Academic literature on the topic 'Tren de las ondas sísmicas'

El sismo de Boca del Tocuyo del 30 de abril de 1989 tiene un significado especial en la evaluación del peligro sísmico del norte de Venezuela y en la comprensión de la compleja deformación tectónica que tiene lugar en esta zona. A pesar de que se trata de un sismo de magnitud moderada (Mw=6.2), el evento principal y su réplica mas grande (Mw=5.6) produjeron daños considerables en estructuras de baja altura, principalmente debido a fallamiento del suelo y a la intensa licuefacción que fue provocada por el sismo en las localidades costeras cercanas a la zona epicentral. Ambos sismos muestran un tren de ondas de volumen que son mucho más largas que las que se esperarían para eventos de esa magnitud. La razón de esta duración anómalamente larga fue analizada por medio de la inversión formal de las ondas P, SH y SV que fueron registradas a distancias telesísmicas. Los resultados muestran que el evento principal de Boca del Tocuyo fue generado por un complejo proceso de ruptura compuesto por al menos dos y tal vez tres sub-eventos, mientras que la réplica más grande está formada por dos sub-eventos. A pesar de que la dirección de propagación de la ruptura no pudo ser determinada directamente de los datos telesísmicos de ondas de volumen, la relocalización epicentral de la réplica mayor, la distribución de cerca de 60 réplicas (mb< 4.5), así como la linealidad de la costa, que es paralela a las estructuras geológicas de esta zona, sugieren un movimiento lateral derecho sobre una falla transcurrente orientada en dirección NO-SE. Los sismos de Boca del Tocuyo fueron aparentemente generados en un sistema de fallas que son oblicuos a la dirección preferencial este-oeste que guardan las grandes fallas que definen las fronteras de placa en el norte de Venezuela.

Con base a la fórmula que determina la velocidad de grupo de las ondas sísmicas y utilizando resultados previamente publicados por los autores, se discute en forma teórica la ocurrencia de velocidades de grupo negativas de ondas de Rayleigh en modelos simplificados de la cuenca del Valle de México.

La tomografía de pozo a pozo es uno de los métodos sísmicos más usados para la determinación de la estructura de los subsuelos. Este método consiste en colocar en un pozo las fuentes que generan las ondas sísmicas, y en otro pozo los receptores de las ondas. La imagen reconstruida en la tomografía de pozo a pozo es obtenida al considerar el parámetro denominado lentitud, que es la inversa de la velocidad con la que viajan las ondas sísmicas, la lentitud S varía según la estructura geológica del medio de propagación. Considerando ondas directas que viajan de un pozo a otro, realizamos una aproximación lineal para obtener S como MS = T , donde M es una matriz y está relacionado con la discretización del dominio, S es el vector formado por la lentitud de cada elemento discretizado del dominio y T es el tiempo de llegada de la primera onda desde la fuente al detector. Para la evaluación de los algoritmos diseñamos estructuras de subsuelos, de los cuales obtenemos los datos de los detectores. Para obtener datos más realísticos, se les agrega un ruido aleatorio hasta 3.0%. Con esos datos se procede a reconstruir las propiedades del suelo.

Mediante la correlación del ruido sísmico es posible recuperar una de las características más importantes de la estructura del medio dondese propagan las ondas sísmicas llamada función de Green. Es necesario estudiar la influencia que guarda la distribución del ruido sísmico para poder estimar si la función de Green recuperada será o no precisa. Este trabajo muestra una formulación que permite obtener la función de Green para diferentes distribuciones de fuentes de ruido sísmico. Primero se utilizan las funciones de Green exactas y se estudian los contenidos de energía de las ondas P y SV. Después, se exhibe la relación de la funciónde Green exacta y aquella recuperada mediante ruido sísmico. Posteriormente, se analizan varias distribuciones de fuentes sísmicas, principalmente isotrópicas y colineales, y se exponen algunos elementos que permiten valorar cuál de ellas pueden conducir a obtener con buena correlación de la función de Green.

O presente artigo analisa a aplicação de métodos estatísticos multivariados na avaliação das vibrações sísmicas geradas no desmonte de rochas com explosivos em pedreiras. Os métodos utilizados foram a análise das componentes principais e a análise discriminante multigrupos. As variáveis consideradas na análise referem-se ao meio físico e ao plano de fogo. Os dados analisados constituem valores de velocidade de vibração da partícula, em mm/s e de frequência, em Hertz, coletados por meio de monitoramento com o uso de sismógrafos de engenharia, contemplando uma série de detonações em uma pedreira na área urbana de Campinas, São Paulo. Devido às diversas variáveis tornou-se impossível correlacioná-las, espacialmente, sem a utilização da análise multivariada. Os resultados obtidos na análise das componentes principais indicam que a distância do ponto de detonação ao ponto de registro é o fator mais importante na atenuação das ondas sísmicas e, portanto, nos níveis de vibração. Os resultados obtidos na análise discriminante apontam que a variável mais importante para discriminar os quatro grupos é a carga por espera, seguida pela frequência, solo e distância. Os fatores físicos do terreno, como o fraturamento do maciço rochoso, a espessura do solo e a profundidade do topo rochoso influenciam no comportamento das ondas sísmicas e nas vibrações, podendo aumentar ou diminuir os níveis de vibração, dependendo da direção de propagação das ondas. As análises proporcionaram uma melhor compreensão das vibrações no terreno no conjunto de dados e do comportamento do processo, correlacionando dados do maciço com parâmetros medidos

Se analiza un conjunto de modelos tridimensionales que representan la forma en que las ondas sísmicas afectan los materiales que atraviesan, generando vibraciones y desplazamientos y contienen diversos errores. Entre ellos se destaca la dirección en que las ondas P y S llegan a la superficie, la exageración de los desplazamientos asociados a las ondas P y S, haciéndoselos comparables con los producidos por las ondas Love y Raileigh y asignándoseles propiedades destructivas equivalentes a éstas. Tampoco se tienen en cuenta las propiedades mecánicas reales de los materiales que constituyen las cercas y tendidos eléctricos frente a la deformación inducida por las ondas ni los esfuerzos generados. Se propone utilizar estos materiales, junto con ilustraciones correctas, para que los estudiantes desarrollen habilidades tanto para la transformación de conceptos teóricos en diagramas y materiales gráficos como para el análisis crítico del material de estudio.

Se analiza un conjunto de modelos tridimensionales que representan la forma en que las ondas sísmicas afectan los materiales que atraviesan, generando vibraciones y desplazamientos y contienen diversos errores. Entre ellos se destaca la dirección en que las ondas P y S llegan a la superficie, la exageración de los desplazamientos asociados a las ondas P y S, haciéndoselos comparables con los producidos por las ondas Love y Raileigh y asignándoseles propiedades destructivas equivalentes a éstas. Tampoco se tienen en cuenta las propiedades mecánicas reales de los materiales que constituyen las cercas y tendidos eléctricos frente a la deformación inducida por las ondas ni los esfuerzos generados. Se propone utilizar estos materiales, junto con ilustraciones correctas, para que los estudiantes desarrollen habilidades tanto para la transformación de conceptos teóricos en diagramas y materiales gráficos como para el análisis crítico del material de estudio.

Como requisito previo para la consecución de imágenes tomográficas se estudian tres modelos de Moho. Para la región de Ecuador se analizan el modelo gravimétrico de Chambat-Valette, un modelo de velocidades de propagación de ondas sísmicas en tres dimensiones y un modelo de observaciones gravimétricas satelitales. Se presenta como resultado un modelo que junta las mejores características de estas tres investigaciones previas.

Se analizaron espectros de amplitud y de fase para ondas S para estimar el espesor de la corteza bajo la estación sísmica de Río de Janeiro. El resultado estimado es de 32.9 ± 2.6 km, que es consistente con una zona de transición intraplaca de océano a continente. Las fuentes sísmicas someras a distancias de 83 a 88 grados proporcionan óptimos resultados.

