14

GUIA DE PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE LOS REGISTROS

SISMICOS

SEISMOSIGNAL

SeismoSignal versión 4.3.0 es un software gratuito especializado en el

procesamiento y análisis de señales sísmicas. SeismoSignal constituye una herramienta fácil y eficiente para procesar datos de movimiento fuerte,

presentando una interfaz visual de fácil manejo para obtener un número apreciable de parámetros de movimiento fuerte que a menudo son requeridos en ingeniería sísmica y en diseño sismo resistente (SEISMOSOFT, 2011).

Para que SeismoSignal trabaje correctamente, es aconsejado que su sistema de

cómputo cuente con las siguientes especificaciones mínimas del hardware: Procesador: Pentium II o más alto

Memoria RAM: El 64MB o más alto Disco Duro: El 5-10MB de espacio libre para la instalación.

Tarjeta de video: Las ventanas soportaron adaptador gráfico, presentando una resolución de 1024 x 768 o más alto, conjuntamente con la definición de la pantalla (65,000 colores) de 16 bits.

Sistema Operativo: Las Windows 98, Windows Me, el Windows NT, Windows 2000, Windows XP.

La descarga del software se puede realizar desde el sitio: www.seismosoft.com

TRATAMIENTO PRELIMINAR

El software SeismoSignal acepta los registros que se encuentran en un archivo de texto en forma de columna que tiene el punto como separador decimal para los

valores de voltaje. Para este fin, es necesario copiar la aplicación en la carpeta que contiene el los archivos que arroja el acelerógrafo (extensión .EVT) y

que se encuentra en la carpeta Altus.

Figura 15. Vista de archivo .EVT y aplicación de Altus

15

Se arrastra el archivo (EVT) sobre la aplicación

Arrastre de archivo EVT sobre aplicación.

Con esta operación se obtienen cuatro archivos nuevos

Vista de archivos de texto obtenidos.

De estos cuatro archivos uno contiene la información general del evento

(extensión .SHD) y los otros tres contienen los valores del voltaje registrado en las direcciones NORTE-SUR, ESTE-OESTE y VERTICAL. Estos tres archivos ya quedan listos para ser procesados en el SeismoSignal.

Se ejecuta el software SeismoSignal en el icono abrir se buscan los archivos

obtenidos anteriormente, dando la opción de tipo .All Files y se escoge el archivo a trabajar. En seguida aparece la siguiente ventana:

16

Ventana de entrada de datos en SeismoSignal.

En los parámetros de entrada se deja por defecto la primer fila (4). La última fila se

cambia a 10000 lecturas que corresponden a un lapso de 50 seg debido a que el equipo registra 200 lecturas por segundo. El lapso de tiempo entre registros se

cambia a 0.005 (200 lecturas). El factor de escala se cambia a 0.8 debido a que el equipo registra voltaje y para pasarlo a aceleración (g) la el factor de proporcionalidad es de 0.8. Se deja por defecto el valor simple por fila (Single

value per line). En la columna de aceleración se marca uno. OK

Figura 19. Modificación de parámetros de entrada de datos en SeismoSignal.

17

Software Seismosignal (ETNA).

En el software Seismosignal se ingresan los parámetros para los eventos obtenidos en el

equipo ETNA así:

Parámetros para los eventos obtenidos en el equipo ETNA.

Parámetros ETNA

First Line 1

Last Line NOTA 1

Time Speed 0,005 (200 mps)

Scaling Factor 0,8

Apply baseline Correction SI

Apply Filtering NO

NOTA 1: El valor de Last Line varía según el número de registros obtenidos para cada

evento en particular.

Debido que los valores acelerométricos arrojados por el acelerógrafo ETNA, se

encuentran en unidades de voltaje en el momento de ser descargados del equipo, se

debe aplicar una conversión de los datos a través del Scaling Factor, con el fin de obtener

valores de gravedad o de gales.

Para los datos cargados, de los eventos analizados se realizó el siguiente proceso de

conversión con el fin de obtener los valores acelerométricos en unidades de gravedad (g).

El acelerógrafo Etna posee un rango máximo de voltaje de 2,5 Voltios.

⁄

Siendo este valor (0,8), el factor de conversión de voltaje a gravedades.

En el software Seismosignal se ingresaron los parámetros para los eventos obtenidos en

el equipo GIISAG así:

18

El Scaling Factor, para estos eventos es igual a 1,0, debido a que los datos de

aceleración arrojados por el equipo GIISAG en el momento de ser descargados del

equipo presentan unidades de aceleración en gravedades (g), y no necesitan ser

sometidos a corrección de Línea Base.

Parámetros para los eventos obtenidos en el equipo GIISAG.

Parámetros GIISAG

First Line 1

Last Line Ver Nota 1

Time Speed 0,0025 (400 mps)

Scaling Factor 1.0

Apply baseline Correction NO

Apply Filtering NO

De este modo obtenemos las series de tiempo sin tratar.

