Parámetros de Tsunami

Con el Análisis No Lineal de Tsunami, los usuarios pueden evaluar la capacidad de una estructura de Cargas de Tsunami en el marco de ASCE 7-16. Las cargas de Tsunami se pueden calcular utilizando las relaciones de ASCE 7-16 o las relaciones propuestas en Foster et al. [2017] mientras que los procedimientos de análisis se resumen en Petrone et al. [2017] y Baiguera et al. [2019].

Para el análisis no lineal de tsunamis, es necesario definir una serie de parámetros que se resumen a continuación:

Método de Cálculo de la Fuerza del Tsunami
El usuario puede seleccionar si la Fuerza Total de Tsunami en cada paso se calculará utilizando

1. Método de ASCE 7-16: Utilizando la relación 6.1-2 del párrafo 6.10.2.1 de ASCE 7-16 (ASCE 7-16 capítulo 6).

Donde F_dx es la Fuerza Total de Tsunami, I_tsu es el Factor de Importancia de Tsunami, C_d es el Coeficiente Drag para el edificio (ver Tabla 6.10-1 de ASCE 7-16 Capítulo 6), h es la profundidad de inundación, u es la velocidad de flujo y Ccx es un coeficiente dado por la ecuación 6.10-3 de ASCE 7-16 capítulo 6 y B es el ancho de la estructura afectada por el Tsunami

2. Método de Foster et al (2017): Utilizando la ecuación (1) de Petrone et al. [2017] relaciones resumidas en el trabajo de Foster et al. [2017].

por Fr<F_rc:

por Fr≥F_rc: 

Donde Fr es el número de Froude, F_rc es el umbral del número de Froude calculado según las ecuaciones de Petrone et al. [2017], C_d es el Coeficiente de Arrastre, h y u son la profundidad de la inundación y la velocidad del flujo respectivamente, g es la aceleración de la gravedad, B es el ancho del área afectada por el tsunami y λ se calcula utilizando la ecuación. (26) de Foster et al. [2017].

Para cada método, es necesario definir una serie de variables específicas del método, a saber:

Variables para el método ASCE 7-16:

• Factor de Importancia de Tsunami (I_tsu): El Factor de Importancia de Tsunami se toma de acuerdo con el párrafo 6.8.3.2 de ASCE 7-16, Capítulo 6.

• El factor C_cx calculado de acuerdo con la ecuación 6.10.2 dada en el párrafo 6.10.2.1 del ASCE 7-16 Capítulo 6.

Variables para el método de Foster et al. (2017):

• Razón de bloqueo: La razón de bloqueo b/w donde w es el ancho de un canal de flujo de agua y b es el ancho de un obstáculo en el camino del canal, un modelo utilizado en trabajos experimentales sobre modelado de Tsunami [Qi et al., 2014; Foster et al., 2017].

Cálculo de la fuerza del Tsunami y variables de análisis

Tipo de serie de tiempo de Tsunami: El usuario puede especificar el tipo de serie de tiempo de profundidad y velocidad que se utilizará para el modelado de Tsunami y el cálculo de la Fuerza Total de Tsunami. El usuario puede elegir entre las siguientes opciones y cada opción necesita que se especifiquen sus propias variables.

i)    Serie de Tiempo de ASCE 7-16: Serie de tiempo de Profundidad y Velocidad de la Figura 6.8-1 del capítulo 6 de ASCE 7-16. Para definir completamente la serie temporal las variables que deben definirse son la profundidad máxima de inundación (hmax) y la velocidad máxima de flujo (umax) del Tsunami Máximo considerado

ii)   Serie de tiempo de ASCE 7-16 hasta el Caso de carga número 2: Las series de tiempo de Profundidad y Velocidad de ASCE 7-16 pero hasta el punto del Caso de carga 2 indicado en la Figura 6.8-1 del Capítulo 6 de ASCE 7-16. las variables que deben definirse son nuevamente hmax y umax.