El diseño convencional de pilas y pilotes ante cargas laterales considera de manera casi exclusiva la acción de las fuerzas que induce la estructura en su cabeza. El paso de las ondas sísmicas a través de los elementos de cimentación también produce solicitaciones mecánicas debidas a la incompatibilidad de deformaciones entre el suelo y la pila o el pilote. La distribución y magnitud de los elementos mecánicos debidos a ambos fenómenos difiere en gran medida, y depende de la estratigrafía y las condiciones de apoyo de la pila o pilote. En este trabajo se utiliza un método de estratos finitos para estimar los elementos mecánicos en pilas y pilotes ante cargas dinámicas. Se considera la restricción parcial al giro en la punta del elemento de cimentación y la conexión de la cabeza con la superestructura. Estos aspectos tienen influencia en la respuesta lateral de pilas y pilotes, sobre todo para elementos de gran diámetro. Se desarrolla un análisis paramétrico para determinar las diferencias cualitativas entre los elementos mecánicos introducidos por la aplicación de fuerzas en la cabeza de la pila o pilote y aquellos generados por el paso de ondas sísmicas.

Starke Erdbeben stellen weltweit ein hohes Risiko für urbane Zentren dar, dem unter anderem durch Methoden der aseismischen Bauwerksbemessung begegnet wird. Grundlage hierfür bilden Annahmen und Erfahrungswissen über die lokale seismische Bodenbeschleunigung, Grenzen sind hingegen durch die zusätzlichen Kosten gesetzt. Die Schadensbilanz der Starkbeben der letzten Jahre, auch in den Industrieländern, verdeutlicht die Notwendigkeit, die Konzepte und Methoden des erdbebensicheren Bauens weiter zu verfeinern. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur stochastischen seismischen Lastmodellierung vorgestellt, der über die übliche Annahme eines stationären, eindimensionalen Prozesses für die Bodenbeschleunigung hinausgeht. Ziel ist eine standort- und wellenspezifische räumliche Lastmodellierung, die durch Nutzung von Informationen über physikalische Invarianten eine transparente und kostengünstige aseismische Bauwerksbemessung erlaubt, zumindest aber das Risiko gegenüber gebräuchlichen Bemessungsmethoden reduziert. Solche seismischen und geotechnischen Invarianten sind die gesetzmäßige Struktur des seismischen Wellenfeldes sowie die Resonanzeigenschaften der Bodenschichtung am Standort. Das vorgeschlagene Lastmodell bildet das Wellenfeld am Standort als Komposition stochastischer evolutionärer Teilprozesse auf zeitveränderlichen Hauptachsen ab, die zu Wellenzügen mit jeweils spezifischer Lastcharakteristik korrespondieren. Diese Lastcharakteristik wird sowohl im Frequenz- und Zeitbereich als auch räumlich durch wellenspezifische Formfunktionen beschrieben, deren Parameter stark zu seismischen und geotechnischen Größen korrelieren. Schwerpunkt der Arbeit sind neuartige, korrelationsbasierte Schätzverfahren zur empirischen Spezifikation der Modellparameter für die Baupraxis. Das spektraladaptive Korrelations-Hauptachsenschätzverfahren (SAPCA) sichert die optimale Erfassung der räumlichen Wellenzüge durch Transformation der Messung auf Referenzkomponenten. Gleichzeitig liefert es - in Verbindung mit einem Korrekturverfahren für den Streichwinkel der Hauptachse - prägnante, assoziierte Hauptachsenverlaufsmuster, anhand derer Dominanzphasen für drei verallgemeinerte Wellenzüge zuverlässig identifiziert werden können. Innerhalb dieser Dominanzphasen werden die wellenzugspezifischen Parameter des Lastmodells bestimmt. Außerdem wird ein Algorithmus angegeben, um Rayleighwellen in Einzelmessungen zu identifizieren. Die Eignung des Modellansatzes und die Effizienz der Schätzverfahren werden anhand von Starkbebenmessungen des Northridge-Erdbebens 1994 verifiziert. Mit dem vorgestellten nichtstationären Modellansatz werden in herkömmlichen stochastischen Lastmodellen unterschätzte Lastanteile des Starkbebenwellenfeldes genauer abgebildet. Bisher unterschlagene oder pauschal modellierte Lastanteile werden erstmals der Analyse und Modellierung zugänglich gemacht. Das stochastische Modell wird bezüglich der wichtigsten lastgenerierenden Effekte physikalisch transparent und dadurch - trotz höherer Komplexität - in der Ingenieurpraxis besser handhabbar. Die Hauptachsenmethode (SAPCA) eignet sich auch für seismologische Analysen im Nahbereich, etwa zur Analyse von Bruchprozessen und topographischen Standorteffekten
Strong earthquakes are a potential high risk for urban centres worldwide, which is, amongst others, confronted by methods of aseismic structural design. This is based on both assumptions and thorough knowledge about local seismic ground acceleration; limits are set, on the other side, by additional costs. Damage balance of recent strong quakes - also in industrialized countries - emphasize the need for further refinement of concepts and methods of earthquake resistant structural design. In this work, a new approach of stochastic seismic load modelling is presented, letting go the usual presupposition of a stationary, one-dimensional stochastic process for ground acceleration. The goal is site and wave specific load modelling, using information about physical and geotechnical invariants, which enables transparency and low cost approaches in aseismic structural design, but at least reduces seismic risk in comparison to common design methods. Those physical and geotechnical invariants are the structure of the seismic wave field according to physical laws as well as resonance properties of the soil strata at the local site. The proposed load model represents the local wave field as a composition of stochastic evolutionary sub-processes upon time-variant principal axes, which correspond to wave trains with specific load characteristics. Those load characteristics are described in the frequency and time as well as in the spatial domain by wave-specific shape functions, whose parameters strongly correlate to seismic and geotechnical entities. Main contributions of the work are newly developed estimation procedures based on correlation, which serve in the framework of empirical specification of the model parameters for the building practice. The Spectral-Adaptive Principal Correlation Axes (SAPCA) algorithm ensures an optimal covering of the spatial wave trains by transforming the recorded data onto Reference Components. At the same time - in connection with a correction algorithm for the strike angle of the principal axis - it delivers concise associated patterns in the course of the principal axis, which are in turn used to reliably identify dominance phases for three generalized wave trains. Within those wave dominance phases, the wave specific parameters of the load model are determined. Additionally, an algorithm is presented to identify Rayleigh waves in single site acceleration records. Adequacy of the modelling approach and efficiency of the estimation procedures are verified by means of strong motion records from the 1994 Northridge Earthquake The proposed non-stationary modelling approach describes with more accuracy load portions of the strong motion wave field underestimated in conventional stochastic load models. Load portions which are left out or lump-sum modelled so far are made available for analysis and modelling for the first time. The stochastic model gains physical transparency with respect to the most important load generating effects, and hence will be - despite higher complexity - easy to handle in engineering practice. The Principal Axis method will also be useful for seismological analyses in the near field, e.g., for the analysis of rupture processes and topographic site effects
Des séismes forts sont un gros risque potentiel pour des centres urbains dans le monde entier, qui est, entre autres, confronté par des méthodes de conception aséismique de bâtiments. Ceci est fondé sur des hypothèses et la connaissance profonde au sujet de l'accélération séismique au sol locale. Limites sont placées, de l'autre côté, par des coûts additionnels. Les dommages des séismes forts récents, aussi dans les pays industrialisés, soulignent la nécessité de raffiner plus loin les concepts et les méthodes de conception aséismique de bâtiments. Dans cette oeuvre, une nouvelle approche à la modélisation stochastique de la charge séismique est présentée, qui renonce la présupposition habituelle d'un processus stationnaire et unidimensionnel pour l'accélération de sol. L'objectif est une modélisation spatiale de charge, spécifique d'ondes et de site, qui, par l'utilisation des informations sur des invariantes physiques, permet une mesure de bâtiment asismique transparente et économique, au moins toutefois réduit le risque par rapport aux méthodes de mesures courantes. De tels invariants séismiques et géotechniques sont la structure du champ des ondes séismiques déterminé par les lois de la physique et les qualités de résonance de la stratification de sol locale. Le modèle de charge proposé décrit le champ des ondes au site comme composition des sous-processes évolutionnaires stochastiques sur les axes principales variables dans le temps, qui correspondent aux trains des ondes qu'ont une caractéristique de charge respectivement spécifique. Cette caractéristique de charge est décrit dans le domaine temporel et de fréquence et aussi bien que spatial par les fonctions de forme spécifique d'ondes dont les paramètres corrèlent fortement à des dimensions séismiques et géotechniques. Une priorité d'oeuvre sont des nouvelles procédures d'estimation, pour la spécification empirique des paramètres de modèle pour la pratique de construction, qui se basent sur la sur la corrélation de croix de composante. La procédure adaptative spectrale d'estimation d'axes principals de corrélation (SAPCA) assure la saisie optimale des trains des ondes spatiaux par la transformation des enregistrements sur des composantes de référence. En même temps - en relation avec une procédure de correction d'angle égal d'axe prin¬ci¬pal - il livre des concises schémas associés de cours d'axes principals, au moyen de ceux peut être identifié fiable des phases de dominance pour trois trains généralisés des ondes. Dans ces phases de dominance, les paramètres du modèle de charge spécifiques pour chaque train des ondes sont déterminés. En outre, un algorithme est indiqué, pour identi¬fier des ondes de Rayleigh dans un enregistrement individuel de l'accélération de sol. La qualification de l'approche de modèle et l'efficience des procédures d'estimation sont vérifiées au moyen d'enregistrements de tremblement fort du séisme á Northridge 1994. Avec l'approche de modèle non-stationnaire présentée, tels des parts de charge du champ des ondes sismiques forts sont décrites plus précisément qui sont sous-estimées dans les modèles de charge stochastiques habituels. Des parts de charge q'ont été supprimés ou modelées forfaitairement jusqu'ici, sont rendues accessibles à l'analyse et à la modélisation pour la première fois. Le modèle stochastique devient physico-transparent concernant les effets les plus importants, produisants une charge sur le bâtiment, et ainsi - malgré la complexité plus élevée - mieux maniable en pratique d'ingénieur. La méthode d'axes principals adaptative spectrale (SAPCA) convient aussi pour des analyses sismologiques dans la proximité d'epicentre, par exemple à l'analyse des processus de rupture et des effets de site topographiques
Por todo el mundo, los terremotos fuertes son un alto riesgo potencial para los centros urbanos, que está, entre otros, enfrentado por métodos de diseño estructural antisísmico. Estos métodos son basa en asunciones y conocimiento fundamentado sobre la aceleración de tierra sísmica local; los límites son fijados, en el otro lado, por costes adicionales. Balance de los daños de temblores fuertes recientes - también en países industrializados - acentúe la necesidad del refinamiento adicional de conceptos y de métodos de diseño estructural resistente del terremoto. En este trabajo, una nueva aproximación de modelar estocástico de la carga sísmica se presenta, superando la presuposición generalmente de un proceso estocástico unidimensional y estacionario para la aceleración de tierra. La meta avisada es un modelo de la carga específico del sitio y de las ondas que, con la información sobre las invariantes físicas y geotécnicas, permite las aproximaciones transparentes y económicas, en diseño estructural antisísmico; pero por lo menos reduce el riesgo sísmico en la comparación a los métodos usados de diseño. Esos invariantes son la estructura regular del campo de las ondas sísmicas, así como las características de la resonancia de los estratos del suelo en el sitio local. El modelo propuesto de la carga representa el campo local de las ondas sísmicas como composición de los procesos parciales evolutivos estocásticos sobre las hachas principales variables-temporales, que corresponden a los trenes de las ondas con características específicas de la carga. Esas características de la carga son descritas en el dominio de la frecuencia y del tiempo así como en el dominio espacial por las funciones de la forma, que parámetros son especificas por los trenos generalizados de la onda sísmica y correlacionan fuertemente a las entidades sísmicas y geotécnicas. La contribución principal de este trabajo son los procedimientos nuevamente desarrollados de la valoración basados en la correlación, que sirven en el contexto de la especificación empírica de los parámetros de modelo para la práctica de construcción. El algoritmo de las Ejes Mayor de la Correlación Espectral-Adaptante (SAPCA) asegura la recogida óptima de los trenes espaciales de la onda transformando los datos registrados sobre componentes de la referencia. En el mismo tiempo - en la conexión con un algoritmo de la corrección para el ángulo del acimut del eje mayor/principal – SAPCA entrega los patrones asociados concisos en el curso del eje principal, que después se utilizan para identificar confiablemente las fases de la dominación para tres trenes generalizados de la onda. Dentro de esas fases de la dominación de la onda, los parámetros específicos de la onda del modelo de la carga se determinan. Además, un algoritmo se presenta para identificar las ondas de Rayleigh en solos mensuras de la aceleración del sitio. La suficiencia del aproximación que modela y la eficacia de los procedimientos de la valoración se verifican por medio de los datos del terremoto catastrófico a Northridge 1994. La aproximación non-estacionaria que modela propuesto describe con más exactitud las porciones de la carga del campo de la onda del terremoto fuerte subestimado en modelos estocásticos convencionales de la carga. Cargue las porciones que se dejan hacia fuera o modelado global hasta ahora se hace disponible para el análisis y modelar para la primera vez. El modelo estocástico gana la transparencia física con respecto a la carga más importante que genera efectos, y por lo tanto será - a pesar de una complejidad más alta - fácil de dirigir en práctica de la ingeniería. El método principal del eje también será útil para los análisis sismológicos en el campo cercano, p. e., para el análisis de los procesos de la ruptura y de los efectos topográficos del sitio
Сильные землетрясения всемирно являются потенциально высоким риском для ур¬банизированных центров. Для уменшения сейсмического риска развивются методы антисейсмичной структурной конструкции. Эти методы построены на предположениях, которые требуют тщательного эмпирического знания характеристик местного сейсмического ускорения грунта. Предел состоит, с другой стороны, в дополнительных стоимостях строительства. Убытки от недавних сильных землетрясений - также в индустриально развитых странах – подчеркивают потребность более глубокого уточнения прин¬ципиальных схем и методов антисейсмичного строительства. Эта работа представляет новый подход стохастического сейсмического моде¬лирования нагрузки, развивающий обычное предположениe стационарного, одномерного стохастического процессa нa сейсмическое ускорение грунта. Целью будет создание модели нагрузки, которая указана по отдельности для специфических характеристик и сейсмических волн и местного положения, делающей возможным, путём использования информации о физических и геотехничес¬ких инвариантностях, и прозрачных и недорогих подходов в антисейсмичной структурной конструкции, но по крайней мере уменьшающей сейсмический риск, по сравнению с общими методами антисейсмичного строительства. Эти инвариантности являются закономерной структурой волнового поля также, как и свойствами резонан¬са слоёв грунта в месте постройки.. Предложенная модель нагрузки представляет местное волновое поле как составляющая стохастических подпроцессов развития на главных осях зависящих от времени, которые соответствуют волновым пакетам со специфическими характе¬ристиками нагрузки. Те эти характеристики нагрузки описаны в диапазонах частоты и времени также, как трёхмерного объёма функциями формы, параметры которых указаны по отдельности для различных обобщанных волновых пакетов u сильно соотносят от сейсмичес¬ких и геотехнических величин. Главны вклад работы – это новые процедуры оценивания, основанные на корреляции, которые служат в рамках эмпирической спецификации модельных параметров для практики строительства. Новый Aлгоритм Спектрально-Приспо¬собительных Главных Oсей Kорреляции (SAPCA) обеспечивает оптимальное заволакивание трёхмерных волновых пакетов преобразованием записанных данных сейсмического ускорения грунта на калибровочные компоненты на этих главных осях. В то же самое время - в связи с алгоритмом коррекции для угла простирания главной оси - SAPCA поставляет сжатые связанные волновые картины в ходе временно-изменчивых глав¬ных осей, которые в свою очередь использованы для надежного определения доминантных фаз для трёх обобщенных волновых пакетов. В этих фазах засилья отдельного волного пакета, определёны волново-специфические параметры модели нагруз¬ки. Дополнительно, показан алгоритм для идентификации и определения волн типа Релея при одиночной регистрации сейсмической ускорении грунта. Адекватность моделированного подходa и эффективность процедур оценивания подтвержены посредством данных сильного землетрясения Northridge 1994. Предложенный нестационарный подход моделировании описывает с большей точностью части нагрузки волного поля сильных землетрясений недооцененных в обычных стохастических моделях нагрузки. Части нагрузки не рассматривающиеся или слишком обобщаемые до сих пор, при новым подходе впервые можно будет учитывать и анализировать. Стохастическая модель приобретает физической прозрачностей по отношению к самым важным влияниям, которые производят нагрузку, и следовательно будет – несмотря на более высокую сложность – легка для того, чтобы применять её в практике инженерных расчётов. Mетод Главных Oсей также будет полезенно для сейсмологических анализов в близком поле, например, для анализа процессов повреждения и топографических влиянии местного положения

