Analisis Espectral Vs Tiempo historia - Peru

[luiszavaleta]

!! AYUDA URGENTE !!
Estoy realizando un analisis espectral y un tiempo historia linel para un mismo modelo de muros de ductilidad limitada.
Para el Analisis espectral empleo el espectro de la norma peruana E 030 que considera un sismo moderado.
Para el Analsis tiempo historia lineal empleo el acelerograma del sismo de Lima 1974 con aceleracion pico de 1.925 m/s2.
El modelo de muros de ductilidad limitada es un edificio sencillo de dos ambientes, esto a manera de prueba para ver los resultados que arroja el ETABS 9.5.0.

Ahora, ejecuto el Etabs y obtengo los siguientes desplazamientos de los CENTROS DE MASAS.

Analisis espectral: Desplazamientos en X (metros) (0.75R)

Nivel 4 = 0.0017
Nivel 3 = 0.0013
Nivel 2 = 0.0008
Nivel 1 = 0.0004

Desplazamientos en Y (metros) (0.75R)

Nivel 4 = 0.0032
Nivel 3 = 0.0023
Nivel 2 = 0.0014
Nivel 1 = 0.0006

Analisis Tiempo Historia lineal: Desplazamientos en X (metros)

Nivel 4 = 0.0007
Nivel 3 = 0.0005
Nivel 2 = 0.0003
Nivel 1 = 0.0001

Desplazamientos en Y (metros)

Nivel 4 = 0.0011
Nivel 3 = 0.0008
Nivel 2 = 0.0005
Nivel 1 = 0.0002

Para el caso del Espectral obtuve los desplazamientos multiplicando por 0.75R como manda la norma.
Para el caso del Tiempo historia lineal los desplazamientos que obtuve son los que arroja directamente el Etabs, ya que esta actuando un sismo real y no hay necesidad de escalarlo por algun factor.
Los lineamientos anteriores son los que he supuesto para el desarrolo de mi trabajo.

En cuanto a los desplazamientos, me estan saliendo datos incongruentes ya que el Espectro me arroja desplazamientos muy mayores a los del Ssimo del 74.Asi tambien se presenta la misma tendencia para las derivas de entrepiso.
Lo correcto no seria que los desplazamientos del sismo del 74 esten un poco por encima de los del espectro, pero sin tanta diferencia.

Tengo estas dudas:

1) Si para el caso espectral he escalado por 0.75R los desplazamientos que bota directamente el Eabs y para el caso Tiempo historia he tomado los desplazamientos que arroja directamente el Etabs, ya que esta actuando un sismo real y no hay necesidad de escalarlo por algun factor.
¿porque me sale tanta diferencia de los desplazmientos entre ambos analisis?

2) ¿Tengo algun error de concepto en lo anteriormente planteado?
3) ¿No es logico comparar un Espectral moderado con un sismo como el de lima 1974? ¿Estan al mismo nivel de comparación?
4) ¿El Etabs 9.5.0 necesita asignar algun parametro o factor en especial para el Analisis Tiempo historia?
5) ¿Para ver los desplazamientos de Tiempo historia en Etabs 9.5.0 , tambien se los deberia multiplicar por el 0.75R ? ya que si multiplico los desplamientos del tiempo historia por 0.75R me salen ligeramente mayores a los del Espectral
6) ¿tengo algun error en el ingreso de datos del acelerograma, Factor de escala o algun otro parametro?
7) ¿tengo algun error en el modelamiento del edificio?
¿el Etabs 9.5.0 tiene manera distinta de calcular los desplamiento tiempo historia a comparacion del SAP 2000?

Para que puedan revisar mis archivos, adjunto el modelo espectral y el tiempo historia, asi como el archivo de origen de acelerograma del 74 y el archivo preparado para el ingreso de dicho acelerograma al Etabs 9.5.0.
Muy agradecido por la respuesta de este Foro.

