Geração de uma excitação sísmica através do espectro de Kanai-Tajimi

Abstract

O presente artigo apresenta os resultados da implementação de uma rotina computacional, no programa MATLAB R , para a geração de uma excitação sísmica e análise da resposta dinâmica de um edifício, com n graus de liberdade, sujeito a esse tipo de carregamento. Define-se a excitação sísmica como um processo estocástico estacionário unidimensional, passando por um processo de ruído branco Gaussiano através do filtro de Kanai-Tajimi, cuja função densidade espectral de potência permite a geração da aceleração do solo no domínio da frequência. A aceleração do solo é, então, passada para o domínio do tempo gerando um acelerograma sísmico artificial. De posse do acelerograma resolve-se, com a aplicação do método de Newmark, a equação de movimento dinâmico estrutural e encontram-se os deslocamentos, velocidades e acelerações referentes a cada andar do edifício. Por fim, uma análise dos valores máximos, em módulo, dos deslocamentos, acelerações e dos deslocamentos relativos entre os andares é ilustrada. Os resultados encontrados estão condizentes com a literatura confirmando, assim, a eficiência da rotina implementada.

This paper presents the results of a computational routine implementation in the MATLAB R software for the generation of a seismic excitation and dynamic response analysis of a building, with n degrees of freedom, subject to this loading type. The seismic excitation is defined as an one-dimensional stochastic process, that is simulated undergoing by a Gaussian white noise process through a Kanai-Tajimi filter, which the power spectral density function generates the ground acceleration in the frequency domain. The ground acceleration is passed to the time domain generating an artificial seismic accelerogram. With the artificial seismic accelerogram and the application of the Newmark method, the structural dynamic motion equation is solved and the displacements, velocities and accelerations in each building floor are found. Finally, an analysis of the maximum values, in modulus, of the displacements, accelerations and drift is illustrated. The results are in agreement with the literature, confirming the efficiency of the implemented routine.