Starke Erdbeben stellen weltweit ein hohes Risiko für urbane Zentren dar, dem unter anderem durch Methoden der aseismischen Bauwerksbemessung begegnet wird. Grundlage hierfür bilden Annahmen und Erfahrungswissen über die lokale seismische Bodenbeschleunigung, Grenzen sind hingegen durch die zusätzlichen Kosten gesetzt. Die Schadensbilanz der Starkbeben der letzten Jahre, auch in den Industrieländern, verdeutlicht die Notwendigkeit, die Konzepte und Methoden des erdbebensicheren Bauens weiter zu verfeinern. In dieser Arbeit wird ein neuer Ansatz zur stochastischen seismischen Lastmodellierung vorgestellt, der über die übliche Annahme eines stationären, eindimensionalen Prozesses für die Bodenbeschleunigung hinausgeht. Ziel ist eine standort- und wellenspezifische räumliche Lastmodellierung, die durch Nutzung von Informationen über physikalische Invarianten eine transparente und kostengünstige aseismische Bauwerksbemessung erlaubt, zumindest aber das Risiko gegenüber gebräuchlichen Bemessungsmethoden reduziert. Solche seismischen und geotechnischen Invarianten sind die gesetzmäßige Struktur des seismischen Wellenfeldes sowie die Resonanzeigenschaften der Bodenschichtung am Standort. Das vorgeschlagene Lastmodell bildet das Wellenfeld am Standort als Komposition stochastischer evolutionärer Teilprozesse auf zeitveränderlichen Hauptachsen ab, die zu Wellenzügen mit jeweils spezifischer Lastcharakteristik korrespondieren. Diese Lastcharakteristik wird sowohl im Frequenz- und Zeitbereich als auch räumlich durch wellenspezifische Formfunktionen beschrieben, deren Parameter stark zu seismischen und geotechnischen Größen korrelieren. Schwerpunkt der Arbeit sind neuartige, korrelationsbasierte Schätzverfahren zur empirischen Spezifikation der Modellparameter für die Baupraxis. Das spektraladaptive Korrelations-Hauptachsenschätzverfahren (SAPCA) sichert die optimale Erfassung der räumlichen Wellenzüge durch Transformation der Messung auf Referenzkomponenten. Gleichzeitig liefert es - in Verbindung mit einem Korrekturverfahren für den Streichwinkel der Hauptachse - prägnante, assoziierte Hauptachsenverlaufsmuster, anhand derer Dominanzphasen für drei verallgemeinerte Wellenzüge zuverlässig identifiziert werden können. Innerhalb dieser Dominanzphasen werden die wellenzugspezifischen Parameter des Lastmodells bestimmt. Außerdem wird ein Algorithmus angegeben, um Rayleighwellen in Einzelmessungen zu identifizieren. Die Eignung des Modellansatzes und die Effizienz der Schätzverfahren werden anhand von Starkbebenmessungen des Northridge-Erdbebens 1994 verifiziert. Mit dem vorgestellten nichtstationären Modellansatz werden in herkömmlichen stochastischen Lastmodellen unterschätzte Lastanteile des Starkbebenwellenfeldes genauer abgebildet. Bisher unterschlagene oder pauschal modellierte Lastanteile werden erstmals der Analyse und Modellierung zugänglich gemacht. Das stochastische Modell wird bezüglich der wichtigsten lastgenerierenden Effekte physikalisch transparent und dadurch - trotz höherer Komplexität - in der Ingenieurpraxis besser handhabbar. Die Hauptachsenmethode (SAPCA) eignet sich auch für seismologische Analysen im Nahbereich, etwa zur Analyse von Bruchprozessen und topographischen Standorteffekten.
Strong earthquakes are a potential high risk for urban centres worldwide, which is, amongst others, confronted by methods of aseismic structural design. This is based on both assumptions and thorough knowledge about local seismic ground acceleration; limits are set, on the other side, by additional costs. Damage balance of recent strong quakes - also in industrialized countries - emphasize the need for further refinement of concepts and methods of earthquake resistant structural design. In this work, a new approach of stochastic seismic load modelling is presented, letting go the usual presupposition of a stationary, one-dimensional stochastic process for ground acceleration. The goal is site and wave specific load modelling, using information about physical and geotechnical invariants, which enables transparency and low cost approaches in aseismic structural design, but at least reduces seismic risk in comparison to common design methods. Those physical and geotechnical invariants are the structure of the seismic wave field according to physical laws as well as resonance properties of the soil strata at the local site. The proposed load model represents the local wave field as a composition of stochastic evolutionary sub-processes upon time-variant principal axes, which correspond to wave trains with specific load characteristics. Those load characteristics are described in the frequency and time as well as in the spatial domain by wave-specific shape functions, whose parameters strongly correlate to seismic and geotechnical entities. Main contributions of the work are newly developed estimation procedures based on correlation, which serve in the framework of empirical specification of the model parameters for the building practice. The Spectral-Adaptive Principal Correlation Axes (SAPCA) algorithm ensures an optimal covering of the spatial wave trains by transforming the recorded data onto Reference Components. At the same time - in connection with a correction algorithm for the strike angle of the principal axis - it delivers concise associated patterns in the course of the principal axis, which are in turn used to reliably identify dominance phases for three generalized wave trains. Within those wave dominance phases, the wave specific parameters of the load model are determined. Additionally, an algorithm is presented to identify Rayleigh waves in single site acceleration records. Adequacy of the modelling approach and efficiency of the estimation procedures are verified by means of strong motion records from the 1994 Northridge Earthquake The proposed non-stationary modelling approach describes with more accuracy load portions of the strong motion wave field underestimated in conventional stochastic load models. Load portions which are left out or lump-sum modelled so far are made available for analysis and modelling for the first time. The stochastic model gains physical transparency with respect to the most important load generating effects, and hence will be - despite higher complexity - easy to handle in engineering practice. The Principal Axis method will also be useful for seismological analyses in the near field, e.g., for the analysis of rupture processes and topographic site effects.
Des séismes forts sont un gros risque potentiel pour des centres urbains dans le monde entier, qui est, entre autres, confronté par des méthodes de conception aséismique de bâtiments. Ceci est fondé sur des hypothèses et la connaissance profonde au sujet de l'accélération séismique au sol locale. Limites sont placées, de l'autre côté, par des coûts additionnels. Les dommages des séismes forts récents, aussi dans les pays industrialisés, soulignent la nécessité de raffiner plus loin les concepts et les méthodes de conception aséismique de bâtiments. Dans cette oeuvre, une nouvelle approche à la modélisation stochastique de la charge séismique est présentée, qui renonce la présupposition habituelle d'un processus stationnaire et unidimensionnel pour l'accélération de sol. L'objectif est une modélisation spatiale de charge, spécifique d'ondes et de site, qui, par l'utilisation des informations sur des invariantes physiques, permet une mesure de bâtiment asismique transparente et économique, au moins toutefois réduit le risque par rapport aux méthodes de mesures courantes. De tels invariants séismiques et géotechniques sont la structure du champ des ondes séismiques déterminé par les lois de la physique et les qualités de résonance de la stratification de sol locale. Le modèle de charge proposé décrit le champ des ondes au site comme composition des sous-processes évolutionnaires stochastiques sur les axes principales variables dans le temps, qui correspondent aux trains des ondes qu'ont une caractéristique de charge respectivement spécifique. Cette caractéristique de charge est décrit dans le domaine temporel et de fréquence et aussi bien que spatial par les fonctions de forme spécifique d'ondes dont les paramètres corrèlent fortement à des dimensions séismiques et géotechniques. Une priorité d'oeuvre sont des nouvelles procédures d'estimation, pour la spécification empirique des paramètres de modèle pour la pratique de construction, qui se basent sur la sur la corrélation de croix de composante. La procédure adaptative spectrale d'estimation d'axes principals de corrélation (SAPCA) assure la saisie optimale des trains des ondes spatiaux par la transformation des enregistrements sur des composantes de référence. En même temps - en relation avec une procédure de correction d'angle égal d'axe prin¬ci¬pal - il livre des concises schémas associés de cours d'axes principals, au moyen de ceux peut être identifié fiable des phases de dominance pour trois trains généralisés des ondes. Dans ces phases de dominance, les paramètres du modèle de charge spécifiques pour chaque train des ondes sont déterminés. En outre, un algorithme est indiqué, pour identi¬fier des ondes de Rayleigh dans un enregistrement individuel de l'accélération de sol. La qualification de l'approche de modèle et l'efficience des procédures d'estimation sont vérifiées au moyen d'enregistrements de tremblement fort du séisme á Northridge 1994. Avec l'approche de modèle non-stationnaire présentée, tels des parts de charge du champ des ondes sismiques forts sont décrites plus précisément qui sont sous-estimées dans les modèles de charge stochastiques habituels. Des parts de charge q'ont été supprimés ou modelées forfaitairement jusqu'ici, sont rendues accessibles à l'analyse et à la modélisation pour la première fois. Le modèle stochastique devient physico-transparent concernant les effets les plus importants, produisants une charge sur le bâtiment, et ainsi - malgré la complexité plus élevée - mieux maniable en pratique d'ingénieur. La méthode d'axes principals adaptative spectrale (SAPCA) convient aussi pour des analyses sismologiques dans la proximité d'epicentre, par exemple à l'analyse des processus de rupture et des effets de site topographiques.
Por todo el mundo, los terremotos fuertes son un alto riesgo potencial para los centros urbanos, que está, entre otros, enfrentado por métodos de diseño estructural antisísmico. Estos métodos son basa en asunciones y conocimiento fundamentado sobre la aceleración de tierra sísmica local; los límites son fijados, en el otro lado, por costes adicionales. Balance de los daños de temblores fuertes recientes - también en países industrializados - acentúe la necesidad del refinamiento adicional de conceptos y de métodos de diseño estructural resistente del terremoto. En este trabajo, una nueva aproximación de modelar estocástico de la carga sísmica se presenta, superando la presuposición generalmente de un proceso estocástico unidimensional y estacionario para la aceleración de tierra. La meta avisada es un modelo de la carga específico del sitio y de las ondas que, con la información sobre las invariantes físicas y geotécnicas, permite las aproximaciones transparentes y económicas, en diseño estructural antisísmico; pero por lo menos reduce el riesgo sísmico en la comparación a los métodos usados de diseño. Esos invariantes son la estructura regular del campo de las ondas sísmicas, así como las características de la resonancia de los estratos del suelo en el sitio local. El modelo propuesto de la carga representa el campo local de las ondas sísmicas como composición de los procesos parciales evolutivos estocásticos sobre las hachas principales variables-temporales, que corresponden a los trenes de las ondas con características específicas de la carga. Esas características de la carga son descritas en el dominio de la frecuencia y del tiempo así como en el dominio espacial por las funciones de la forma, que parámetros son especificas por los trenos generalizados de la onda sísmica y correlacionan fuertemente a las entidades sísmicas y geotécnicas. La contribución principal de este trabajo son los procedimientos nuevamente desarrollados de la valoración basados en la correlación, que sirven en el contexto de la especificación empírica de los parámetros de modelo para la práctica de construcción. El algoritmo de las Ejes Mayor de la Correlación Espectral-Adaptante (SAPCA) asegura la recogida óptima de los trenes espaciales de la onda transformando los datos registrados sobre componentes de la referencia. En el mismo tiempo - en la conexión con un algoritmo de la corrección para el ángulo del acimut del eje mayor/principal – SAPCA entrega los patrones asociados concisos en el curso del eje principal, que después se utilizan para identificar confiablemente las fases de la dominación para tres trenes generalizados de la onda. Dentro de esas fases de la dominación de la onda, los parámetros específicos de la onda del modelo de la carga se determinan. Además, un algoritmo se presenta para identificar las ondas de Rayleigh en solos mensuras de la aceleración del sitio. La suficiencia del aproximación que modela y la eficacia de los procedimientos de la valoración se verifican por medio de los datos del terremoto catastrófico a Northridge 1994. La aproximación non-estacionaria que modela propuesto describe con más exactitud las porciones de la carga del campo de la onda del terremoto fuerte subestimado en modelos estocásticos convencionales de la carga. Cargue las porciones que se dejan hacia fuera o modelado global hasta ahora se hace disponible para el análisis y modelar para la primera vez. El modelo estocástico gana la transparencia física con respecto a la carga más importante que genera efectos, y por lo tanto será - a pesar de una complejidad más alta - fácil de dirigir en práctica de la ingeniería. El método principal del eje también será útil para los análisis sismológicos en el campo cercano, p. e., para el análisis de los procesos de la ruptura y de los efectos topográficos del sitio.