[DavidQCh3]

Hola, tu estas haciendo analisis elasticos es decir lineales dinamicos....cuando multiplicas por 0.75R a tu desplazamiento elastico lo que obtienes es tu desplazamiento inelastico, en tu analisis tiempo historia tambien debes multiplicar por algun factor..porque tu tiempo historia es lineal..si tu tiempo historia fuera no lineal (es decir considerando degradacion de resistencia y rigidez y uses algun modelo histeretico no lineal) entonces si no tendrias q multiplicar por ningun factor y estos desplazamientos si podrian ser comparados con los obtenidos del analisis lineal muplitiplicado por 0.75R.

Saludos.

[luiszavaleta]

Muchas gracias por su respuesta, a eso casualmente queria llegar, es decir que al ser el espectral y el tiempo historia, analisis lineales, a ambos se los debe multiplicar por algun factor, en el caso del Espectral sera por 0.75R, pero en el caso del Tiempo historia tambien se deberia multiplicar por algun factor

Ahora mis dudas son:
1) ¿ que factor tendria que usar para hallar los desplazamientos?

2) ¿este factor tambien tendria que divirlo entre los datos del acelerograma , ya que si estoy amplificando los desplazamientos, tambien tendria que reducir las fuerzas usando el mismo principio de la norma E 030?
Quisiera saber que tan cierto y posible es lo anteriormente planteado.

Agradezco su respuesta.

[escudo]

Muchas gracias por su respuesta, a eso casualmente queria llegar, es decir que al ser el espectral y el tiempo historia, analisis lineales, a ambos se los debe multiplicar por algun factor, en el caso del Espectral sera por 0.75R, pero en el caso del Tiempo historia tambien se deberia multiplicar por algun factor

Ahora mis dudas son:
1) ¿ que factor tendria que usar para hallar los desplazamientos?

2) ¿este factor tambien tendria que divirlo entre los datos del acelerograma , ya que si estoy amplificando los desplazamientos, tambien tendria que reducir las fuerzas usando el mismo principio de la norma E 030?
Quisiera saber que tan cierto y posible es lo anteriormente planteado.

Agradezco su respuesta.

Hola, si tu fin es meramente comparativo, te sugiero considerar un análisis lineal para el análisis modal espectral, sino estas comparando un modelo no lineal con ductilidad con uno lineal. En ese escenario, es lógico que el primero te de mayores desplazamientos.

La otra alternativa (mucho más complicada) sería que hicieras un modelo no lineal de tiempo historia, pero ahí tendrias que definir algun modelo que considere la degradación de resistencia y rigidez de tus secciones.

[DavidQCh3]

uhmm....el analisis modal solo puede ser lineal...no existe..el modal no lineal...
Se me ocurre darte unos tips...primero..el tiempo historia no se hace con un solo sismo, la norma peruana pide como mínimo 5, el FEMA 356 pide como minimo 3 pero considerar valores maximos..para valores promedio...como minimo pide 7, el espectro de la norma corresponde a un sismo severo....es un espectro elastico que se convierte a inelastico dividiendo por el R, para tu tiempo historia si quieres usar un solo sismo lo logico seria que transformes ese espectro en un acelerograma, hay un programa de un PhD japones que estubo en el Cismid que hace eso...y es gratis, con ese acelerograma "típico" podrias hacer un tiempo historia, ahora si usas acelerogramas reales como los del 69, 71...2007...debes normalizar a un valor que se asemeje al del sismo severo correspondiente al espectro, en realidad se tiene que elegir sismos..porque las respuestas en un tiempo historia son muy muy variables, ese es el primer paso amigo, ya luego los desplazamientos es otro asunto.

[escudo]

....es un espectro elastico que se convierte a inelastico dividiendo por el R,

Con no lineal me refiero a la respuesta de la estuctura, es decir que tiene incursión en el rango inelástico.

Lo que yo creo es que el autor del tema le interesa más comparar 2 metodologías de análisis dinámico más que diseñar la estructura, comparar las respuestas máximas para el análisis modal y el tiempo historia. En ese caso, reitero, si el fin es solo comparativo deberias utilizar el análisis modal con el espectro elástico, así estarias comparando la respuesta elástica de la estructura para ambos métodos. Si utilizas un espectro inelástico, dificilmente obtendrás respuestas parecidas para ambos métodos ya que el fenómeno no lineal (incursión en el rango elástico) es mucho más complicado de representar en el análisis tiempo historia.