iii) Serie de Tiempo temporal con profundidad variable y número de Froude constante: la profundidad aumenta linealmente desde una profundidad mínima hasta una profundidad máxima, mientras que la velocidad se calcula utilizando un número de Froude constante. Las variables necesarias son la Profundidad Mínima y Máxima y el número de Froude Constante

iv) Serie de Tiempo con profundidad máx. = altura del edificio: esta opción crea la Serie de Tiempo de profundidad y velocidad de ASCE 7-16 hasta el caso de carga número 2 y, después del caso de carga número 2, la profundidad continúa aumentando linealmente hasta que alcanza la altura del edificio. Es necesario definir hmax y umax para el cálculo de las Series de Tiempo de profundidad y velocidad de ASCE.

Densidad de Fluido - ρs
La densidad del fluido considerado para los cálculos de la Fuerza Total del Tsunami, generalmente igual a la densidad del agua de mar.

Ancho del Área Afectada - B
El ancho total de la estructura afectada por la carga del tsunami. Para obtener más información, se dirige al usuario al capítulo 6 de ASCE 7-16 y Foster et al. 2017.

Ángulo en el sentido dextroso entre el edificio y la dirección del flujo del Tsunami
Esta variable define el ángulo en el sentido dextrose entre el flujo del Tsunami y el eje global X de Seismostruct. Un ángulo igual a cero indica que la dirección del flujo del Tsunami está a lo largo del Eje X global.

Elevación de Referencia
La diferencia de altura entre el punto más bajo del edificio y la profundidad de inundación cero. Un valor cero indica que el punto de profundidad de inundación cero coincide con el nodo más bajo del edificio. Un valor negativo indica que la profundidad de inundación cero del tsunami es menor que el nodo más bajo del edificio y un valor positivo indica que el nodo más bajo del edificio es menor que la profundidad de inundación cero del tsunami.

Distribución de la Fuerza del Tsunami a lo largo de la altura del Edificio
Esta opción define el patrón utilizado para la distribución de la Fuerza Total de Tsunami a lo largo de la altura del edificio. La distribución Uniforme indica que la carga del Tsunami se distribuye uniformemente a lo largo de cada piso afectado por el Tsunami mientras que la distribución Triangular sigue el patrón de distribución (B) indicado en la Figura 9 por Petrone et al. [2017].

Patterns of Total Tsunami Force distribution along the height of the building: a. Uniform Distribution and b. Triangular distribution after Petrone et al. [2017].

Variables para la Fase 1 (VDPO)
La única variable que se definirá para la fase de análisis de VDPO es el número de pasos que se utilizarán para el análisis de VDPO.

Variables para la Fase 2 (CDPO)
Para la fase 2 (CDPO), el usuario debe definir si se realizará o no el análisis CDPO, la razón de deformación máxima alcanzada durante el análisis CPDO (razón entre la deformación del nodo de control al inicio del análisis CDPO), y la número de pasos en los que se va a realizar el análisis CDPO.

Nodos Cargados por el Tsunami
En la tabla con todos los nodos del edificio, el usuario necesita definir qué nodos son cargados por la fuerza del Tsunami. La parte de la fuerza Total Tsunami atribuida a un determinado grupo de nodos con altura idéntica se distribuirá a los nodos seleccionados de ese grupo.

Cuando se definen todas las variables, el usuario puede seleccionar el botón "Calcular Carga de Tsunami" y ejecutar el cálculo de la profundidad/velocidad de la inundación y la Serie de Tiempo de la fuerza total del tsunami y distribuir la fuerza total del Tsunami en los nodos cargados. La serie de tiempo de la Fuerza de Tsunami para la fase de análisis de VDPO se introducirá en la pestaña “Curvas de Historia de Tiempo” y las cargas nodales de tipo Estática Time-History para la fase de análisis de VDPO se introducirán en la pestaña Cargas Aplicadas del programa. Finalmente, al seleccionar el botón “Parámetros Básicos de Tsunami”, se abrirá una ventana que presenta las historias de Tiempo de los principales parámetros de análisis de tsunami, incluida la profundidad de la inundación, la velocidad del flujo, el número de Froude y la fuerza total del tsunami.