Página 1

1RA UNIDAD: INTRODUCCION A LA SISMOLOGIA Y LA

SISMORRESISTENCIA.

INTRODUCCION En esta unidad se tratará algunos temas importantes de la sismología para

ingenieros civiles, con el propósito de facilitar un mejor entendimiento del

fenómeno sísmico y una mayor comprensión de los principales conceptos

usados en la ingeniería sísmica, teniendo en cuenta que esta disciplina será

enfocada durante todo el curso, pero particularmente en esta unidad se tratará

de asociar a los sismos que son capaces de generación de daños a las obras

construidas por el hombre. En conclusión estudiaremos los terremotos sus

efectos y la manera de mitigar o reducir su destructividad, teniendo en cuenta

la norma peruana de diseño sismorresistente E-030.

OBJETIVOS: Diseñar y Construir Obras Ingenieriles que resistan Sismos Especificados Objetivo del Curso: Proporcionar criterios adecuados para el Diseño Sismorresistente y protección

de edificaciones en base a considerar los factores que influyen en la respuesta

sísmica de los edificios.

Introducir las técnicas modernas para la concepción, análisis y diseño de

estructuras sismorresistentes.

En su concepción y construcción, se siguen normas. Intervienen profesionales.

RESISTIR SISMOS = CRITERIOS DE DISEÑO

FILOSOSFIA DEL DISEÑO SISMORRESISTENTE

Resistir sismos leves sin daños.

Resistir sismos moderados con posibilidad de daños a los elementos no

estructurales.

Resistir sismos severos con posibilidad de daños estructurales importantes

pero evitando el colapso.

Página 2

SISMO DE DISEÑO:

Sismo que ocurrirá durante la vida útil de la obra con cierta probabilidad de ser

excedida. Se estima mediante estudios de peligro o amenaza sísmica y se

relaciona con la sismicidad de la zona y el sitio específico

BIBLIOGRAFIA DE CONSULTA BÁSICA. Bazán,E. y Meli, R. Diseño Sísmico de Edificios. Limusa, 2000 Piqué, J .y Scaletti, H. Análisis SísmicodeEdificios.CIP,1997.PKuroiwa, J. Reducción de Desastres. 2002 Herráiz, M. Conceptos Básicos de Sismología para Ingenieros. CISMID-FIC-UNI, 1997. Sarria, A. Ingeniería Sísmica. Ed.Uduandes,1992.

Dowrick, R. Diseño Sismorresistente.McGraw-Hill, 1987.

NormaTécnicadeEdificacionesE-030,Diseño Sismorresistente.MTCVC-

SENCICO,2003.

SISMOS

Vibraciones o sacudimientos de la corteza terrestre causados por ondas

sísmicas que se generan por súbita liberación de energía elástica acumulada

en la corteza y parte superior del manto terrestre.

MANIFESTACIONES DE LOS SISMOS (Bertero,2000) EFECTOS DIRECTOS:

a) Fallas en el terreno:

•Ruptura de fallas. (superficiales)

•Vibración del suelo (efectos de las ondas sísmicas):

-Agrietamiento del suelo.

-Licuación.

-Sacudida brusca del suelo.

Página 3

-Asentamiento diferencial.

-Escurrimiento lateral (lateral spreading)

-Deslizamientos.

b) Vibraciones transmitidas del suelo a la estructura

EFECTOS INDIRECTOS:

a) Tsunamis. b) Cambios en el nivel del agua de los lagos (seiches)

c) Deslizamientos.

d) Inundaciones.

e) Incendios.

EVOLUCIÓN DE LA SISMOLOGÍA Y LA INGENIERÍA SISMORRESISTENTE

1800 A.C.: crónicas sobre los efectos de los sismos. Primeras

explicaciones mitológicas sobre su origen.

Primeras explicaciones científicas sobre la generación de los sismos:

Aristóteles: vapores de aire en cavernas

Séneca: aire que colma una cavidad subterránea y, al buscar una

salida, mueve los “muros” que lo retienen, encima de los cuales

las ciudades se asientan.

Hooke (1660): enuncia la Ley que lleva su nombre fenómenos

geológicos

Hooke (1668): el terremoto es una respuesta elástica

1755: a partir del sismo de Lisboa se disponen de informaciones

detalladas (cambios topográficos, destrucciones, ruidos, derrumbes

cambios en los cauces, etc.)