Сильные землетрясения всемирно являются потенциально высоким риском для ур¬банизированных центров. Для уменшения сейсмического риска развивются методы антисейсмичной структурной конструкции. Эти методы построены на предположениях, которые требуют тщательного эмпирического знания характеристик местного сейсмического ускорения грунта. Предел состоит, с другой стороны, в дополнительных стоимостях строительства. Убытки от недавних сильных землетрясений - также в индустриально развитых странах – подчеркивают потребность более глубокого уточнения прин¬ципиальных схем и методов антисейсмичного строительства. Эта работа представляет новый подход стохастического сейсмического моде¬лирования нагрузки, развивающий обычное предположениe стационарного, одномерного стохастического процессa нa сейсмическое ускорение грунта. Целью будет создание модели нагрузки, которая указана по отдельности для специфических характеристик и сейсмических волн и местного положения, делающей возможным, путём использования информации о физических и геотехничес¬ких инвариантностях, и прозрачных и недорогих подходов в антисейсмичной структурной конструкции, но по крайней мере уменьшающей сейсмический риск, по сравнению с общими методами антисейсмичного строительства. Эти инвариантности являются закономерной структурой волнового поля также, как и свойствами резонан¬са слоёв грунта в месте постройки.. Предложенная модель нагрузки представляет местное волновое поле как составляющая стохастических подпроцессов развития на главных осях зависящих от времени, которые соответствуют волновым пакетам со специфическими характе¬ристиками нагрузки. Те эти характеристики нагрузки описаны в диапазонах частоты и времени также, как трёхмерного объёма функциями формы, параметры которых указаны по отдельности для различных обобщанных волновых пакетов u сильно соотносят от сейсмичес¬ких и геотехнических величин. Главны вклад работы – это новые процедуры оценивания, основанные на корреляции, которые служат в рамках эмпирической спецификации модельных параметров для практики строительства. Новый Aлгоритм Спектрально-Приспо¬собительных Главных Oсей Kорреляции (SAPCA) обеспечивает оптимальное заволакивание трёхмерных волновых пакетов преобразованием записанных данных сейсмического ускорения грунта на калибровочные компоненты на этих главных осях. В то же самое время - в связи с алгоритмом коррекции для угла простирания главной оси - SAPCA поставляет сжатые связанные волновые картины в ходе временно-изменчивых глав¬ных осей, которые в свою очередь использованы для надежного определения доминантных фаз для трёх обобщенных волновых пакетов. В этих фазах засилья отдельного волного пакета, определёны волново-специфические параметры модели нагруз¬ки. Дополнительно, показан алгоритм для идентификации и определения волн типа Релея при одиночной регистрации сейсмической ускорении грунта. Адекватность моделированного подходa и эффективность процедур оценивания подтвержены посредством данных сильного землетрясения Northridge 1994. Предложенный нестационарный подход моделировании описывает с большей точностью части нагрузки волного поля сильных землетрясений недооцененных в обычных стохастических моделях нагрузки. Части нагрузки не рассматривающиеся или слишком обобщаемые до сих пор, при новым подходе впервые можно будет учитывать и анализировать. Стохастическая модель приобретает физической прозрачностей по отношению к самым важным влияниям, которые производят нагрузку, и следовательно будет – несмотря на более высокую сложность – легка для того, чтобы применять её в практике инженерных расчётов. Mетод Главных Oсей также будет полезенно для сейсмологических анализов в близком поле, например, для анализа процессов повреждения и топографических влиянии местного положения.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica
Se han estudiado acelerogramas epicentrales de terremotos chilenos. El análisis de los acelerogramas se ha desarrollado en alta frecuencia identificando ondas sísmicas que han permitido observar características de la ruptura de la fuente. La identificación de ondas internas en acelerogramas de sismos chilenos, ocurridos en el norte de Chile, ha permitido estimar características de la ruptura sísmica y relacionar la duración de las ondas con el tamaño de ruptura. En general, se observa que los terremotos chilenos se componen de múltiples subeventos, lo cual es una de las causas de la alta frecuencia que se observa en ellos y la posible razón por la cual los terremotos chilenos usualmente no siguen la ley de escalamiento de terremotos. Los terremotos chilenos presentan características especiales en relación a otras zonas sísmicas, por ejemplo los altos valores de aceleración máxima. En esta tesis se propone un modelo de ruptura de subasperezas y respuestas libres del suelo que explicarían la causa de las altas aceleraciones que se observa en los terremotos chilenos. El evento del 28 de agosto del 2001, mb=5.7, del norte de Chile, es estudiado en alta frecuencia, proponiendo la ubicación relativa de las subasperezas que controlan su ruptura. Se estudian también los acelerogramas de los terremotos de Tarapacá del 2005 y de Chile Central de 1985. El análisis permite identificar pulsos que son generados por la ruptura de asperezas. El estudio de los pulsos asociados a la ruptura del terremoto del 3 de marzo de 1985 ha permitido identificar la ubicación de 3 asperezas dominantes que controlaron la ruptura. Se propone que el terremoto del 3 de marzo (Ms = 7.8) puede ser considerado, en alta frecuencia, como la ruptura de tres sismos de menor magnitud. Además, se analizan acelerogramas de réplicas del terremoto del 3 de marzo de 1985 permitiendo identificar propiedades determiníticas de ondas sísmicas de alta frecuencia (>1Hz) cuyas propiedades están determinadas por la ruptura de la fuente.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Estructural, Sísmica y Geotécnica. Ingeniero Civil
Esta Tesis elabora el primer modelo 3D de velocidad de onda de corte para la Cuenca de Santiago utilizando la técnica de tomografía de ruido sísmico. La ocurrencia reciente y futura de terremotos en la zona central de Chile enfatizan la necesidad de contar con un modelo de velocidad de onda de corte que considere variaciones verticales y laterales, y que permita una evaluación acabada de respuesta sísmica de la Cuenca de Santiago. Este trabajo utiliza registros continuos de ruido sísmico provistos por una red temporal de estaciones banda ancha del Centro Sismológico Nacional (CSN) y parte de la red nacional de acelerógrafos (RNA) desplegados sobre la Cuenca. Las componentes verticales de los registros son utilizadas para estimar la función de Green empírica del medio a través del cálculo espectral de la correlación cruzada de ruido sísmico y su similitud con una función de Bessel del primer tipo de orden cero. Esta información es utilizada para calcular curvas de dispersión y tiempos de viaje de ondas Rayleigh para todos los pares de estaciones disponibles entre los 0,1[Hz] y 5[Hz]. La varianza asociada al cálculo de las curvas de dispersión es determinada utilizando el método de Bootstrap modificado para un número de 1000 remuestreos con reposición. Los tiempos de viaje estimados son invertidos mediante un esquema de mínimos cuadrados regularizados con peso, obteniendo mapas de velocidad de fase o tomogramas entre los 0,2[Hz] y 1,1[Hz]. Los mapas de velocidad de fase son utilizados para reconstruir curvas de dispersión en toda la Cuenca e invertir perfiles 1D de velocidad de onda de corte por medio de simulaciones de Monte Carlo. Luego, a partir de estos perfiles de velocidad, se elaboran mapas de velocidad de onda de corte a diferentes profundidades por medio de una interpolación de kriging ordinario y un modelo de variograma esférico. El modelo 3D de velocidad de onda de corte presenta variaciones laterales o anomalías de hasta un 20% del valor medio en el plano E-N, que disminuyen su amplitud a medida que aumenta la profundidad. Las variaciones detectadas en el modelo permiten establecer que el sector norte de la Cuenca posee una rigidez menor al sector sur, exceptuando la zona en donde se ubica el cerro San Cristóbal. La sensibilidad del modelo está acotada entre los 700[m] y los 5-6[km] de profundidad, por lo que carece de un nivel de resolución que permita dilucidar la transición entre las formaciones geológicas profundas y los sedimentos a nivel de superficie. Se recomienda complementar los resultados obtenidos desplegando estaciones temporales en aquellos sectores con mala cobertura de rayos, y campañas locales de medición que permitan mejorar la resolución superficial del modelo. Finalmente, se recomienda utilizar el modelo 3D de velocidad de onda de corte para realizar un modelamiento numérico del comportamiento dinámico de la Cuenca y analizar el efecto que genera la presencia de heterogeneidades de velocidad profundas sobre los acelerogramas y contenido espectral a nivel de superficie.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica
En el presente trabajo se estudia la estimación de estructuras de velocidad unidimensionales de onda de corte mediante el análisis de ondas internas SH refractadas e independientemente de ondas super ciales Love, ambas, muchas veces presentes en un mismo registro sísmico multicanal. El método de ondas super ciales Love permite determinar un modelo de velocidad mediante la modelación de curvas de dispersión, mientras que el método de refracción sísmica SH se basa en la modelación de las primeras llegadas de las ondas SH, correspondientes a las ondas de cuerpo refractadas en cada una de las capas del medio. Se desarrolló la metodología completa para obtener un modelo de velocidad desde el registro de ondas super ciales Love. Este proceso incluye el cálculo de curvas de dispersión teóricas desde un modelo de velocidad; el cálculo de curvas de dispersión empíricas desde registros sísmicos reales o sintéticos; y fi nalmente la modelación de estas curvas por prueba y error para la determinación de la estructura de velocidad de onda de corte en profundidad. El objetivo final es comparar la metodología desarrollada con el método de refracción sísmica aplicado a ondas de cuerpo SH, discutiendo las ventajas y desventajas de cada uno con respecto a la estimación de velocidades. Si bien estos métodos se basan en el análisis de distintas porciones del mismo registro sísmico, ambos buscan el mismo resultado, y es por lo tanto natural compararlos. La aplicación de los dos métodos mencionados se desarrolló sobre datos sísmicos reales correspondientes a ondas SH generadas y registradas mediante una fuente y receptores horizontales. La modelación de las curvas de dispersión teóricas versus experimentales indicó gran sensibilidad de estas a las propiedades del medio en las capas super ciales (primeros metros) y una sensibilidad descendiente en profundidad, probablemente debido a la ausencia de datos en bajas frecuencias (< 10 Hz). Por otra parte, el método de refracción sísmica muestra resultados consistentes con los del método de ondas super ciales Love, pero alcanzando mayores profundidades con mayor certeza. La utilización de los métodos mencionados puede llevarse a cabo complementariamente, aprovechando las ventajas de cada uno para disminuir las incertezas en los modelos de velocidad resultantes. Además, ambos métodos podrían ser empleados adicionalmente a estudios sísmicos enfocados a conocer la estructura de la velocidad compresional P en profundidad, obteniendo una estructura de velocidades bien determinada.