Series de tiempo de aceleración, velocidad y desplazamiento, en SeismoSignal, sin tratar.

Time [sec]

2826242220181614121086420

Accele

ratio

n [g]

0

-0.002

-0.004

-0.006

-0.008

-0.01

-0.012

-0.014

-0.016

Time [sec]

2826242220181614121086420

Velo

city

[cm

/sec]

0

-50

-100

-150

-200

-250

-300

-350

-400

Time [sec]

2826242220181614121086420

Dis

pla

cem

ent [c

m]

0

-1.000

-2.000

-3.000

-4.000

-5.000

19

CORRECCION DE LA LINEA BASE Y APLICACIÓN DEL FILTRO DIGITAL

Para realizar la corrección de la línea base y aplicar un filtro se da clic en la

pestaña abajo indicada

Pestaña para corrección de línea base y filtro.

Fuente: Propia A la ventana que sale se le realizan las siguientes modificaciones:

Parámetros para corrección de línea base y aplicación del filtro.

La corrección de la línea base en SeismoSignal se hace en dos pasos

(SEISMOSOFT, 2011): Se determina a través de un análisis de regresión por el método de los mínimos

cuadrados la curva polinómica que mejor se ajusta a los pares de valores de tiempo-aceleración.

Se resta a los valores de aceleración actual el valor de aceleración correspondiente a la contraparte que se obtiene con la ecuación derivada de la

regresión.

20

Debido a que el software SeismoSignal utiliza el método de la integración para

determinar velocidad y desplazamiento a partir de la aceleración, si la línea base no se corrige, aumenta el área bajo la curva de modo que los valores obtenidos de

velocidad y desplazamiento no corresponden a los reales, lo cual da resultados incorrectos de los parámetros de intensidad y de los espectros de respuesta y de Fourier obtenidos. Para la mayor parte de los registros basta con una corrección

de tipo lineal del a línea base (INGEOMINAS, 2011).

Los tipos de configuración que se pueden utilizar en los fi ltros son cuatro (SEISMOSOFT, 2011):

Filtro lowpass: Suprime las frecuencias que son mayores a una frecuencia que es definida por el usuario.

Filtro highpass: Permite frecuencias mayores a una frecuencia que es definida por el usuario.

Filtro Bandpass: Permite frecuencias comprendidas en un rango definido por el usuario.

Filtro Bandstop: Suprime las frecuencias comprendidas en un rango definido por el usuario.

El software SeismoSignal permite la utilización de tres tipos de filtros basados en filtros clásicos de tipo infinite-impulse-response (IIR) que son:

Butterworth

Chebyshev Bessel

El tipo de filtro a utilizar es Butterworth con una configuración Bandpass con un orden de seis (6), una frecuencia 1 de 0.20 Hz y una frecuencia 2 de 47 Hz según

las recomendaciones del INGEOMINAS (INGEOMINAS, 2011) Después de dar clic en Refresh pasamos a las series de tiempo (time series) y

obtenemos los siguientes resultados:

21

Series de tiempo de aceleración, velocidad y desplazamiento, en SeismoSignal,

corregidas.

Time [sec]

2826242220181614121086420

Accele

ratio

n [g]

0,001

0,000

0,000

0

0,000

0,000

-0,001

Time [sec]

2826242220181614121086420

Velo

city

[cm

/sec]

0,02

0,015

0,01

0,005

0

-0,005

-0,01

-0,015

-0,02

-0,025

Time [sec]

2826242220181614121086420

Dis

pla

cem

ent [c

m]

0

-0,005

-0,01

-0,015

-0,02

-0,025

-0,03

22

OBTENCIÓN DEL ESPECTRO DE FOURIER

El periodo predominante de la señal se puede obtener a partir del espectro de Fourier, el cual, es un parámetro que nos proporciona un amplio conocimiento acerca de cual es el contenido en frecuencias del acelerograma, de modo que

para cada periodo de oscilación del acelerograma se representa la amplitud máxima que le corresponde (CARREÑO et al, 1999).

El espectro de Fourier se obtiene dando clic en la siguiente pestaña:

Pestaña para obtención del espectro de Fourier.

Espectro de Fourier en SeismoSignal.

Frequency [Hz]

200100

Fourier

Am

plit

ude

0,00055

0,0005

0,00045

0,0004

0,00035

0,0003

0,00025

0,0002

0,00015

0,0001

0,00005

23

OBTENCIÓN DE LOS ESPECTROS DE RESPUESTA

Un espectro de respuesta de una señal sísmica es el máximo valor de la

respuesta tanto de aceleración, velocidad y desplazamiento versus el periodo de vibración del sistema. Los espectros de respuesta de aceleración, velocidad y se obtienen dando clic en la siguiente pestaña:

Pestaña para obtención de los espectros de respuesta.