1821: Navier plantea las ecuaciones de la Teoría de la Elasticidad.

Mediados del XIX: Cauchy estudia la propagación de ondas en medios

sólidos. Poisson deduce analíticamente dos tipos de ondas en sólidos.

1845: Stokes distingue una resistencia a la compresión y otra al

cortante.

1887: Rayleigh descubre otro tipo de ondas (superficiales) en los

sólidos.

1888: Schmidt estudia la propagación de ondas por el interior de la

Tierra.

1897: Wiechert postula la existencia de un núcleo metálico en la Tierra.

1900: primer mapa de ubicación de terremotos.

Página 4

P 1912: Reid postula la teoría del Rebote Elástico. Sismo de San

Francisco (EEUU) (1906) y primeras observaciones sobre los efectos en

obras civiles.

1909: Mohorovic encuentra una capa de discontinuidad en la velocidad

de las ondas.

1911: Love descubre otro tipo de ondas superficiales. P 1914: Ing. Sano

(Japón) postula el método del coeficiente sísmico.

1928: Gutemberg determina la profundidad del núcleo interior de la

Tierra.

1935: Benioff inventa el sismógrafo de deformación. Richter crea la

escala de magnitud para evaluar la energía liberada por un terremoto.

1932: instalación de acelerógrafos en EEUU.

1950-60: avances analíticos impulsados por Housner (CALTECH,EEUU)

y Okamoto (Japón).

Antes de 1950: Cortante Sísmico= Coeficiente Sísmico * Peso

1950: Conceptos de disipación de energía por deformación plástica.

1956: Housner plantea posible diseño límite.

1957: en México se publica el Folleto Complementario a la Norma. Es la

primera norma de ing. sismo- resistente en Latinoamérica

1960-70:se crea la Asociación Internacional de Ingeniería Sísmica.

Instalación de acelerógrafos en América Latina.

1961: Blume, Newmark y Corning: uso del concepto de ductilidad y su

relación con el diseño de estructuras de concreto armado (Manual PCA).

1963: ACI introduce el Diseño a la Rotura.

1964: Primer proyecto de Norma Peruana, basada en la de SEAOC

(Structural Engineers Association of California).

1970: Primeros modelos analíticos para el análisis inelástico. Primera

Norma Peruana de nivel nacional.

1977: Segunda Norma Peruana.

1970-1990: avances en modelos de generación de los sismos, dinámica

estructural, comportamiento no lineal de estructuras, dinámica de suelos,

estudio del peligro sísmico, métodos numéricos óptimos y avance en la

tecnología de las computadoras.

1990-2000: Decenio Internacional para la Reducción de los Desastres

Naturales (ONU).

1997: Tercera Norma Peruana

Los códigos actualmente introducen la ductilidad (con otros factores) en

la estimación de las fuerzas sísmicas

Diseño límite usado en Nueva Zelandia y Japón.

Página 5

PRINCIPIOS DEL DISEÑO POR DESEMPEÑO (O COMPORTAMIENTO)

NIVELES DE LOS SISMOS

Durante su vida útil la construcción experimentará:

Muchos sismos leves.

Varios sismos de intensidad moderada y regular duración.

Uno o más terremotos de gran intensidad y larga duración.

Comportamiento Esperado

Completamente operativo. Sin daños.

Se admiten daños no estructurales.

Se admiten daños estructurales pero sin colapso.

Se permite el comportamiento inelástico y la fluencia de los elementos

que constituyen la estructura.

LA COMBINACION DE SISMOS Y COMPORTAMIENTO VARIA SEGÚN LA

IMPORTANCIA DE LA OBRA

Página 6

Página 7

ESTRUCTURA DE LA TIERRA

CORTEZA: Comienza en la superficie y llega hasta 100 km o más en zonas continentales y 10 km bajo el mar. Es sólida y facturable. MANTO:

Desde la parte inferior de la corteza hasta una profundidad de 2900 km. Por las

condiciones de alta presión y temperatura, sus materiales se hallan en un

estado entre sólido y plástico. (Si-Al) NUCLEO EXTERNO: entre los 2900 y

5100 km de profundidad. Se ha inferido que es líquido, probablemente por las

altas temperaturas. (NiFe) NUCLEO INTERNO: 2340 km de diámetro, es

sólido.

