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GUIA DE PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE LOS REGISTROS

SISMICOS

SEISMOSIGNAL

SeismoSignal versin 4.3.0 es un software gratuito especializado en el

procesamiento y anlisis de seales ssmicas. SeismoSignal constituye una herramienta fcil y eficiente para procesar datos de movimiento fuerte,

presentando una interfaz visual de fcil manejo para obtener un nmero apreciable de parmetros de movimiento fuerte que a menudo son requeridos en ingeniera ssmica y en diseo sismo resistente (SEISMOSOFT, 2011).

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

cmputo cuente con las siguientes especificaciones mnimas del hardware: Procesador: Pentium II o ms alto

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

Tarjeta de video: Las ventanas soportaron adaptador grfico, presentando una resolucin de 1024 x 768 o ms alto, conjuntamente con la definicin 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 aplicacin en la carpeta que contiene el los archivos que arroja el acelergrafo (extensin .EVT) y

que se encuentra en la carpeta Altus.

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

15

Se arrastra el archivo (EVT) sobre la aplicacin

Arrastre de archivo EVT sobre aplicacin.

Con esta operacin se obtienen cuatro archivos nuevos

Vista de archivos de texto obtenidos.

De estos cuatro archivos uno contiene la informacin general del evento

(extensin .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 opcin de tipo .All Files y se escoge el archivo a trabajar. En seguida aparece la siguiente ventana:

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Ventana de entrada de datos en SeismoSignal.

En los parmetros de entrada se deja por defecto la primer fila (4). La ltima 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 aceleracin (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 aceleracin se marca uno. OK

Figura 19. Modificacin de parmetros de entrada de datos en SeismoSignal.

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Software Seismosignal (ETNA).

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

equipo ETNA as:

Parmetros para los eventos obtenidos en el equipo ETNA.

Parmetros 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 vara segn el nmero de registros obtenidos para cada

evento en particular.

Debido que los valores aceleromtricos arrojados por el acelergrafo ETNA, se

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

debe aplicar una conversin de los datos a travs del Scaling Factor, con el fin de obtener

valores de gravedad o de gales.

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

conversin con el fin de obtener los valores aceleromtricos en unidades de gravedad (g).

El acelergrafo Etna posee un rango mximo de voltaje de 2,5 Voltios.

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

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

el equipo GIISAG as:

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

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

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

sometidos a correccin de Lnea Base.

Parmetros para los eventos obtenidos en el equipo GIISAG.

Parmetros 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 aceleracin, 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 APLICACIN DEL FILTRO DIGITAL

Para realizar la correccin de la lnea base y aplicar un filtro se da clic en la

pestaa abajo indicada

Pestaa para correccin de lnea base y filtro.

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

Parmetros para correccin de lnea base y aplicacin del filtro.

La correccin de la lnea base en SeismoSignal se hace en dos pasos

(SEISMOSOFT, 2011): Se determina a travs de un anlisis de regresin por el mtodo de los mnimos cuadrados la curva polinmica que mejor se ajusta a los pares de valores de tiempo-aceleracin.

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

regresin.

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Debido a que el software SeismoSignal utiliza el mtodo de la integracin para

determinar velocidad y desplazamiento a partir de la aceleracin, si la lnea base no se corrige, aumenta el rea 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 parmetros de intensidad y de los espectros de respuesta y de Fourier obtenidos. Para la mayor parte de los registros basta con una correccin

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

Los tipos de configuracin 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 utilizacin de tres tipos de filtros basados en filtros clsicos de tipo infinite-impulse-response (IIR) que son:

Butterworth Chebyshev Bessel

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

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

obtenemos los siguientes resultados:

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Series de tiempo de aceleracin, 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

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OBTENCIN DEL ESPECTRO DE FOURIER

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

para cada periodo de oscilacin del acelerograma se representa la amplitud mxima que le corresponde (CARREO et al, 1999).

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

Pestaa para obtencin 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

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OBTENCIN DE LOS ESPECTROS DE RESPUESTA

Un espectro de respuesta de una seal ssmica es el mximo valor de la

respuesta tanto de aceleracin, velocidad y desplazamiento versus el periodo de vibracin del sistema. Los espectros de respuesta de aceleracin, velocidad y se obtienen dando clic en la siguiente pestaa:

Pestaa para obtencin de los espectros de respuesta.

Los valores que piden se dejan por defecto.

Parmetros de los espectros de respuesta.

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

24

Espectro de respuesta de aceleracin 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

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OBTENCIN DE LA INTENSIDAD DE ARIAS Y LA DURACIN SIGNIFICANTE

(CARREO et al, 1999).

El concepto de duracin significante nos relaciona la duracin con la fase de mxima energa 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 energa del terremoto y puede determinarse dando clic en la siguiente pestaa:

Pestaa para obtencin de la intensidad de Arias.

La siguiente figura (grfico de Husid), muestra la variacin de la intensidad de

Arias frente al tiempo.

Grfico de Husid en SeismoSignal.

La duracin significante puede determinarse dando clic en la siguiente pestaa:

Pestaa para obtencin de la duracin significante.

Time [sec]

2826242220181614121086420

Arias Inte

nsity

(%

)

100

80

60

40

20

0

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Los valores que piden se dejan por defecto:

Parmetros de la duracin significante.

Fuente: Propia

Duracin 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

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PARMETROS DE INTENSIDAD

El software SeismoSignal tambin muestra a manera de resumen los datos ms

relevantes del acelerograma, llamados parmetros de intensidad en la siguiente pestaa:

Pestaa para obtencin de los parmetros de intensidad.

Parmetros 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

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OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES

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

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

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

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

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

de datos, para un posterior anlisis de los datos.

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