Si obtienes diferencias en la respuesta elástica, estas se deberán a diferencias entre el espectro utilizado en el análisis modal con el espectro del acelerograma utilizado en el análisis tiempo historia (si por ejemplo el sismo es de servicio es lógico que tengas menores respuestas comparadas a un sismo severo).

Por lo mismo, si tu fin es comparar las metodologías, si en vez del espectro elástico de la norma utilizas el espectro elástico del acelerograma deberías obtener las mismas respuestas máximas tanto para el análisis modal como para el análisis tiempo historia.

saludos

[DavidQCh3]

uhmm...bueno mi consejo final...si quieres comparar metodos elasticos...has tu analisis de superposicion modal espectral con el unico espectro que nos da nuestra norma es decir sismo severo...probabilidad de excedencia de 10% en 50 años, ojo hablo del espectro inelastico dividido por el R...y lo unico equitativamente comparable es un tiempo historia modal es decir...las respuestas en el tiempo para cada modo...alli si debes obtener....lo mismo.
Si quieres comparar metodos inelasticos...para calcular los desplazamientos laterales consideranco inelasticidad hay 2 metodologias bien conocidas que son analisis no lineales estaticos:
1.- Metodo del espectro de capacidad.
2.- Metodo de los coeficientes de desplazamiento.
con ellos obtienes los desplazamientos maximos inelasticos....los cuales pueden ser comparados con un analisis tiempo historia no lineal.
Saludos.

[luiszavaleta]

Agradezco sus valiosas respuestas, me son de gran ayuda.
Ahora he realizado un modelo pero en el SAP2000 v12 de un Edificio de 5 pisos con sistema Estructural Dual.
He realizado un Analisis Espectral (segun norma E030) y un Analisis Tiempo historia con el sismo de Chimbote 1970, Obteniendo los siguientes resultados:

ANALISIS ESPECTRAL (segun norma E030)

DESPLAZAMIENTO ABSOLUTO INELASTICO DE LOS CENTRO DE MASAS DIRECCION XX (0,75R) SISTEMA DUAL (metros)

CM1 0,00354

CM2 0,00887

CM3 0,01506

CM4 0,02127

CM5 0,02703

ANALISIS TIEMPO HISTORIA (SISMO CHIMBOTE 1970)

DEZPLAZAMIENTO REAL DE LOS CENTROS DE MASAS SISMO 70 XX SISTEMA DUAL (metros)

CM1 0,00413

CM2 0,01056

CM3 0,01818

CM4 0,02593

CM5 0,03316

Se observa que los desplazamientos ocasionados por el Sismo de 1970 son mayores que los del Espectro E030. Para este caso y usando el Sap2000 v12 si se evidencia que el Analisis Tiempo Historia arroja datos mas elevados que el Espectro E030. basandome en estos resultados:
- ¿Porqué al hacer esta comparacion en el ETABS los desplazmientos con Tiempo Historia salen menores a los del Espectro?, siendo ambos modelos lineales y elasticos.

ADJUNTO en el Archivo MODELO SAP: - modelo del edificio en Etabs
- hoja de Excel con comparacion de desplazamientos
Agradezco anticipadamente sus respuestas

[caebc]

Agradezco sus valiosas respuestas, me son de gran ayuda.
Ahora he realizado un modelo pero en el SAP2000 v12 de un Edificio de 5 pisos con sistema Estructural Dual.
He realizado un Analisis Espectral (segun norma E030) y un Analisis Tiempo historia con el sismo de Chimbote 1970, Obteniendo los siguientes resultados:

ANALISIS ESPECTRAL (segun norma E030)

DESPLAZAMIENTO ABSOLUTO INELASTICO DE LOS CENTRO DE MASAS DIRECCION XX (0,75R) SISTEMA DUAL (metros)

