Proposal of energy spectra for earthquake resistant design based on turkish registers

Abstract

This work proposes design energy spectra in terms of an equivalent velocity, intended for regions with design peak acceleration 0.3 g or higher. These spectra have been derived through linear and nonlinear dynamic analyses on a number of Turkish selected strong ground motion records. In the long and mid period ranges the analyses are linear, taking profit of the rather insensitivity of the spectra to the structural parameters other than the fundamental period; conversely, in the short period range, the spectra are more sensitive to the structural parameters and, hence, nonlinear analyses are required. The selected records are classified in eight groups with respect to the soil type (stiff soil and soft soil), the severity of the earthquake in terms of surface magnitude Ms (Ms ¿ 5.5 and Ms > 5.5) and the relevance of the near-source effects (impulsive and vibratory). For each of these groups, median and characteristic spectra are proposed; such levels are intended to correspond to 50% and to 95% percentiles, respectively. These spectra have an initial linear growing branch in the short period range, a horizontal branch in the mid period range and a descending branch in the long period range. Empirical criteria for estimating the hysteretic energy from the input energy are suggested. The proposed design spectra are compared with those obtained from other studies.

Este trabajo propone espectros de proyecto de energía en términos de velocidad equivalente, destinados a regiones con aceleración sísmica de proyecto 0.3 g o superior. Estos espectros se han obtenido a través de análisis dinámicos lineales y no lineales en una serie de registros sísmicos fuertes de Turquía. En los tramos de períodos largos y medianos los análisis son lineales, aprovechando la insensibilidad de los espectros con respecto a los parámetros estructurales, excepto el período fundamental y la masa; por el contrario, en el tramo de períodos cortos, los espectros son más sensibles a los parámetros estructurales y, por lo tanto, es necesario es necesario efectuar análisis no lineales. Los registros seleccionados se clasifican en ocho grupos con respecto al tipo de suelo (suelo duro y suelo blando), a la gravedad del terremoto en términos de magnitud superficial (Ms ≤ 5,5 y Ms > 5,5) y la relevancia de efectos de proximidad de falla (registros impulsivos y vibratorios). Para cada uno de estos grupos, se proponen espectros medianos y característicos; dichos niveles corresponden a los percentiles de 50% y 95%, respectivamente. Estos espectros tienen una rama inicial lineal creciente en el intervalo de períodos cortos, una rama horizontal en el intervalo de períodos medios y una rama descendente en el intervalo de períodos largos. Se proponen criterios empíricos para estimar la energía histéretica a partir de la energía de entrada. Los espectros de proyecto propuestos se comparan con los obtenidos a partir de otros estudios.