FUNDAMENTOS DE SISMOLOGÍA Y RIESGO SÍSMICO

1.- Tectónica de placas. 2. Mecanismos de generación de los terremotos. 3. Fallas Geológicas 4. Epicentro y Foco 5. Ondas Sísmicas. 6. Intensidad y magnitud

Página 8

7. Sismicidad 8. Atenuación de los efectos sísmicos 9. Estudios del Riesgo sísmico

TECTÓNICA DE PLACAS

Teoría postulada por Alfred Wegener, en 1912.

Explica en forma integrada el origen de los terremotos, la aparición de volcanes, la formación de cadenas de montañas y otros fenómenos.

La litósfera está formada por una serie de placas que conforman la superficie terrestre. El espesor de estas placas es del orden de 70 km (bajo océanos) y el doble (bajo los continentes).

Las placas se desplazan sobre la astenósfera (zona parcialmente fundida, plastificada, de 700 km de espesor), debido a corrientes de convección

CAUSAS: FENÓMENO CONVECTIVO

Página 9

ORIGEN DE LOS SISMOS TECTÓNICA DE PLACAS Los efectos de los movimientos de las placas son más perceptibles en sus bordes. Hace 225 millones de años había un solo continente (Pangea) y un mar (Panthalasa). Hace 180 millones de años, se tenían dos continentes Laurasia y Gondwanalandia. Actualmente, se identifican 22 placas: Norteamérica, Eurasia, Africa, India, Antártica, Pacífica, Nazca, Somalía, Sudamérica, Filipina, Arábica, Caribe, Cocos, China, Persa, Turquía, Tonga, Egea, Nuevas Hébridas, Adriática, Juan de Fuca y Rivera. DERIVA CONTINENTAL (WEGENER 1912)

EVIDENCIAS DE LA DERIVA CONTINENTAL:

Correspondencia de contornos de plataformas

Paleomagnetismo (los minerales muestran características de los campos magnéticos al cristalizarse o sedimentarse)

Correspondencia de sucesiones litológicas con fósiles muy similares.

Observación de la distribución de zonas activas de sismos y volcanes

Página 10

Página 11

Página 12

Página 13

MECANISMOS DE GENERACION DE LOS TERREMOTOS

A consecuencia de la interacción de placas tectónicas, la litósfera está sometida a fuerzas que la deforman y acumulando energía de deformación elástica. Cuando los esfuerzos alcanzan valores elevados se produce un repentino rompimiento en el interior de la corteza y se libera energía en forma de fricción, calor y ondas símicas durante unos segundos. Los trenes de onda al llegar a la superficie pueden pasar por desapercibido o en ocasiones pueden producir efectos tan catastróficos con cambios en el paisaje.

Página 14

GENERACIÓN DE LOS SISMOS TEORÍA DEL REBOTE ELÁSTICO

Postulada por H.F.Reid, en 1910.

Inicialmente propuesta para las fallas superficiales de California, EEUU. Extendido a otros tipos de fallas.

La energía elástica, acumulada en las zonas de convergencia o de movimientos relativos de las placas, se libera súbitamente cuando se excede la capacidad resistente de los materiales, originándose las ondas sísmicas.

TIPOS DE FALLAS GEOLÓGICAS

Estructura tectónica a lo largo

de la cual se ha producido una fractura y un desplazamiento lateral de los materiales adyacentes. En Ing. Sísmica interesa la Fallas Activas y Capaces.

Una falla es sísmicamente Activa, cuando hay constancia de que en un tiempo determinado ha sido causante de al menos un terremoto.

El tiempo varía según quien define el concepto (Entre 10, 000 y 35, 000 años)

Página 15

Falla Normal, Producida por tensiones, la inclinación del plano de falla coincide con la dirección del labio hundido. El resultado es un estiramiento o alargamiento de los materiales, al desplazarse el labio hundido por efecto de la fuerza de la gravedad

Fallas de Desgarre:

Además del movimiento ascendente también se desplazan los bloques

horizontalmente. Si pasa tiempo suficiente, la erosión puede allanar las

paredes destruyendo cualquier traza de ruptura, pero si el movimiento es

reciente o muy grande, puede dejar una cicatriz visible o un escarpe de falla

con forma de precipicio. Un ejemplo especial de este tipo de fallas son

aquellas transformadoras que desplazan a las dorsales oceánicas.