Orientador: Fábio Roberto Chavarette
Banca: Mara Lúcia Martins Lopes
Banca: Nélson José Peruzzi
Resumo: Os desastres naturais são de grande interesse para engenharia, pois são fenômenos de caráter dinâmico. O desastre natural estudado neste trabalho é a ocorrência de ações sísmicas sobre estruturas, mais precisamente a ação das vibrações de terremoto em estruturas civis. Para realizar este estudo, o modelo matemático proposto é um pórtico plano simples sob a ação de excitação sísmica Tajimi-Kanai, causando instabilidade na estrutura com um comportamento caótico. A alternativa proposta para minimizar estas vibrações sísmicas e reduzir o movimento oscilatório do sistema para uma órbita estável é o controle híbrido. O controle hibrido é uma combinação de estratégias de controle ativo e semi-ativo, com a função de ajudar a prevenir este desastre natural. O controle ativo utilizado foi o controle linear ótimo e o controle semi-ativo utilizado foi o amortecedor magneto reológico acoplado na estrutura. Com a aplicação desse controle híbrido foi possível minimizar as vibrações sísmicas reduzindo o movimento oscilatório para um comportamento estável
Abstract: Natural disasters are a major importance for engineering because they are phenomena of nature dynamic. The natural disaster studied in this work is the occurrence of seismic actions on structures, specifically the action of earthquake vibrations in civil structures. To conduct this study, the mathematical model of a simple portico plane under the action of Tajimi-Kanai seismic excitation, causing instability in the structure with a chaotic behavior. The alternative proposed to minimize these seismic vibrations and reducing the oscillatory movement of the system to a stable point is the hybrid control. The hybrid control is a combination of strategies for active and semi-active control, with the function to help prevent this natural disaster. The active control was used as optimal linear control and semi-active control the magneto rheological damper coupled structure. With the application of this hybrid control was possible to minimize seismic vibrations reducing the oscillatory movement to a stable behavior
Mestre