Los valores que piden se dejan por defecto.

Parámetros de los espectros de respuesta.

A continuación se selecciona el espectro que se quiere visualizar y se da clic en el botón Refresh para visualizar las siguientes respuestas:

24

Espectro de respuesta de aceleración en SeismoSignal.

Espectro de respuesta de velocidad en SeismoSignal.

Damp. 5.0%

Period [sec]

43210

Response A

ccele

ratio

n [g]

0,003

0,003

0,003

0,002

0,002

0,002

0,002

0,002

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,000

0,000

0

Damp. 5.0%

Period [sec]

43210

Response V

elo

city

[cm

/sec]

0,1

0,095

0,09

0,085

0,08

0,075

0,07

0,065

0,06

0,055

0,05

0,045

0,04

0,035

0,03

0,025

0,02

0,015

0,01

0,005

0

25

Espectro de respuesta de desplazamiento en SeismoSignal.

Damp. 5.0%

Period [sec]

43210

Response D

ispla

cem

ent [c

m]

0,005

0,005

0,005

0,005

0,004

0,004

0,004

0,004

0,004

0,003

0,003

0,003

0,003

0,003

0,002

0,002

0,002

0,002

0,002

0,001

0,001

0,001

0,001

0,001

0,000

0,000

26

OBTENCIÓN DE LA INTENSIDAD DE ARIAS Y LA DURACIÓN SIGNIFICANTE

(CARREÑO et al, 1999).

El concepto de duración significante nos relaciona la duración con la fase de máxima energía del movimiento, y queda representado por el tiempo transcurrido entre los instantes en los que se alcanza el 5% y el 95% del valor de la intensidad

de Arias.

La intensidad de Arias es una medida de la energía del terremoto y puede determinarse dando clic en la siguiente pestaña:

Pestaña para obtención de la intensidad de Arias.

La siguiente figura (gráfico de Husid), muestra la variación de la intensidad de

Arias frente al tiempo.

Gráfico de Husid en SeismoSignal.

La duración significante puede determinarse dando clic en la siguiente pestaña:

Pestaña para obtención de la duración significante.

Time [sec]

2826242220181614121086420

Arias Inte

nsity

(%

)

100

80

60

40

20

0

27

Los valores que piden se dejan por defecto:

Parámetros de la duración significante.

Fuente: Propia

Duración significante en SeismoSignal.

Time

2826242220181614121086420

Arias Inte

nsity

(%

)

100

95

90

85

80

75

70

65

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

28

PARÁMETROS DE INTENSIDAD

El software SeismoSignal también muestra a manera de resumen los datos más

relevantes del acelerograma, llamados parámetros de intensidad en la siguiente pestaña:

Pestaña para obtención de los parámetros de intensidad.

Parámetros de intensidad del acelerograma de ejemplo: Maximum Acceleration: 0.00060904g

at time t=12.58sec Maximum Velocity: 0.02420121cm/sec

at time t=14.225sec Maximum Displacement: 0.02939861cm at time t=27.98sec

Vmax / Amax: 39.73640137sec

Acceleration RMS: 0.00013971g Velocity RMS: 0.00553605cm/sec Displacement RMS: 0.01011913cm

Arias Intensity: 8,4172826E-006m/sec

Characteristic Intensity (Ic): 8.7358656E-006 Specific Energy Density: 0.00085768cm2/sec Cumulative Absolute Velocity (CAV): 0.00265298cm/sec

Acceleration Spectrum Intensity (ASI): 0.00060168g*sec

Velocity Spectrum Intensity (VSI): 0.09234613cm Sustained Maximum Acceleration (SMA): 0.0006061g

Sustained Maximum Velocity (SMV): 0.02214617cm/sec

Effective Design Acceleration (EDA): 0.00065766g A95 parameter: 0.00060138g

Predominant Period (Tp): 0.18sec

Mean Period (Tm): 0.21917431sec

29

OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

No se debe olvidar que este procedimiento se realizó para los valores del voltaje registrado en la dirección NORTE-SUR; Por lo tanto falta realizar el mismo

procedimiento para los valores de voltaje de las direcciones ESTE-OESTE y VERTICAL y así completar el tratamiento de ese evento.

En caso de existir un evento con una duración mayor a 50 seg, se hace necesario cambiar el valor de 10000 en los parámetros de entrada (última fila) por

un valor que se puede calcular fácilmente multiplicando la duración del evento (seg) por 200 (eventos/seg).

Una vez procesado cada evento es necesario pasar la información de la tabla resumen a una hoja de cálculo (debidamente designada) a manera de base

de datos, para un posterior análisis de los datos.

El parámetro de la duración significante debe copiarse de la casilla en donde presenta, ya que no aparece en la tabla resumen.