Title
A Computer Tool to Calculate Seismic Forces Using the Equivalent Horizontal Force Method
Titulo
Ferramenta computacional para o cálculo de forças sísmicas usando o método da força horizontal equivalente
Resumen
El diseño sísmico de edificaciones en Colombia se rige por el Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente (NSR-10), el cual permite el uso de varias metodologías de análisis enfocadas en la determinación de acciones dinámicas en edificaciones para el diseño de su sistema de resistencia sísmica. Una de las metodologías más empleadas actualmente es el método de la fuerza horizontal equivalente (FHE). Su aplicación es un proceso dispendioso, por lo cual en este documento se presenta un software desarrollado en la Universidad de La Salle usando la plataforma Java, el cual pretende optimizar la ejecución de los cálculos por el método FHE, minimizando la intervención del usuario, ya que este solo definirá los parámetros básicos del proyecto. El software consta de tres módulos: el primero le permite al usuario calcular espectros de aceleración, velocidad, desplazamiento, umbral de daño o seguridad limitada, discriminado aquellas zonas que cuentan con microzonificación sísmica. En el segundo módulo el usuario puede calcular las fuerzas sísmicas para cada uno de los niveles de la estructura. En el módulo final el usuario puede calcular el periodo dinámico usando el método de Rayleigh, realizar el ajuste a dicho periodo y, finalmente, hacer el ajuste del cortante dinámico obtenido por análisis modal espectral u otro método de análisis dinámico. El producto final de la aplicación es un conjunto de archivos correspondientes a archivos txt que contienen los espectros generados para incorporarlos en programas de diseño estructural al momento de realizar análisis modal espectral; un informe con los datos suministrados por el usuario y los cálculos realizados por el programa en formato pdf, que puede ser incluido directamente en las memorias de cálculo
Palabras clave
espectro de diseño, fuerza horizontal equivalente, fuerzas sísmicas, NSR-10
Abstract
The seismic design of buildings in Colombia is governed by the Colombian Earthquake Resistant Construction Regulations (NSR-10), which allow the use of several analysis methodologies focused on the determination of dynamic action in buildings to design their seismic resistance system. One of the most used methodologies nowadays is the equivalent horizontal force method (EHF). Its application is a complicated process; therefore this article presents a Java-based software developed at Universidad de La Salle, which aims to enhance the execution of EHF calculations, minimizing the user intervention to only define the project’s basic parameters. The software is made of three modules: the first module allows the user to calculate acceleration, speed, movement, damage threshold or limited safety spectrums, separating the areas with seismic microzoning. With the second module, the user can calculate seismic forces for each one of the structure’s levels. In the third module, the user can calculate the dynamic period using Rayleigh’s method, adjust said period, and finally, adjust the dynamic shear obtained through the modal spectral analysis or any other dynamic analysis method. The final product of the application is a set of .txt files containing the spectra generated in order to be included in structural design programs when performing modal spectral analysis; a report with data provided by the user and the calculations made by the program in PDF format, which can be included in the calculation protocols
Keywords
Design Spectrum, Equivalent Horizontal Force, Seismic Forces, NSR-10
Resumo
O desenho sísmico de edificações na Colômbia se rege pelo Regulamento Colombiano de Construção Sismo-resistente (NSR-10), o que permite o uso de várias metodologias de análise enfocadas na determinação de ações dinâmicas em edificações para o desenho de seu sistema de resistência sísmica. Uma das metodologias mais empregadas atualmente é o método da força horizontal equivalente (FHE). Sua aplicação é um processo dispendioso, razão pela qual neste documento se apresenta um software desenvolvendo na Universidad de La Salle usando a plataforma Java, o qual pretende otimizar a execução dos cálculos pelo método FHE, minimizando a intervenção do usuário, já que este solo definirá os parâmetros básicos do projeto. O software consta de três módulos: o primeiro permite que o usuário possa calcular espectros de aceleração, velocidade, deslocamento, umbral de dano ou seguridade limitada, discriminando aquelas zonas que contam com microzonificação sísmica. No segundo módulo o usuário pode calcular as forças sísmicas para cada um dos níveos da estrutura. No módulo final o usuário pode calcular o período dinâmico usando o método de Rayleigh, realizar o ajuste a este período e, finalmente, fazer o ajuste do cortante dinâmico obtido por análise modal espectral ou outro método de análise dinâmica. O producto final da aplicação é um conjunto de arquivos correspondentes a arquivos txt que contêm os espetros gerados para incorporá-los em programas de desenho estrutural no momento de realizar análise modal espectral; um informe com os dados fornecidos pelo usuário e pelos cálculos realizados pelo programa em formato pdf, que pode ser incluído diretamente nas memórias de cálculo
Palavras clave
espectro de desenho, força horizontal equivalente, forças sísmicas, NSR-10
Fecha de recepción
3 de febrero de 2013
Fecha de aceptación
30 de abril de 2013
Fecha de publicación
2013-06-01
Licencia Creative Commons
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Tipo de documento
Artículos de investigación
Editorial
Universidad de La Salle. Ediciones Unisalle
Citación recomendada
Piscal Arévalo, Carlos Mauricio; Lamus Báez, Fabián Augusto; and Araque Lavalle, Laura Vanessa
(2013)
"Herramienta computacional para el cálculo de fuerzas sísmicas usando el método de la fuerza horizontal equivalente,"
Épsilon:
No.
20
, Article 12.
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