Experimental study of the fundamental frequencies of structural models in the face of scaled and artificial earthquakes.
DOI:
https://doi.org/10.47187/perf.v1i25.116Keywords:
fundamental frequencies, dynamic analysis, vibration table, fourier transformAbstract
The instrumentation of buildings allows us to evaluate and analyze the design of an existing building, and identify possible damage after the occurrence of a moderate to severe seismic event, considering the fundamental frequency as an essential parameter in the Dynamics of Structures. The purpose of this study is to analyze the fundamental frequencies of six structural models, and to compare the results obtained with the Modal Spectral and Step by step descriptive methods of analysis over time. The experimental analysis was carried out on the Quanser XY Shake Table III vibration table using three cortical and three subduction seismic recordings, in addition to four appropriately generated artificial accelerograms. The experimental phase consisted of the construction and testing of the models, finding the recorded accelerations of the earthquakes and selected accelerograms scaled to a displacement of 2.5 cm. Finally, the dynamic responses obtained experimentally were taken from the time domain to the frequency domain through the Fast Fourier Transform, for which a subroutine was developed in MATLAB that included the Butterworth filter and smoothing using the Konno & Ohmachi function, which directly processes the accelerations delivered by the accelerometer.
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References
Taipe L. Análisis de las ecuaciones de predicción de movimientos de suelo para el Ecuador utilizando datos registrados durante el periodo 2000 – 2011 en las estaciones sísmicas de banda ancha y acelerógrafos. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental. Quito. Ecuador; 2013.
Parra K. & Sarango J. Análisis estadístico del periodo experimental de vibración en edificios aporticados de hormigón armado en el Distrito Metropolitano de Quito. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental. Quito. Ecuador; 2016.
Panella D. Frau C. Tornello M. IDENTIFICACIÓN DE REGISTROS SÍSMICOS IMPULSIVOS PARA. Mecánica Computacional. 2013.
Gasparini, D. A., and Vanmarcke, E. H. Simulated earthquake motions compatible with prescribed response spectra. Evaluation of Seismic Safety of Buildings Report No. 2, Department of Civil Engineering, Massachusetts Institute of Technology, USA; 1976.
Marco Mucciarelli, Angelo Masi, Maria Rosaria Gallipoli, Paolo Harabaglia, Analysis of RC Building Dynamic Response and Soil-Building Resonance Based on Data Recorded during a Damaging Earthquake (Molise, Italy, 2002); 2004.
Paspuezán P. & Vargas D. Evaluación de las respuestas máximas obtenidas a través del análisis paso a paso en el tiempo con acelerogramas artificiales generados mediante software, en cuatro edificios de distinto período, ubicados en Quito y Pedernales. Universidad Central del Ecuador. Facultad de Ingeniería. Ciencias Físicas y Matemática. Quito. Ecuador; 2018.
Carrillo C. Fundamentos del Análisis de Fourier. Vigo, España; 2003.
Sandoval V. & Vera M. Estudio de la robustez de la estimación espectral de la técnica H/V de Nakamura para Estudios de Caracterización Dinámica de Suelos. Valdivia, Chile: Universidad Austral de Chile. Obtenido de http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2013/bmfcis218e/doc/bmfcis218e.pdf; 2013.
Konno K. & Ohmachi T. Ground-Motion Characteristics Estimated from Spectral Ratio between Horizontal and Vertical Components of Microtremor. Bulletin of the Seismological Society of America. 228-241. Obtenido de http://www.eq.db.shibaura-it.ac.jp/papers/Konno&Ohmachi1998.pdf; 1998.
Jaramillo A. Piña J. & Aguilar R. Aplicación del método de cocientes espectrales para la reconfiguración detallada del mapa de Isoperiodosen la cuenca del valle de México. Artículo. Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica.A.C. Cancún - México. Obtenido de https://www.smig.org.mx/admArticulos/eventos/1_Reunion_Cancun/2_XXVI_Reunion_Nacional/6_Geotecnia_sismica/I5AGBH_1.pdf; 2012.