Falla Inversa:

Producida por las fuerzas que comprimen la corteza terrestre, el labio

hundido en la falla normal, asciende sobre el plano de falla y, de esta forma,

las rocas de los estratos más antiguos aparecen colocadas sobre los

estratos más modernos,

dando lugar así a los

cabalgamientos.

Página 16

FALLAMIENTOS GEOLOGICOS ACTIVOS EN EL INTERIOR DE UNA

PLACA TECTONICA.

Las fallas desempeñan el papel de fusibles en los mecanismos tectónicos.

SISMOS INTRAPLACA,

Que ocurren en los interiores de las placas, lejos de sus contornos y de las

zonas de falla. Probablemente se originan por la liberación de esfuerzos

residuales que se acumularon en procesos cinemáticas antiguos o en ciclos de

derivas continentales anteriores al que actualmente se desarrolla (que tiene

unos 200 millones de años de evolución). Este tipo de sismos resultan

preocupantes porque pueden afectar ciudades cuyas construcciones no

tuvieron en cuenta la acción sísmica

LA ACTIVIDAD VOLCANICA, que en general produce sismos de baja

magnitud, aunque en erupciones extraordinarias puede producir sismos

cuya intensidad sea lo suficientemente elevada como para producir

daños en construcciones cercanas al volcán.

LA ACTIVIDAD HUMANA, como la explosión de bombas atómicas,

grandes cargas de dinamita o simplemente el derrumbe de galerías

remanentes de la actividad minera.

Página 17

HIPOCENTRO O FOCO

El punto en la superficie de falla o el centro de propagación de las ondas

sísmicas se denomina FOCO o HIPOCENTRO.

La proyección del foco en la superficie se denomina HEPICENTRO.

FOCO = HIPOCENTRO

h – profundidad del foco

Δ – distancia epicentral

K – distancia hipocentral

Página 18

ONDAS SISMICAS

Durante un sismo, conforme avanza la ruptura en el plano de falla, la energía

liberada se propaga en forma de ondas que se irradian desde el foco, hasta

alcanzar la superficie donde la propagación continúa.

TIPOS DE ONDAS SISMICAS

Ondas De Cuerpo Solidas O Esféricas

P: primarias (longitudinales, volumétricas, compresionales)

S: secundarias (transversales, distorsionales, cortantes)

Ondas de Superficie: Rayleigh y Love.

Página 19

TRAYECTORIA DE LAS ONDAS SÍSMICAS P Y S, TANGENTES AL NÚCLEO

EXTERIOR, PARA CONFORMAR LA ZONA DE SOMBRA

MEDICION DE LOS SISMOS

Página 20

SISMOGRAMA REGISTRO DE UN SISMÓGRAFO

SISMOGRAMA

MAGNITUD

Página 21

Concepto creado por Richter en 1935, para sismos.

Cuantifica los sismos de forma absoluta.

Se define: ML = log A es la máxima amplitud en micras (milésimas de mm)

registrada en un sismómetro Wood-Anderson (T= 0.8 s, β=0.8, Amp=2800) a

100 km del epicentro

Se requieren correcciones por distancia al epicentro, profundidad y mecanismo

focal, tipo de instrumento.

En la definición no se distingue entre ondas P, S o L,R.

Es habitual medir las ondas de cuerpo, en cuyo caso se obtiene la magnitud

Mb.

Para sismos con distancia epicentral importante se determina la magnitud de

ondas superficiales con períodos del orden de 20 s, Ms.

Correlación empírica para Sudamérica (Sarria): Ms = 2.18 mb - 6.44

Ms es mejor que ML como medida del poder destructivo de un sismo.

Página 22

ENERGÍA LIBERADA POR UN SISMO

Gutemberg y Richter,1956:

log E = 11,8 + 1,5 Ms (ergios)

log E = 4,8 + 1,5 Ms (julios), 1 julio = 107 ergios

Ejemplo: Perú, 1970, Ms = 7,8 (mb= 6,6) E= 3,16 * 1023 ergios.