Made available in DSpace on 2015-05-14T16:52:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-29Bitstream added on 2015-05-14T16:59:42Z : No. of bitstreams: 1 000824860.pdf: 865139 bytes, checksum: e4d4cacc3a29a9410d55fa34e35b3949 (MD5)
Os desastres naturais são de grande interesse para engenharia, pois são fenômenos de caráter dinâmico. O desastre natural estudado neste trabalho é a ocorrência de ações sísmicas sobre estruturas, mais precisamente a ação das vibrações de terremoto em estruturas civis. Para realizar este estudo, o modelo matemático proposto é um pórtico plano simples sob a ação de excitação sísmica Tajimi-Kanai, causando instabilidade na estrutura com um comportamento caótico. A alternativa proposta para minimizar estas vibrações sísmicas e reduzir o movimento oscilatório do sistema para uma órbita estável é o controle híbrido. O controle hibrido é uma combinação de estratégias de controle ativo e semi-ativo, com a função de ajudar a prevenir este desastre natural. O controle ativo utilizado foi o controle linear ótimo e o controle semi-ativo utilizado foi o amortecedor magneto reológico acoplado na estrutura. Com a aplicação desse controle híbrido foi possível minimizar as vibrações sísmicas reduzindo o movimento oscilatório para um comportamento estável
Natural disasters are a major importance for engineering because they are phenomena of nature dynamic. The natural disaster studied in this work is the occurrence of seismic actions on structures, specifically the action of earthquake vibrations in civil structures. To conduct this study, the mathematical model of a simple portico plane under the action of Tajimi-Kanai seismic excitation, causing instability in the structure with a chaotic behavior. The alternative proposed to minimize these seismic vibrations and reducing the oscillatory movement of the system to a stable point is the hybrid control. The hybrid control is a combination of strategies for active and semi-active control, with the function to help prevent this natural disaster. The active control was used as optimal linear control and semi-active control the magneto rheological damper coupled structure. With the application of this hybrid control was possible to minimize seismic vibrations reducing the oscillatory movement to a stable behavior

