de los parametros de ajuste P1, P2 y P3.
Relleno
Arena
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Limo
El resumen de los parametros utilizados lo muestra la tabla siguiente.
Se compara los resultados solucionados en dominio de tiempo y frecuencia, para amortiguamiento
dependiente de la rigidez. En este caso se utilizó modos 1 y 8. Se analizaron las diferencias entre
el método de resolución lineal en el dominio del tiempo y la frecuencia.
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Comparativamente, ponemos el registro longitudinal correspondiente al sector del Almendral
,medido el 27F/10.
La curva de desplazamientos máximos para cada estrato.
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Analisis:
El método no lineal en el dominio del tiempo, presenta una máximo de respuesta en superficie en
la frecuencia 0.13s, con un Sa @5% de Cc de 0.8G. El registro del 27F/10, en sector de El
Almendral tiene un máximo en 0.82s.
El espectro de respuesta del registro en afloramiento rocoso de USM, muestra un valor máximo en
0.13s.