Consumo anual de energía en EEUU: 1026 ergios Explosión atómica en Bikini

(1945): 1019 ergios

P Suponiendo que se libere la energía durante un año: 1 año = 3,154*107 s,

r = 3,16*1023/3,154*107 ~ 1016 erg/s 1 kwh(kilowatt-hora) = 1010 erg/s

Energía sísmica: 1016/1010 = 106 kwh = 1000 Mw, equivale a la producción

de la Central del Mantaro

FORMAS DE LIBERACIÓN DE LA ENERGÍA DURANTE UN SISMO

Rotura de rocas

Fricción : calor

Energía cinética

Energía Potencial

Energía de disipación por vibraciones (aproximadamente el 5% del total de

la energía)

Página 23

INTENSIDAD

Es la valoración empírica del sacudimiento del suelo que se produce durante

un sismo, considerando:

a) cómo es percibido por las personas

b) cuáles son sus efectos sobre las construcciones

c) alteraciones del entorno.

Los daños en las construcciones dependen de la magnitud del sismo,

condiciones locales (“de sitio”) del suelo, topográficas y geológicas, prácticas

constructivas, tiempo de construcción.

No puede establecerse una relación única entre la Intensidad y la Magnitud, ni

entre la Intensidad y la Aceleración máxima del terreno.

En un mapa, las líneas de igual intensidad se llaman ISOSISTAS.

ESCALAS DE INTENSIDAD:

Rossi, Italia (1874-78)

Forel, Suiza (1881)

Rossi-Forel (1883): X grados

Mercalli, Italia (1902)

Mercalli, Cancani, Sieberg (1902-1904

Revisión de Wood y Newmann (1931): Escala Mercalli Modificada (MM),

XII grados

Agencia Meteorológica Japonesa (JMA), 7 grados

Medvedev, Sponheuer y Karnik (1964): MSK, XII grados

Revisión de Richter (1956): MM-56, XII grados

Página 24

RESUMEN DE LAS MEDIDAS DE UN SISMO

Página 25

Página 26

Página 27

Página 28

SISMICIDAD

La sismicidad se define como la frecuencia de ocurrencia de fenómenos

sísmicos por unidad de área incluyendo, al mismo tiempo, cierta información de

la energía sísmica liberada.

Página 29

PATRONES DE SISMICIDAD EN EL PERÚ

La sismicidad en el Perú es el resultado de:

La interacción de las placas tectónicas Nazca y Sudamericana

Los reajustes de la corteza terrestre como consecuencia de esta interacción y

la morfología alcanzada por la Cordillera de los Andes. P Esta última se

desarrolla siguiendo los patrones geomorfológicos y tectónicos dominantes de

los bordes de las cordilleras occidental y oriental.

Página 30

SISMOS MAS NOTABLES DE LOS ULTIMOS 30 AÑOS EN EL PERU

Página 31

ZONAS SISMICAS

ATENUACION DE LOS EFECTOS SISMICOS

A medida que las ondas sísmicas se propagan, la energía se va disipando y los

efectos en la superficie disminuyen. Este fenómeno es altamente complicado y

para fines de ingeniería su manejo se hace en base al procesamiento

estadístico de las observaciones de campo.

La Atenuación está gobernada por leyes que relacionan la intensidad y los

valores máximos del movimiento del suelo en un lugar determinado, con

indicador de la energía total liberada por el sismo y con la distancia al foco o al

epicentro.

Página 32

a = Aceleración del suelo

Ms = Magnitud de ondas de superficie

R = Distancia focal en Km

Atenuación de aceleración para sismos de subduccion, Casaverde y

Vargas, 1980

Esta relación se emplea actualmente en los estudios de riesgo sísmico en el

país.

0.18.0 )25(7.68 Rea Ms

Página 33

RIESGO SISMICO Y LA INGENIERIA SISMORRESISTENTE

Huaraz 1970

TEORIA DEL RIESGO

Para entender el RIESGO SISMICO y su aplicación en la Ingeniería

sismorresistente, es imprescindible el entendimiento de la teoría del riesgo el

cual implica la comprensión de conceptos elementales como el peligro, la

vulnerabilidad y el riesgo que finalmente puede ser proclive a la generación de

los desastres.

DESASTRE:

Alteraciones intensas en las personas, los bienes, los servicios y el ambiente,

causadas por un suceso natural o generado por la actividad humana, que

exceden la capacidad de respuesta de la comunidad afectada.

Página 34

EVENTO ADVERSO

Suceso, generalmente violento, causado por la naturaleza o la actividad

humana, que puede causar daños a las personas, los bienes, los servicios y el

ambiente.

RIESGO

Probabilidad de que un suceso exceda un valor especifico de daños sociales,

ambientales y económicos, en un lugar dado y durante un tiempo de exposición

determinado

PELIGRO

Factor externo del riesgo, representado por el potencial ocurrencia de un

suceso de origen natural o generado por la actividad humana, que puede

manifestarse en un lugar especifico, con una intensidad y duración

determinadas.