Stacey J. Remodelación de mesa de exitación dinámica: Comportamiento dinámico de estructuras a escala. Tesis de pregrado. Universidad San Francisco de Quito. Colegio de Ciencias e Ingeniería. Quito. Ecuador; 2015.
Colcha V. & Tibán E. Estudio comparativo del comportamiento dinámico de modelos estructurales teóricos y modelos estructurales experimentales. Universidad Central del Ecuador. Facultad de Ingeniería. Ciencias Físicas y Matemática. Quito. Ecuador; 2018.
Aguiar R. Análisis Sísmico de Edificios. Centro de Investigaciones Científicas. Escuela Politécnica del Ejército; 2008.
Aguiar R. Dinámica de Estructuras con CEINCI-LAB. Segunda Edición. Centro de Investigaciones Científicas. Universidad de las Fuerzas Armadas; 2012.
Alfonso V. El riesgo sísmico en Quito: análisis y simulaciones. Master 2 SGT Prefalc “Ciencias y Gestión del Territorio”. Geología. Riesgos y Gestión del territorio; 2010
Architectural Institute of Japan. Earthquake Motion and Ground Conditions in Commemoration of the 20th Anniversary of the Research Subcommitee on Earthquake Ground Motion. the Arquitectural Institute of Japan. Tokio, Japón; 1993.
Beauval C, Yepes H, Bakun W, Egred J, Alvarado A, Singaucho J. Locations and magnitudes of historical earthquakes in the Sierra of Ecuador (1587 – 1966). Geophysical Journal International 181. 1613 – 1633; 2010.
Carrillo J. Bernal N. & Porras P Evaluación del diseño de una pequeña mesa vibratoria para ensayos en Ingeniería Sismo-Resistente. Ciencia e Ingeniería Neogranadina. 89-105. Obtenido de http://www.redalyc.org/comocitar.oa?id=91129721006; 2013.
Cepeda A. & Hipocuro N. Análisis de las frecuencias fundamentales de modelos estructurales con excitaciones sísmicas. Tesis de pregrado. Universidad Central del Ecuador. Facultad de Ingeniería. Ciencias Físicas y Matemática. Quito. Ecuador; 2019.
Chango D. Análisis Teórico experimental de la variación del período fundamental durante el proceso de construcción de un edificio de acero. Escuela Politécnica Nacional. Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental. Quito. Ecuador; 2016.
Dr. Erol Kalkan P. Smoothing function for Fourier Amplitude Spectrum. Obtenido de MATLAB Central File Exchange: https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/70217-smoothing-function-for-fourier-amplitude-spectrum?s_tid=FX_rc1_behav; 2019.
Dunand F. Bard P. Y. Chatelain J. Guéguen P. Vassail T. & Farsi M. Damping and frequency from randomdec method applied to in situ measurements of ambient vibrations. 12th ECEE. ID Paper 869;
Espinoza, F. Determinación de Características Dinámicas de Estructuras. Barcelona. Obtenido de https://www.tdx.cat/handle/10803/6221; 1999.
Esquivel L. & Miranda P. Frecuencia fundamental de entrepisos: Métodos analíticos y validación experimental. Ingeniería. Obtenido de https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/ingenieria/article/view/11084/15655; 2013.
Flores H. Lomnitz C. & Yussim S. Estimación de velocidades de fase a partir del análisis de microtremores con método SPAC. México DF. México; 2004
González G. Series de Fourier. Transformadas de Fourier y Aplicaciones. Divulgaciones Matemáticas. 43-60. Obtenido de http://divmat.demat-fecluz.org/volumenes-anteriores/vol-5-no-1-2-1997; 1997.
Ivanovic S. Trifunac M. & Todorovska M. Ambient vibration tests of structures a review. ISET Journal of Earthquake Technology. 165-197; 2000.
James J. F. A Student’s Guide to Fourier Transforms with Applications in Physics and Engineering. Cambridge: Cambridge University Press. Obtenido de www.cambridge.org/9780521176835; 2011.
Salas P. & Campos I. Filtros no Lineales. Tlatemoani. Obtenido de http://www.eumed.net/rev/tlatemoani/17/filtros.html; 2014.
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