CM1 0,00354

CM2 0,00887

CM3 0,01506

CM4 0,02127

CM5 0,02703

ANALISIS TIEMPO HISTORIA (SISMO CHIMBOTE 1970)

DEZPLAZAMIENTO REAL DE LOS CENTROS DE MASAS SISMO 70 XX SISTEMA DUAL (metros)

CM1 0,00413

CM2 0,01056

CM3 0,01818

CM4 0,02593

CM5 0,03316

Se observa que los desplazamientos ocasionados por el Sismo de 1970 son mayores que los del Espectro E030. Para este caso y usando el Sap2000 v12 si se evidencia que el Analisis Tiempo Historia arroja datos mas elevados que el Espectro E030. basandome en estos resultados:
- ¿Porqué al hacer esta comparacion en el ETABS los desplazmientos con Tiempo Historia salen menores a los del Espectro?, siendo ambos modelos lineales y elasticos.

ADJUNTO en el Archivo MODELO SAP: - modelo del edificio en Etabs
- hoja de Excel con comparacion de desplazamientos
Agradezco anticipadamente sus respuestas

uyyyy de verdad?? pq? si supuestamente el sismo es SEvERO?

[jocsan]

He revisado tu analisis y temo que has cometido algunos errores, y en otras cosas no lo entiendo:

1.- la losa que asignaste no tiene un auto mesh por lo tanto no va transferir adecuadamente los esfuerzos (ya que esta se apoya en las esquinas), por lo que deberias dividir la losa manual mente (recomiendo) o con automesh (el tuyo esta desactivado).

2.- por que en "time history cases" tu multiplicas por un factor de 1x10-5, no lo entiendo hay alguna consideración en tu modaleado?.

3.- estas trabajando con tiempo historia (iba a hacer una tesis sobre ello pero me tardaría años en terminarla así que deserte). Deberías trabajar con vectores de Ritz y no con los ejivectores.

4.- comparar tiempo historia con espectro respuesta es mas complicado de lo que parece, te sugiero lo siguiente (si quieres averiguar). compáralos con diferentes timpo-historia), te darás cuenta que varían mucho entre ellos, eso se debe (una de las razones), a que cuando el periodo se acerca al periodo natural hallado en la estructura, esta resuena, y los valores se disparan. Basta que cambien un poco para que se acerquen a otro periodo natural y resuena de diferente manera (por los modos de vibración).

Para finalizar lo que hacemos son idealizaciones de como se comportan las estructuras mas no sabes exactamente como lo hacen.

Saludos, espero te de una mejor idea.

[arnaldovergara]

Hola, soy nuevo en estoy y tengo algunas acotaciones y dudas con respecto a los comentarios hechos anteriormente, es cierto, claramente se espera que las respuestas del análisis tiempo historia sean inferiores al del análisis espectral modal, debido a que este representa el comportamiento real de la estructura y no una aproximación como lo hace el espectral modal.
En estos momentos me encuentro realizando mi trabajo de titulo y mi tema es referente a comparar tres métodos de escalamientos sísmicos que proponen tres códigos extranjeros, estos corresponden a la normativa europea (Eurocode8), normativa neozelandesa (NZS1170.5) y las recomendaciones de diseño norteamericana (ASCE/SEI 41-06). Mi objetivo es justamente comparar estos métodos ya que al considerar un grupo de 15 terremotos en un análisis de respuesta en el tiempo no lineal (considerando la no linealidad física y geométrica que considera el modelo del software Seismostruct) estas son distintas siendo que cada análisis considera el mismo grupo de terremotos pero su escalamiento es distinto. La normativa chilena no especifica nada sobre como escalar los registros y cual es el método que se debe aplicar, entonces considere el análisis espectral modal propuesto por la NCh2369 of 2003 y analice los mismos modelos en el programa RM Adv ance, es aquí es donde tengo mis dudas ya que son comparable estos dos análisis, al aplicar este es necesario multiplicar por algún factor las respuestas para considerar las no linealidades del programa?, entonces si fuera si la respuesta estos dos análisis serian comparables.