VULNERABILIDAD

Factor interno de riesgo de un sujeto, objeto o sistema expuesto a una

amenaza, que corresponde a su disposición intrínseca de ser dañado.

RIESGO SÍSMICO

El riesgo se incrementa con la vulnerabilidad, considerando que el peligro

símico no puede ser eliminado o reducido. debido a que predecir un sismo es

muy difícil, se puede establecer la ocurrencia de un evento sísmico en un

período de años pero no se puede en una fecha determinada.

En conclusión el riesgo es la consecuencia de la combinación del peligro y la

vulnerabilidad:

PELIGRO + VULNERABILIDAD = RIESGO

Página 35

PELIGRO SÍSMICO

El peligro sísmico representa la probabilidad de ocurrencia dentro de un

período específico de tiempo y dentro de un área dada, un movimiento sísmico

con una intensidad determinada. Los estudios de peligro sísmico tienen

como objetivo estimar el movimiento del terreno en un lugar determinado, o

proporcionar una evaluación del tamaño del sismo en la zona en estudio.

• Medida de la sismicidad del sitio

• A mayor peligro, mayor intensidad

• Depende de la: Localización y las Condiciones locales

• Se identifican zonas sismogénicas según la información del catálogo

sísmico (listado de sismos históricos)

• A cada zona sismogénica se le asigna una ley de recurrencia

• Según Gutenmberg log N = a - b M

• N = Número de sismos mayor que M - a = mide la debilidad de la

corteza - b = Mide la importancia de los sismos fuertes

Página 36

Se estima el parámetro sísmico para el sitio en estudio usando leyes de

atenuación z Una ley de atenuación es la relación entre aceleración, velocidad

o desplazamiento y la magnitud y la distancia

Luego se integran probabilísticamente los resultados en un lapso de tiempo

determinado.

Página 37

CONDICIONES LOCALES

Características del Suelo: Más resistente: menor intensidad; menos resistente:

mayor intensidad. Ej. Callao, La Molina, Chorrillos z Estratificación del suelo:

Amplificación o reducción de la intensidad.

Geología de la zona, zonas de contacto. Amplificación de ondas: Ejem.

Chorrillos, La Molina

Topografía: elevaciones, cortes. Ej. Costa Verde

Página 38

Página 39

PARÁMETROS QUE MODIFICAN LA RESPUESTA DEL SUELO

Flexibilidad del suelo • Profundidad del estrato compresible • Potencial de licuefacción • Deslizamiento de taludes.

Página 40

VULNERABILIDAD SISMICA

Es el grado de daño que sufre una estructura debida a un evento sísmico de

determinadas características.

Se debe de tener en cuenta que la vulnerabilidad sísmica de una estructura es

una propiedad intrínseca de cada estructura, y, además, es independiente de la

peligrosidad del emplazamiento. En otras palabras una estructura puede ser

vulnerable, pero no estar en riesgo si no se encuentra en un lugar con un

determinado peligro sísmico.

Objetivo del análisis de vulnerabilidad

ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD

MÉTODOS CUALITATIVOS

Evalúan de forma rápida y sencilla las condiciones de seguridad estructural de

la obra. La estructura se califica, entre otras características, según:

• La edad de la edificación

• El estado de conservación

• La característica de los materiales

• El número de pisos

• La configuración geométrica arquitectónica

• Estimación de la resistencia al cortante

MÉTODOS CUANTITATIVOS

Se busca determinar los niveles de resistencia, flexibilidad y ductilidad propios

de la estructura por medio de un análisis similar al diseño de edificios nuevos,

incorporando entre otras variables a los componentes no estructurales.

Página 41

PRINCIPALES CAUSAS DE FALLAS EN EDIFICIOS

Página 42

Página 43

Página 44

Página 45

Página 46

Página 47

Página 48

Página 49

Página 50

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VULNERABILIDAD

Materiales: tierra, piedra, ladrillo, bloque, concreto, madera

Calidad de la construcción: Supervisión

Antigüedad: normatividad, conservación

Configuración en planta

Excentricidad.

Configuración en altura.