En el presente trabajo se implementó un método alternativo de caracterización geotécnica, significativamente más rápido y económico que los normalmente utilizados para obtener perfiles de velocidad de onda de corte en profundidad. Esta metodología utiliza las particulares características de la propagación de ondas superficiales en medios estratificados. La propagación de ondas Rayleigh en semiespacios infinitos, elásticos, isótropos y homogéneos depende de las propiedades mecánicas del medio. Sin embargo, en medios estratificados, la geometría y propiedades elásticas de cada capa de suelos generan el fenómeno de dispersión. Como consecuencia, la velocidad de propagación de ondas ya no depende sólo de las propiedades mecánicas del medio, sino también de la longitud de la onda y por ende de su frecuencia. Esta relación se observa en las llamadas curvas de dispersión, que permiten, previo análisis espectral y proceso de inversión, obtener el perfil de velocidades de onda de corte en profundidad. En este trabajo se desarrollaron algoritmos para calcular curvas de dispersión experimentales con arreglos de varios sensores, incluyendo el análisis de señales. Adicionalmente, se formuló una solución para el problema inverso, definiendo una configuración de un estrato sobre un semiespacio, de tal manera de obtener la velocidad de propagación de ondas de corte promedio de los primeros 30 metros de profundidad. Los resultados presentan gran concordancia al ser comparados con los obtenidos por otros investigadores de este tema.

