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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:
16
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.
17
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:
18
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.
20
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:
21
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
22
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
23
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
26
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
27
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
28
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
29
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.