Discontinuidad de elementos verticales

Concentraciones de masa en pisos

PLANTA IRREGULAR

Página 51

Página 52

Asimetría (falsa simetría), debido a disposición de elementos resistentes

Cuando existe excentricidad, los daños se presentan en los elementos de los

extremos

Página 53

Ejemplos de estructuras con irregularidad en altura

Formas irregulares en altura

Discontinuidad en elementos y flujo de fuerzas

Página 54

La discontinuidad de elementos verticales aumenta la vulnerabilidad de las

estructuras frente a sismos

Concentraciones de masa en altura, aumentan la vulnerabilidad de las

estructuras frente a sismos

Página 55

Aspectos físicos que causan problemas de comportamiento

• Cambio abrupto en la rigidez o en la masa entre pisos

• Piso suave

• Interacción de elementos no estructurales con la estructura principal

• Columna corta

• Impacto entre edificios adyacentes

Piso suave o débil

Piso suave producto de la discontinuidad de muros en el primer piso

Página 56

La interacción entre elementos estructurales y no estructurales, puede causar

daños de consideración

Daños producidos por la interacción de elementos estructurales y no

estructurales

Página 57

Interacción entre elementos estructurales y no-estructurales

Las columnas cortas pueden y deben ser evitadas

Página 58

El choque entre edificios vecinos compromete su estabilidad

Daños producidos por carga axial en columna.

Página 59

Mecanismos de daño en estructuras

Página 60

Mecanismo de falla recomendado: daño en vigas y no en columnas.

El daño en nudos o columnas puede provocar el colapso parcial o total de la

estructura

Página 61

Una adecuada separación entre edificios, evita el choque y el colapso.

INGENIERIA SISMORRESISTENTE

Una edificación es sismorresistente cuando se diseña y construye con una

adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones

apropiadas y materiales con una proporción y resistencia suficientes para

soportar la acción de las fuerzas causadas por sismos frecuentes. Esta se

proyecta con todos los requisitos que indican las normas de diseño y

construcción sismorresistente. Aunque se presenten daños, en el caso de un

sismo muy fuerte, una edificación sismorresistente no colapsará y contribuirá a

que no haya pérdidas de vidas y pérdida total de la propiedad.

Página 62

Filosofía y principios de diseño sismorresistente

La estructura deberá ser proyectada, diseñada y construida de manera que:

• Resista sin daño alguno, sismos de intensidad moderada.

• Resista con daños no estructurales menores y fácilmente reparables,

sismos de mediana intensidad.

• Resista con daño estructural reparable y que se garantice el servicio

ininterrumpido del edificio durante sismos excepcionalmente severos.

Respuesta de diferentes elementos y contenido de una edificación frente a un

sismo

Diferentes sistemas estructurales

Página 63

Interacción suelo – estructura

Proceso de diseño sismorresistente

Página 64

Comportamiento Requerido

= Seguridad crítica, como hospitales, departamentos de bombero

U = Instalación esencial o peligrosa, como centrales telefónicas, edificio con

químicos tóxicos

x = Instalación básica o convencional, como edificios de oficinas y de

residencias

ATC (Report 33-03). Guidelines for Seismic Rehabilitation of Buildings. 75%

Submittal, Third Draft, 3 Volumes. Redwood City, 1995. NEHRP Guidelines for

Seismic Rehabilitation of Buildings (FEMA 273)

Reforzamiento estructural

• El objetivo es asegurar que el edificio escencial pueda seguir

funcionando con posterioridad a un sismo, mediante el refuerzo de los

elementos existentes o incorporando elementos estructurales

adicionales para mejorar los niveles de resistencia, flexibilidad y

ductilidad.

• El tipo de reforzamiento, de preferencia no debería interferir con el

funcionamiento del edificio escencial durante y posterior a su

construcción.

Página 65

Posibles soluciones de reforzamiento estructural

Método de refuerzo inclusión de muros (interiores o exteriores)

Página 66

Método de refuerzo: Elementos en contrafuerte, utilizados en el Hospital de

Cardiología del Instituto Mexicano del Seguro Social-México

Método de refuerzo: Disipadores de energía, utilizados en las oficinas centrales

del Instituto Mexicano del Seguro Social-México

Página 67

Método de refuerzo: Pórticos perimetrales, utilizados en el Hospital México de

la Caja Costarricense del Seguro Social, Costa Rica

Método de refuerzo: Diagonales o arriostres.

Página 68

Método de refuerzo:

Encamisado de elementos estructurales

Página 69