O SASW (\"Spectral Analysis of Surface Waves\") é um método geofísico de ensaio não destrutivo, baseado na geração e detecção de ondas elásticas de superfície (Rayleigh), e o estudo da natureza dispersiva desta onda. A aplicação desse método em geotecnia objetiva, a partir da determinação das velocidades de propagação das ondas S, definir os parâmetros elásticos dinâmicos dos diferentes materiais em subsuperfície. Este trabalho visou o desenvolvimento de um sistema instrumental para registro de ondas sísmicas e sua utilização na implementação, teste e avaliação do método SASW. O método SASW envolve a detecção de ondas superficiais do tipo Rayleigh e é realizado na superfície do terreno, não necessitando de furos de sondagem ou qualquer outra infraestrutura, tornando-se assim mais econômico do que os dois métodos sísmicos mais usados para o estudo de parâmetros elásticos do solo (\"crosshole\" e \"downhole\"), pois ambos métodos medem as velocidades de propagação de ondas de corpo P e S, e requerem a perfuração e revestimento de furos de sondagem. Como a natureza dispersiva da onda se dá em termos de freqüência, todo o processamento dos sinais é realizado no domínio da freqüência. A metodologia para execução dos ensaios SASW envolve três etapas: a) aquisição dos dados de campo; b) determinação da curva de dispersão das ondas Rayleigh e c) Inversão da curva de dispersão para obter um perfil de velocidade da onda S. Para cada uma das etapas foi feita uma descrição dos procedimentos adotados, com especial ênfase ao tópico b, uma vez que no processo de cálculo das curvas de dispersão ocorrem os maiores problemas do método. Foram escolhidos para apresentação e descrição três estudos de caso que permitiram discutir e avaliar em detalhe a aplicabilidade, vantagens e desvantagens do método. No primeiro caso, considerado como bom, as curvas de dispersão obtidas para diferentes espaçamentos de geofones se sobrepuseram numa ) determinada faixa de freqüências. No segundo exemplo, classificado como de qualidade intermediária, as curvas variaram pouco de uma para outra. No terceiro exemplo, considerado ruim, as curvas para diferentes espaçamentos entre geofones não convergiram, tendo sido necessário tentar uma nova estratégia para confeccionar a curva de dispersão representativa da área. A terceira etapa do método consiste na inversão da curva de dispersão. Diversos modelos iniciais foram gerados e todos eles, após algumas dezenas de iterações, apresentaram a mesma tendência. Para os ensaios no campus da USP obtiveram-se as curvas de dispersão coincidentes que permitiram a obtenção de um modelo de velocidade consistente. No caso do campus da UNICAMP os valores concordaram bem até 4 metros de profundidade com os valores de velocidade obtidos pelo ensaio \"crosshole\", porém para profundidades maiores do que 4 metros os valores divergem. No caso da UNESP (Bauru) os valores de ambos os métodos divergiram totalmente. Concluiu-se que, apesar do sistema instrumental desenvolvido ter se comportado bem, a completa automatização do ensaio é impossível pois no método de geração de curvas de dispersão, a intervenção do intérprete é fundamental. Isto é devido, em grande parte à dificuldade de geração de ondas de baixa frequência.
The Spectral Analysis of Surface Waves (SASW) is a non-destructive test based on the generation and detection of elastic surface waves (Rayleigh), and the study of the dispersion behavior of these waves. The application of this method to geotechnical problems aims at defining the elastic parameters of the different materials from the determination of the S wave propagation velocity. The objective of this thesis was to develop an instrumental system to record seismic waves and its utilization in the implementation, test and evaluation of the SASW method. The SASW method consists in the detection of Rayleigh surface waves and do not require boreholes or any other infrastructure since it is performed from thesurface. This allows it to be more economical than the crosshole or downhole tests that require the perforation and casing of boreholes to measure the P and S propagation velocities. The processing is carried out in frequency domain since the dispersive nature of the wave is in terms of frequency. The SASW methodology consists in three steps: a) data acquisition; b) determination of the dispersion curve of the Rayleigh wave and c) the inversion of the dispersion curve to obtain an S wave profile. It is presented a description of the adopted procedure for each step of the processing. Care was taken with the b) item since the major problems of the method appear during the calculation of the dispersion curve. Three case studies were presented. This allowed discussing and evaluating in detail the applicability, advantages and disadvantages of the method. The first case, classified as good, the dispersion curves, calculated from different geophone spacing, overlapped in a certain frequency window. In the second study, classified as intermediate quality, the dispersion curves presented some variations. The third example, classified as bad, the dispersion curves from different geophone spacing did not converge and it was necessary to try a new methodology to generate the dispersion curve of the area. The third step of the method consists in the inversion of the dispersion curve. Several initial models were generated and, after few dozens of iterations, presented the same trend. For the experiments in the USP campus very coincident dispersion curves were obtained and, consequently, a very consistent model was generated. In the UNICAMP campus case study the values agreed well, up to 4 meters of depth, with the crosshole results but diverge for higher depths. In the UNESP campus case study the results diverge completely. It was concluded that the instrument developed was appropriate to perform SASW tests. The automation of the tests is not possible due to the need of a high degree of interpret intervention. It is due mainly to the difficult to generate low frequencies.

Las instalaciones subterráneas son parte importante de la actividad minera en cavernas y forman parte de diferentes etapas de proceso en la producción minera, operaciones con equipos de gran magnitud y peso, áreas de almacenamiento, sectores habitacionales de personas, etc. En Chile las instalaciones subterráneas están frecuentemente sometidas a actividad sísmica, registrándose tasas de daños menores que en instalaciones superficiales, es por esto que se hace importante conocer y comparar el comportamiento de las estructuras subterráneas respecto de las superficiales, con el fin de desarrollar los diseños acorde a las solicitaciones sísmicas en niveles inferiores del terreno. Este trabajo está orientado a determinar las diferencias que existen entre los fenómenos dinámicos que ocurren en superficie respecto de los subterráneos, haciendo un análisis teórico de propagación de ondas en suelos para luego trabajar con registros sísmicos, identificando los fenómenos de superficie y así calibrarlos en profundidad. Siguiendo la metodología de autores anteriores se analizó el efecto de las ondas Rayleigh en un registro de aceleraciones superficiales del terremoto de 1985, en particular la estación de la UTFSM (roca), midiendo sus efectos en las aceleraciones peak y espectros de respuesta. De los resultados se concluyó que para este registro, los efectos de las ondas Rayleigh tienen nula influencia en la aceleración peak y los espectros de respuesta superficiales. Esto implica que el registro está controlado por ondas de cuerpo al igual que un ambiente subterraneo. Luego se analizó la propagación de ondas de corte en un estrato semi-infinito para varios registros sísmicos y diferentes características del estrato. Analizando las aceleraciones en profundidad para estratos rocosos (1500 m/s velocidad onda de corte promedio), se observan atenuaciones del orden del 30% a los 60 metros de profundidad, manteniéndose constantes bajo esta profundidad. Este fenómeno es producido por las condiciones de borde del estrato, ya que el esfuerzo de corte es nulo en superficie. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran el comportamiento de un perfil de aceleraciones en profundidad, esto de manera teórica en base a modelos simplificados, por lo que más allá de entregar un valor concreto para diseño sísmico, se identifica un fenómeno a considerar en el diseño de cada proyecto. Por lo anterior es necesario un buen detallamiento y recopilación de antecedentes para el proyecto y así lograr un diseño acorde a las características y condiciones a las que se somete.

El mundo ha avanzado con la llegada de la ciencia y tecnología desde los diversos campos que la conforman con una visión de innovación involucrando a la sociedad y así satisfacer las necesidades que se han convertido en una problemática para el campo científico. El camino para llegar a un concepto de ciudades inteligentes, por ejemplo, puede conjugar varias aistas que dan cuenta de un aporte de diversas competencias y destrezas por parte de la comunidad científica. De esta manera, podemos encontrar aportes de redes eléctricas inteligentes, servicios de comunicación masiva, aprovechamiento de los recursos hídricos, análisis de ondas sísmicas, manejo de datos en la nube o la interpretación de imagen para aplicaciones médicas, cumpliendo así una vasta demanda de oportunidades para la generación de nuevo conocimiento que aplica la ciencia y tecnología en favor de la sociedad.

A simulação da propagação de ondas acústicas é a base das ferramentas de imagem sı́smica utilizadas pela indústria de petróleo e gás. Para realizar tais simulações, arquiteturas de CAD são empregadas, fornecendo resultados mais rápidos e com maior precisão a cada geração de processadores. Entretanto, para atingir alto desempenho nessas arquiteturas, vários desafios devem ser levados em consideração no momento do desenvolvimento da aplicação. Neste artigo, a Modelagem Fletcher foi otimizada para multicore e GPU e o desempenho, o consumo de energia e a eficiência energética de oito versões do código foram avaliados. Os resultados mostram que a versão CUDA tem o melhor desempenho e eficiência energética; no entanto, a versão OpenACC que tem a vantagem da portabilidade, tem um desempenho e degradação de eficiência energética de apenas 10 e 8% comparado com CUDA. ∗